BR112017028044B1

BR112017028044B1 - Dispositivo de contato de sólidos de fluidos

Info

Publication number: BR112017028044B1
Application number: BR112017028044-2A
Authority: BR
Inventors: Matthew T. Pretz; Fermin A. Sandoval; Don F. Shaw
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2016-06-26
Publication date: 2021-08-17
Also published as: CN107872985B; EP3317008B1; RU2018101980A3; RU2018101980A; US9827543B2; KR20180021810A; US20170001163A1; WO2017003884A1; AR105035A1; MX2017017043A; CN107872985A; SA517390647B1; CA2990866A1; EP3317008A1; BR112017028044A2; KR102556665B1; CA2990866C; RU2703233C2

Abstract

um dispositivo de contato de sólidos de fluidos compreendendo um recipiente; uma ou mais estruturas de grade compreendendo dois ou mais níveis, em que cada nível compreende uma pluralidade de seções de conjunto de grade; uma base formada por membros estruturais usados para suportar a estrutura de múltiplas camadas; e três ou mais assentos fixos a uma superfície interna do recipiente e espaçados para suportar a base; e em que a base é suportada pelos assentos, é fornecido.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de contato de sólidos de fluidos.

Fundamentos da Invenção

[002] Em sistemas de leito fluido que operam a uma baixa velocidade superficial, vazios de gás, tais como bolhas, tendem a se formar, o que diminui o contato entre o gás e a fase sólida. Em certas situações, componentes internos, tais como divisões, grade de galeria, embalagem de estrutura ou similares são usados para romper as bolhas e/ou para impedir a formação de bolhas de modo a diminuir ou eliminar o impacto negativo de contato de fase sólida/gasosa inadequado.

[003] Em um processo de desidrogenação de propano típico, componentes internos são desejados na zona de condicionamento do catalisador, no combustor, no separador de reator e no próprio reator. A grade de galeria é uma excelente escolha à medida que rompe bolhas grandes em pequenas bolhas ao mesmo tempo que não restringe o movimento radial no leito.

[004] A uma determinada velocidade de gás e fluxo através de um dado componente interno que bloqueia parte da área aberta do recipiente, o leito inundará, o que não permitirá que os sólidos se remisturem para níveis mais baixos e resultarão em excesso de arrasto no nível superior da estrutura interna. Portanto, a área aberta e as velocidades de gás associadas devem ser controladas dentro de limites rigorosos de 0,1 pé/s a 10 pés/s. Com base no fluxo de sólidos e na taxa de fluxo de gás volumétrica, a área aberta mínima pode ser calculada de modo a evitar inundações. Além disso, o espaçamento dos componentes internos, tal como a grade de galeria, deve ser configurado para evitar o fluxo de gás de um lado da estrutura. Finalmente, devido às grandes forças e movimentos de metal decorrentes de altas temperaturas, um projeto mecânico exclusivo deve ser usado para explicar esse movimento sem causar estresse excessivo no recipiente ou nos componentes internos.

Sumário da Invenção

[005] Em uma modalidade, a presente invenção se refere a um dispositivo de contato de sólidos de fluidos que compreendem um recipiente; uma estrutura de grade que compreende um ou mais níveis de grade, em que cada nível de grade compreende uma pluralidade de seções de conjunto de grade; uma base formada a partir dos membros estruturais usados para sustentar a estrutura de grade; e três ou mais assentos presos a uma superfície interior do recipiente e afastados para sustentar a base; e em que a base é sustentada pelos assentos.

Breve Descrição dos Desenhos

[006] Para o propósito de ilustrar a invenção, mostra-se nos desenhos uma forma que é exemplificativa; entendendo-se, no entanto, que esta invenção não está limitada às disposições e instrumentalidades mostradas.

[007] A Figura 1 é uma vista esquemática longitudinal em corte de uma primeira modalidade de um dispositivo de contato de sólidos de fluidos;

[008] A Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva de uma primeira modalidade de uma seção de conjunto de grade de um dispositivo de contato de sólidos de fluidos;

[009] A Figura 3 é uma vista esquemática em perspectiva de uma estrutura de grade de dois níveis e uma base de um dispositivo de contato de sólidos de fluidos;

[0010] A Figura 4 é uma vista esquemática em perspectiva de uma primeira modalidade de uma base formada a partir de membros estruturais usados para sustentar a estrutura da grade; e

[0011] A Figura 5 é uma vista esquemática que ilustra uma primeira modalidade dos assentos usados no dispositivo inventivo.

Descrição Detalhada da Invenção

[0012] Com referência à Figura 1, uma primeira modalidade do dispositivo de contato de sólidos de fluidos é ilustrada. O dispositivo inclui uma carcaça, ou recipiente, 10 que circunda uma estrutura de grade 15 que compreenda um ou mais níveis de grade 20. Conforme visto na Figura 3 cada nível de grade é composto por uma pluralidade de seções de conjunto de grade 30. A Figura 2 fornece uma ilustração mais detalhada de uma modalidade de uma seção de conjunto de grade 30. Conforme visto na Figura 2, cada seção de conjunto de grade 30 é formada a partir de uma plataforma de fundo 32, uma estrutura de armação 34 que se estende para cima a partir de dois lados opostos 32a e 32b da plataforma de fundo 32, em que uma ou ambas as estruturas de armação 34 compreendem um suporte diagonal opcional 36. Um ou ambos os lados opostos 32a e 32b da plataforma de fundo 32 podem, opcionalmente, compreender ainda uma correia de preensão 33 para conectar duas seções de conjunto de grade de encosto. Cada seção de conjunto de grade 30 inclui ainda uma plataforma de topo 29 formada a partir de trilhos 29a, 29b, 29c e 29d, configurada para aceitar pelo menos uma porção de uma plataforma de fundo de uma seção de conjunto de grade diferente (não mostrada). Os suportes ascendentes 38a, 38b, 8c e 38d se estendem a partir da plataforma de fundo 32 até a plataforma de topo 29. Opcionalmente, a plataforma de topo pode compreender ainda um ou mais trilhos guia 39 e/ou uma correia de preensão 35. Um lado exterior da seção de conjunto de grade 30 pode compreender ainda um suporte vertical adicional 37. Cada seção de conjunto de grade compreende opcionalmente uma ou mais plataformas de grade 31. As plataformas de grade 31 podem preencher total ou parcialmente o espaço criado pela plataforma de fundo 32. As plataformas de grade 31 podem ser opcionalmente moldadas para permitir a passagem de outros membros internos (não mostrados) do recipiente 10. As plataformas de grade 31 compreendem qualquer estrutura que forme uma obstrução de fluxo e tenha capacidade para romper bolhas que fluem no recipiente 10. Tais estruturas incluem: grades de galerias, divisões, empacotamentos, barras redondas, tubulações, barras planas, ferro do ângulo e similares. A divulgação fornece adicionalmente um dispositivo de acordo com qualquer modalidade divulgada no presente documento, exceto que a plataforma de grade 31 compreende um ou mais dentre o grupo que consiste em grades de galerias, divisões, estruturas de embalagem ou combinação de dois ou mais dos mesmos.

[0013] Conforme ilustrado adicionalmente na Figura 1, a estrutura de grade 15 pode conter uma pluralidade de níveis de grade 20; especificamente, quatro níveis de grade mostrados na Figura 1. Em uma modalidade específica, o número de níveis de grade 20 no recipiente 10 varia de 1 a 20. Todos os valores e as subfaixas individuais de 1 a 20 são incluídos e divulgados no presente documento; por exemplo, o número de níveis de grade pode variar de um limite inferior de 1, 5, 10 ou 15 a um limite superior de 2, 6, 8, 12, 14 ou 20.

[0014] A estrutura de grade 15 é sustentada no recipiente 10 por uma base 40. A base 40 compreende uma pluralidade de membros estruturais unidos em uma forma para sustentar a estrutura de grade 15. Em uma modalidade específica, a base 40 é formada a partir de três ou mais braços 42. Em tal modalidade, a base compreende adicionalmente uma porção central 44 que é um formato geométrico fechado a partir do qual os três ou mais braços 42 se estendem para fora. Em uma modalidade específica, os braços 42 são espaçados em distâncias substancialmente iguais ao redor da porção central 44. A porção central pode ter qualquer formato geométrico fechado, incluindo, por exemplo, um círculo (conforme mostrado nas Figuras 1 a 4), um quadrado, um retângulo, um formato oval, um pentágono ou um hexágono. Os braços 42 e a porção central 44 podem ser produzidos a partir de qualquer material com resistência suficiente para sustentar a estrutura de grade sob condições de funcionamento. Conforme mostrado na Figura 4, os braços e a porção central são compostos por vigas em I. No entanto, outros formatos, tais como feixes em T, feixes em U ou feixes sólidos podem ser usados alternativamente. Em ainda outra modalidade, a porção central e os braços são todos feitos a partir do mesmo material estrutural. Em uma modalidade alternativa, materiais diferentes são usados para formar a porção central 44 e um ou mais dos braços 42. A base 40 pode compreender opcionalmente um meio para prender um nível de grade mais baixo à base 40. Conforme mostrado na Figura 3, os meios podem ser uma correia que se estende para cima a partir de um ou mais braços 42 e encosta em uma plataforma de fundo 32a e 33 de uma seção de conjunto de grade 30. Os meios para prender um nível de grade mais baixo à base podem, alternativamente, incluir um ou mais adesivos químicos, tais como epóxis, presores mecânicos, tais como parafusos, rebites e grampos, e adesivos mecânicos, tal como soldas por costura ou ponto.

[0015] A velocidade de gás superficial no recipiente 10 pode variar de 0,304 m/s a 3,04 m/s (0,1 a 10 pés/s). Todos os valores individuais de 0,1 a 10 pés/s são incluídos e divulgados no presente documento; por exemplo, a velocidade de gás superficial no recipiente pode variar de um limite inferior de 0,1, 2, 4, 6 ou 8 pés/s a um limite superior de 0,5, 1, 3, 5, 7, 9 ou 10 pés/s. Por exemplo, a velocidade de gás superficial no recipiente pode variar de 0,1 a 10 pés/s, ou alternativamente, de 0,1 a 7,8 pés/s, ou em alternativa, de 0,5 a 8 pés/s, ou em alternativa, de 1 a 7,7 pés/s. Em uma modalidade específica, a velocidade de gás superficial no recipiente é inferior a 8 pés/s. Tal como utilizado no presente documento, "velocidade superficial" é a velocidade do gás em todo o recipiente e o termo "velocidade de ranhura" é a velocidade do gás através das aberturas da plataforma de grade, isto é, a velocidade do gás não bloqueada pelos feixes e pelas partes sólidas da plataforma de grade. A velocidade de ranhura do gás deve variar de 1 a 8 pés/s. As velocidades de ranhura mais altas do que 8 pés/s podem resultar em inundações e não permitirão a formação de leitos de catalisadores densos no recipiente.

[0016] Os componentes internos podem ser usados que têm capacidade para bloquear de 10% a 80% da área aberta do recipiente. Em modalidades específicas, as plataformas de fundo, as plataformas de topo e a base podem bloquear cumulativamente de 20 a 30% da área aberta enquanto a grade do metrô pode bloquear de 10% a 40% da área aberta restante. Uma grade padrão de 1 polegada por 4 polegadas com barras grossas de %" pode bloquear 30% da área aberta.

[0017] A divulgação fornece adicionalmente um dispositivo em conformidade com qualquer modalidade aqui descrita, exceto que o recipiente é utilizado como um reator.

[0018] A divulgação fornece ainda um dispositivo em conformidade com qualquer modalidade aqui descrita, exceto que o recipiente é utilizado como um combustor.

[0019] A divulgação fornece adicionalmente um dispositivo em conformidade com qualquer modalidade aqui descrita, exceto que o recipiente é utilizado como um condicionador de catalisador.

[0020] A divulgação fornece adicionalmente um dispositivo em conformidade com qualquer modalidade aqui descrita, exceto que o recipiente é utilizado como um separador de catalisador.

[0021] A divulgação fornece ainda um dispositivo em conformidade com qualquer modalidade aqui divulgada, o dispositivo é um reator ou um combustor e exibe condições de fluxo ascendente de cocorrente. O fluxo ascendente de cocorrente significa que o fluxo médio de gás e sólidos está fluindo para cima, embora alguns sólidos possam voltar a se misturar.

[0022] A divulgação fornece ainda um dispositivo em conformidade com qualquer modalidade aqui descrita, o dispositivo é um condicionador de catalisador ou separador de catalisador e exibe condições de fluxo em contracorrente com o gás que flui para cima e os sólidos que fluem para baixo. O fluxo se refere à velocidade média de uma corrente específica e não impede a mistura reversa. A divulgação fornece adicionalmente o dispositivo de contato de sólidos de fluidos de acordo com qualquer modalidade descrita no presente documento, exceto que o dispositivo é usado como um reator de desidrogenação, em que uma matéria-prima primária no dispositivo é selecionada a partir do grupo que consiste em etano, propano, n-butano, isobutano, isobuteno, n-buteno, etilbenzeno, cumeno, e qualquer combinação de dois ou mais dos mesmos.

[0023] A estrutura de grade 15 e a base 40 são mantidas no lugar dentro do recipiente 10 pelo uso de assentos 50 que estão espaçados em torno da superfície interior do recipiente 10. Os assentos 50 são presos direta ou indiretamente à superfície interior e fornecem uma borda horizontal 55 nas quais as extremidades dos braços 42 são colocadas. A colocação dos assentos 50 é de tal modo que os assentos 50 sustentam ou retém os braços 42. A Figura 5 ilustra uma modalidade dos assentos 50. Conforme ilustrado na Figura 5, uma borda 55 é presa a uma placa 57. A placa 57 pode ser presa diretamente à superfície interior do recipiente de metal ou, alternativamente, pode ser presa a uma ou mais interfaces (não mostradas), tal como uma placa de metal compatível, que pode ser presa diretamente à superfície interior 15. Opcionalmente, os assentos 50 podem ser envolvidos, circundados ou revestidos total ou parcialmente com um ou mais materiais refratários (não mostrados). Conforme mostrado adicionalmente na Figura 5, o assento inclui ainda dois trilhos laterais 58 que se estendem para cima a partir de cada lado da borda 55. Alternativamente ou adicionalmente, os trilhos laterais podem se estender para baixo a partir de cada lado da borda 55. Os trilhos laterais 58 e a borda 55 formam um canal no qual uma extremidade de um braço 42 pode se assentar. Em uma modalidade, a extremidade dos braços 42 repousa dentro do canal de modo que a mesma possa se mover com a expansão térmica e a contração durante a operação do recipiente. Em uma modalidade alternativa, cada braço 42 é aparafusado ou de outro modo preso a um assento 50, de modo que o feixe possa se mover com alterações de temperatura e/ou pressão. Com referência novamente à Figura 5, pode ser visto que cada um dos trilhos laterais 58 inclui entalhes opcionais para limitar a transmissão térmica da borda 55 e trilhos laterais 58 sobre a placa 57. Embora a Figura 5 ilustre uma modalidade de um assento, outras estruturas são incluídas no escopo da invenção com a ressalva de que cada assento tem capacidade para sustentar uma extremidade de braço 42 ao mesmo tempo em que permite-se a expansão térmica e contração. Por exemplo, em uma configuração alternativa, a extremidade do braço 42 pode ser configurada como um túnel ou tubo que se encaixa sobre uma borda horizontal de um assento sem trilhos. Alternativamente, o assento pode ser formado a partir de uma borda, trilhos laterais e um topo, formando, assim, um túnel ou tubo no qual uma extremidade de um braço pode ser colocada.

[0024] Conforme mencionado anteriormente, em modalidades específicas, o dispositivo de contato de sólidos de fluidos pode ser usado como um reator, combustor, condicionador de catalisador ou separador de catalisador. Isto é, o dispositivo de contato de sólidos de fluidos pode ser usado em uma ampla faixa de condições.

[0025] Em uma modalidade específica, o dispositivo de contato de sólidos de fluidos é utilizado para a desidrogenação de hidrocarbonetos, craqueamento catalítico fluidizado ou metanol para processos de olefinas. Em outra modalidade, o dispositivo de contato de sólidos de fluidos é utilizado para a desidrogenação de parafinas inferiores para formar as suas olefinas correspondentes, ou de olefinas inferiores para formar suas diolefinas correspondentes. Em uma modalidade específica, a matéria-prima primária para o dispositivo de contato de sólidos de fluidos é uma alimentação de hidrocarboneto de C3, C4 e/ou etilbenzeno.

[0026] Quando usado como um reator de desidrogenação, o contato de uma alimentação de hidrocarboneto e uma alimentação de catalisador que compreende um catalisador que atenda os requisitos de uma classificação de Geldart A ou Geldart B em um reator de desidrogenação fluidizada, isto é, o dispositivo de contato de sólidos de fluidos da presente invenção, em uma razão entre a alimentação de catalisador e a alimentação de hidrocarboneto de 5 para 100 em peso para peso; em que, opcionalmente, a alimentação de hidrocarboneto e a alimentação de catalisador foram pré-aquecidas a uma temperatura de cerca de 400 graus Celsius (°C) a cerca de 660°C; em um reator de desidrogenação em que o tempo médio de contato entre a alimentação de hidrocarboneto e a alimentação do catalisador é de cerca de 1 a cerca de 10 segundos; e a temperatura no reator de desidrogenação é mantida a uma temperatura de reação de cerca de 550°C a cerca de 750°C; e a pressão no reator de desidrogenação é mantida de cerca de 41,4 kilopascais (kPa) a cerca de 308,2 kPa (cerca de 6,0 a cerca de 44,7 libras por polegada quadrada absolutos, psia) na saída do reator.

[0027] Na maioria das modalidades da invenção, a temperatura de reação é mais alta do que 500°C e, de preferência, mais alta do que 550°C. Em modalidades específicas, a temperatura de reação é de 500°C, de preferência, 550°C, com mais preferência 570°C a 760°C. O tempo médio de contato deve ser suficientemente longo para desidrogenar quantidades aceitáveis da alimentação de hidrocarbonetos de partida, mas não tanto que resulte em quantidades inaceitáveis de subprodutos. Embora o tempo de contato requerido esteja relacionado à alimentação específica, o(s) catalisador(es) e temperatura(s) de reação, em modalidades preferenciais da invenção, o tempo de contato dentro do reator de desidrogenação é inferior a 60 segundos, de preferência, inferior a 10 segundos, com mais preferência inferior a 8 segundos, e com mais preferência ainda inferior a 7 segundos. Os tempos de contato podem, portanto, variar de cerca de 0,5 ou cerca de 1 a cerca de 10 segundos, de preferência, de cerca de 0,5 ou cerca de 1 a cerca de 8 segundos, e com mais preferência de cerca de 0,5, ou cerca de 1 a cerca de 7 segundos.

[0028] O tempo de residência médio do catalisador dentro do reator é, de preferência, inferior a cerca de 500 segundos, de preferência, de cerca de 5 a cerca de 240 segundos, com mais preferência de cerca de 20 a cerca de 150 segundos, e com mais preferência ainda de cerca de 25 a cerca de 100 segundos. A aplicação destes tempos tende a diminuir a quantidade de catalisador requerida para o processo, permitindo estoques de catalisadores reduzidos. Tais estoques, por sua vez, oferecem a vantagem de reduzir os custos operacionais e de capital, em comparação com alguns processos do estado da técnica.

[0029] Em tempos de residência de catalisador fornecidos e tempos médios de contato no reator de desidrogenação, a temperatura aplicada da mistura de reação, que pode ser fornecida na maior parte pelo catalisador regenerado ou recém-aquecido, é desejavelmente de aproximadamente 500°C a cerca de 800°C, de preferência, de aproximadamente 550°C a cerca de 760°C, e com mais preferência ainda de aproximadamente 600°C a cerca de 760°C. Os versados na técnica entenderão que a reação de desidrogenação dos compostos acima mencionados é inerentemente endotérmica e que alguma flexibilidade dentro dessas faixas de temperatura pode, em alguns casos, ser obtida por modificação apropriada de outras variáveis de acordo com as necessidades de um projeto de processo geral de uma instalação.

[0030] As temperaturas também serão afetadas pelo tipo de reator de desidrogenação usado no processo inventivo. Uma variedade de tipos pode ser utilizada, desde que ofereçam um contato fluidizado entre a alimentação de hidrocarbonetos inicial e a alimentação do catalisador. Exemplos de tipos de reator adequados podem incluir um reator fluidizado concomitante ou em contracorrente, um reator ascendente, um reator descendente, um reator de leito fluidizado rápido, um reator de leito borbulhante, um reator turbulento ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade preferencial, o reator é uma combinação de um reator turbulento ou leito fluidizado rápido na sua porção inferior, e um reator ascendente na sua seção superior. Em outra modalidade, um reator rápido turbulento ou fluidizado rápido pode ser conectado a um reator ascendente separado através de um tronco. O reator pode ser, em determinadas modalidades, um reator de parede quente ou um reator de parede fria, e em ambos os casos pode ser forrado com material refratário. O mesmo pode ser fabricado com materiais convencionais usados em craqueamento catalítico fluido (FCC) ou processamento petroquímico, tal como, por exemplo, aço inoxidável ou aço de carbono, e tem desejavelmente uma qualidade com capacidade para suportar as variáveis de processamento, incluindo, temperatura, pressão e taxas de fluxo. Em modalidades específicas, em que o reator é um reator fluidizado que tem fluxo ascendente concomitante, a temperatura mais alta no reator de desidrogenação será encontrada na sua extremidade inferior e, à medida que a reação prossegue e o catalisador e a mistura de reação ascendem, a temperatura diminuirá em um gradiente em direção à extremidade superior do reator. Vide, por exemplo, Patente US 8.669.406 (B2) cuja divulgação é aqui incorporada a título de referência em sua totalidade. As dimensões do reator são, geralmente, dependentes do projeto do processo da instalação aplicável e, em geral, levam em consideração a capacidade proposta ou a vazão da mesma, a velocidade espacial horária ponderal (WHSV), a temperatura, a pressão, a eficiência do catalisador e as razões unitárias de alimentação convertidas em produtos em uma seletividade desejada.

[0031] Em modalidades mais específicas, o reator pode compreender duas seções definíveis, de modo que a seção inferior possa operar em uma maneira que é ou se aproxima da isotérmica, tal como em um reator de fluxo ascendente turbulento ou fluidizado rápido, enquanto a seção superior pode operar em mais de uma forma de fluxo de conexão, tal como em um reator ascendente. Por exemplo, na modalidade específica descrita anteriormente, o reator de desidrogenação pode compreender uma seção inferior que funciona como um leito turbulento ou fluidizado rápido e a seção superior que funciona como um reator ascendente, com o resultado de que o catalisador médio e o fluxo de gás se movem simultaneamente para cima. Como o termo é usado no presente documento, "médio" se refere ao fluxo líquido, isto é, o fluxo ascendente total menos o fluxo retrógrado ou reverso, como é típico do comportamento de partículas fluidizadas em geral.

[0032] A pressão de operação aplicável do reator de desidrogenação é ampla, permitindo a otimização baseada, em modalidades em que o processo inventivo é aplicado em uma usina adaptada, sobre a economia aplicável, conforme permitido por qualquer equipamento existente que será usado para a adaptação. Isso estará dentro da compreensão geral do praticante versado. Em geral, a pressão pode variar de 6,0 a 44,7 libras por polegada quadrada absolutas (psia, cerca de 41,4 kilopascais, kPa, 308,2 kPa), mas é preferencial para a maior parte das modalidades, incluindo a desidrogenação de C3 e C4, que uma faixa selecionada mais estreita, de 15 a 35 psia, (cerca de 103,4 kPa a cerca de 241,3 kPa) seja empregada, com mais preferência de 15 a 30 psia (cerca de 103,4 kPa a cerca de 206,8 kPa), com mais preferência ainda, de 17 a 28 psia (cerca de 117,2 kPa a cerca de 193,1 kPa), e, com mais preferência, de 19 a 25 psia (cerca de 131,0 kPa a cerca de 172,4 kPa).

[0033] A WHSV para o processo de desidrogenação pode variar de modo conveniente de 0,1 libra (lb) a cerca 100 lb de alimentação de hidrocarbonetos por hora (h) por lb de catalisador no reator (alimentação em lb/h/catalisador em lb). Por exemplo, em que um reator compreende uma porção inferior que funciona como um reator turbulento ou fluidizado rápido e uma porção superior que funciona como um reator ascendente, a velocidade de gás superficial pode variar dentro de cerca de 2 pés por segundo (pés/s, cerca de 0,61 metros por segundo, m/s) a cerca de 80 pés/s (cerca de 24,38 m/s), de preferência, de cerca de 3 pés/s (cerca de 0,91 m/s) a 10 pés/s (cerca de 3,05 m/s), na parte inferior do reator e de 30 pés/s (cerca de 9,14 m/s) a cerca de 70 pés/s (cerca de 21,31 m/s) na parte superior do reator. Em modalidades alternativas, mas menos preferenciais, uma configuração de reator que é totalmente de um tipo ascendente pode operar a uma única velocidade de gás superficial alta, por exemplo, em algumas modalidades, pelo menos 30 pés/s (cerca de 9,15 m/s).

[0034] No reator de desidrogenação, a alimentação de catalisador para a razão de alimentação de hidrocarbonetos varia de cerca de 2 a cerca de 100 em peso por peso (p/p). Em uma modalidade específica para a desidrogenação de propano, a razão varia entre cerca de 5 e cerca de 40; com mais preferência, de cerca de 10 a cerca de 36; e com mais preferência, de cerca de 12 a cerca de 24.

[0035] Verifica-se que, em modalidades, tal como o reator de duas partes descrito acima, o fluxo de catalisador é, de preferência, de cerca de 1 libra por pé quadrado-segundo (lb/pé2- s) (4,89 kg/m2-s) cerca de 20 lb/pé2-s (97,7 kg/m2-s) na parte inferior do reator, e de cerca de 10 lb/pé2-s (48,9 kg/m2-s) a cerca de 200 lb/pé2-s (489 kg/m2-s) na porção superior do reator. Em um reator inferior, um fluxo de catalisador maior do que cerca de 200 lb/pé2-s pode ser empregado, mas não é geralmente preferencial. Os versados na técnica terão capacidade para ajustar adequadamente o fluxo de catalisador com base em WHSV e a razão de alimentação de catalisador para alimentação de hidrocarbonetos.

[0036] Quando o dispositivo de contato de sólidos de fluidos é usado como um combustor, uma porção do catalisador pelo menos parcialmente desativado é transferida para uma modalidade do dispositivo de contato de sólidos de fluidos e a porção do catalisador pelo menos parcialmente desativado é aquecida para uma temperatura de 500°C a 850°C para queimar o coque depositado no catalisador, com o uso de calor gerado pela própria combustão do coque e combustível suplementar, em que o aquecimento resulta em um catalisador desativado adicionalmente, aquecido (no caso de desidrogenação, mas não quando usado em conjunto com craqueamento catalítico fluido ou metanol para operações de olefinas).

[0037] Para o caso em que o dispositivo de contato de sólidos de fluidos é usado como um combustor em um processo de desidrogenação, o catalisador parcialmente desativado é aquecido a uma temperatura de pelo menos 660°C, mas não mais alta do que 850°C, de preferência, de 700°C a 770°C, e com mais preferência, de 720°C a 750°C. Novamente, quanto ao reator de desidrogenação, é preferível que o combustor, que serve como parte da área de regeneração e em que o coque será queimado (isto é, oxidado com um gás que contém oxigênio) para formar o CO2, compreenda uma seção inferior que opera como um leito fluidizado rápido, turbulento ou borbulhante, e uma seção superior que funciona como um tubo ascendente. Isso permite que o combustor funcione com um catalisador médio e o fluxo de gás se mova simultaneamente para cima. Nessa configuração, os componentes internos são críticos para romper as bolhas e promover a mistura de combustível, ar e catalisador. Outra configuração possível, projetada, em vez disso, para permitir um fluxo médio de catalisador para baixo e um fluxo médio de gás para cima, compreende um leito fluidizado rápido, turbulento ou borbulhante. Independentemente da configuração, o calor para a combustão do regenerador provém de uma combinação de combustão do coque depositado, isto é, o próprio coque fornece calor como resultado da reação de oxidação e combustão de um combustível suplementar para processos que não produzem coque suficiente para conduzir a reação no reator. Conforme o termo é usado no presente documento, "suplementar" significa combustível diferente do próprio coque.

[0038] A WHSV para esse processo no combustor pode variar de modo conveniente de 0,1 a cerca 100 lb de alimentação de ar + combustível por hora (h) por lb de catalisador no combustor (alimentação em lb/h/catalisador em lb). Por exemplo, em que um combustor compreende uma porção inferior que funciona como um reator turbulento ou fluidizado rápido e uma porção superior que funciona como um reator ascendente, a velocidade de gás superficial pode variar dentro de cerca de 1 pé por segundo (pés/s, cerca de 0,3 metros por segundo, m/s) a cerca de 80 pés/s (cerca de 24,38 m/s), de preferência, de cerca de 2 pés/s (cerca de 0,61 m/s) a 10 pés/s (cerca de 3,05 m/s), na parte inferior do reator e de 20 pés/s (cerca de 6,09 m/s) a cerca de 70 pés/s (cerca de 21,31 m/s) na parte superior do combustor. Em modalidades alternativas, mas menos preferenciais, uma configuração de combustor que é totalmente de um tipo ascendente pode operar a uma única velocidade de gás superficial alta, por exemplo, em algumas modalidades, pelo menos 30 pés/s (cerca de 9,15 m/s).

[0039] Verifica-se que, em modalidades, tal como o combustor de duas partes descrito acima, o fluxo de catalisador é, de preferência, de cerca de 1 libra por pé quadrado- 2 2 22 segundo (lb/pé2-s) (4,89 kg/m2-s) cerca de 20 lb/pé2-s (97,7 kg/m2-s) na parte inferior do combustor, e de cerca de 10 lb/pé2-s (48,9 kg/m2-s) a cerca de 200 lb/pé2-s (489 kg/m2-s) na porção superior do combustor. Em um combustor inferior, um fluxo de catalisador maior do que cerca de 200 lb/pé2-s pode ser empregado, mas não é geralmente preferencial. Os versados na técnica terão capacidade para ajustar adequadamente o fluxo de catalisador com base em WHSV e a razão de alimentação de catalisador para alimentação de ar/combustível suplementar.

[0040] A pressão no combustor varia de 15 a 50 psia e, com mais preferência, de 25 psia a 40 psia.

[0041] Quando o dispositivo de contato de sólidos de fluidos é usado como um condicionador de catalisador, o catalisador desativado adicional, aquecido é submetido a uma etapa de condicionamento que compreende manter o catalisador desativado adicional, aquecido a uma temperatura de pelo menos 660°C (para um processo de desidrogenação) ou de pelo menos 500°C (para um FCC ou metanol para processo de olefinas) ao mesmo tempo em que se expõe o catalisador desativado adicional, aquecido a um fluxo de um gás que contém oxigênio por um período de tempo.

[0042] O condicionamento também ocorre dentro da área de regeneração do processo e pode ser realizado em uma zona de reativação que compreende, por exemplo, um leito fluidizado rápido, turbulento ou borbulhante. Em uma modalidade particularmente preferencial, a configuração da zona de reativação permite um fluxo médio de catalisador para baixo e um fluxo médio de gás para cima, isto é, fluxos correspondentes aos do combustor, mas outras configurações também são possíveis. Esta etapa de condicionamento em um processo de desidrogenação de olefina pode compreender a manutenção do catalisador desativado adicional, aquecido a uma temperatura de pelo menos 660°C, mas não mais do que 850°C, de preferência, de 700°C a 770°C, e com mais preferência, de 720°C a 750°C, ao mesmo tempo em que se expõe o mesmo a um fluxo de um gás que contém oxigênio. O condicionamento é realizado de forma desejável de tal modo que o catalisador tenha um tempo de residência de catalisador médio no gás que contém oxigênio de mais do que dois minutos. Opcionalmente, o catalisador regenerado pode ser separado, com o uso de um gás que não contenha mais de 0,5 por cento em mol (% em mol) de oxigênio, para remover moléculas de gás que contém oxigênio que residam entre as partículas de catalisador e/ou dentro das partículas de catalisador.

[0043] A velocidade de gás superficial no dispositivo inventivo quando usado como um condicionador de catalisador, pode variar entre 0,05 a 4 pés/s, ou em alternativa, de 0,05 a 2 pés/s, ou em alternativa, de 2 a 4 pés/s, ou em alternativa, de 0,1 a 1 pé/s, ou em alternativa, de 0,2 a 0,5 pés/s.

[0044] O fluxo de catalisador no dispositivo inventivo quando usado como um condicionador de catalisador varia entre 0,1 a 20 lb/pé2/s, ou alternativamente, de 0,1 a 10 lb/pé2 s, ou em alternativa, de 10 a 20lb/pé2 s, ou em alternativa, de 0,5 a 5 lb/pé2 s.

[0045] A pressão no dispositivo inventivo quando usado como um condicionador de catalisador varia de 15 a 50 psia, ou em alternativa, de 15 a 32 psia, ou em alternativa, de 33 a 50 psia ou, alternativamente, de 25 psia a 40 psia.

[0046] O dispositivo de contato de sólidos de fluidos também pode ser usado como um separador de reator. Em tal aplicação, o fluxo de catalisador no dispositivo varia entre 5 a 50 lb/pé2/s, ou alternativamente, de 5 a 25 lb/pé2 s, ou em alternativa, de 25 a 50lb/pé2s, ou em alternativa, de 10 a 40 lb/pé2s. Por exemplo, a velocidade de gás superficial no separador de reator varia de 0,1 a 4 pés/s, ou alternativamente, de 0,1 a 2 pés/s, ou em alternativa, de 2 a 4 pés/s, ou em alternativa, de 0,2 a 1,5 pés/s. A pressão para o separador de reator varia de 6,0 a aproximadamente 44,7, ou em alternativa, de 6 a 25 psia, ou em alternativa, de 25 a 44,7 psia, ou em alternativa, de 15 psia a 35 psia. A temperatura no separador de reator varia de 400 a 750°C, ou em alternativa, de 400 a 575°C, ou em alternativa, de 575 a 750°C ou em alternativa, de 450 a 650°C.

[0047] A presente invenção pode ser incorporada em outras formas sem se afastar do espírito e dos atributos essenciais da mesma e, consequentemente, deve ser feita referência às reivindicações anexas, em vez de ao relatório descritivo anterior, uma vez que indicam o escopo da invenção.

Claims

1. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, caracterizado pelo fato de compreender: - um recipiente (10); - uma estrutura de grade (15) compreendendo um ou mais níveis de grade (20), em que cada nível de grade (20) compreende uma pluralidade de seções de conjunto de grade (30); cada seção de conjunto de grade (30) compreendendo uma plataforma de fundo (32) e uma estrutura de armação (34) que se estende para cima a partir de dois lados opostos (32a, 32b) da plataforma de fundo (32); - uma base (40) formada dos membros estruturais e sobre a qual a estrutura da grade (15) está suportada; sendo que a referida base (40) compreende uma porção central (44) e três ou mais braços (42) estendidos para fora a partir da porção central (44); e - três ou mais assentos (50) presos a uma superfície interna do recipiente (10) e espaçados para suportar os referidos braços (42) da base (40) enquanto configurados para permitir expansão térmica e a contração.

2. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a base (40) ser formada a partir de vigas em I e ter uma porção central (44) que é uma forma geométrica fechada e três ou mais braços (42) fixos em uma extremidade à porção central (44), em que os braços (42) são espaçados em distâncias iguais ao redor de um perímetro da porção central (44).

3. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada estrutura de armação (34) compreender um suporte diagonal (36) e uma seção de guia de topo (29) configurados para aceitar uma plataforma de fundo (32) de uma pluralidade de seções de conjunto de grade (30).

4. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a porção central (44) da base é circular (40).

5. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a base (40) estar fixamente presa a pelo menos uma plataforma de fundo (32) de uma pluralidade de seção de conjunto de grade (30).

6. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as seções de conjunto de grade (30) em um nível de grade (20) serem fixas uma à outra de modo a formar um único elemento para resistir ao movimento de forças fluidizadas.

7. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma velocidade de gás superficial em uma área aberta do recipiente é menor que 8 pés/s.

8. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo (1) ser um reator, um combustor, um recipiente de condicionamento de catalisador ou um separador de catalisador.

9. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o reator, o combustor, o recipiente (10) de condicionamento do catalisador ou o separador de catalisador estarem em um processo de desidrogenação utilizando etano, propano, butano, n-butano, isobutano, isobuteno, n-buteno, etilbenzeno, ou cumeno como matéria prima ou uma combinação dos mesmos.

10. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o dispositivo (1) ser um reator ou um combustor e apresenta condições de fluxo ascendente de co-corrente.

11. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o dispositivo (1) ser um condicionador de catalisador ou separador de catalisador e apresenta condições de fluxo em contracorrente.

12. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada seção de conjunto de grade (30) compreende pelo menos uma plataforma de grade (31).

13. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada seção de conjunto de grade (30) compreender uma plataforma superior acoplada à estrutura de armação (34).

14. Dispositivo de contato de sólidos de fluidos, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de a plataforma de grade (31) compreender pelo menos uma grade de galeria, divisas, estruturas de empacotamento ou outra estrutura que obstrui uma área aberta.