BR112019017838A2

BR112019017838A2 - reator químico com sistema de suporte de catalisador

Info

Publication number: BR112019017838A2
Application number: BR112019017838A
Authority: BR
Inventors: Helbo Hansen Anders; Sandahl Christensen Thomas; Møller Jørgensen Magnus; RUBEN LARSEN Johannes
Original assignee: Haldor Topsøe A/S
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2020-04-14
Also published as: EP3585508B1; HUE057143T2; ES2895827T3; US20190329206A1; AU2018225388B2; AU2018225388A1; EP3585508A1; CA3050834A1; EA201991975A1; CN110325270A; WO2018153955A1; EA039388B1; UA125796C2; CN110325270B; MY195988A; US10661241B2; KR20190118170A; MX2019010020A; KR102535582B1; SA519402543B1

Abstract

a invenção refere-se a um reator químico compreendendo pelo menos um sistema de suporte de catalisador e meios antibloqueio dispostos ao redor e por cima da abertura do reator, o que impede a entrada do catalisador ou outras partes do reator de entrar ou sair na abertura do reator.

Description

REATOR QUÍMICO COM SISTEMA DE SUPORTE DE CATALISADOR CAMPO DA INVENÇÃO [001] A invenção refere-se a um reator químico compreendendo um catalisador. Mais especificamente, a invenção refere-se a um sistema de suporte de catalisador disposto na parte inferior do reator químico para evitar que o catalisador entre e/ou saia do reator através de uma ou mais aberturas de fluido de processo no reator e se refere arranjar o sistema de suporte do catalisador com alta resistência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] O gás de síntese é uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono e é produzido pela conversão de metano e outros hidrocarbonetos com vapor sobre um catalisador de reforma a vapor através do processo de reforma do metano a vapor de uma forma ou de outra. Na produção de amônia, a reforma tubular é combinada com a reforma secundária e o ar é adicionado ao reformador secundário para queimar o metano residual do reformador primário e para ajustar a razão de síntese de gás para atingir a razão H2/N2 de aproximadamente 3,0 para a síntese de amônia. Quando ο N2 é um constituinte indesejado em gás de síntese, o oxigênio puro pode ser usado como oxidante no reformador secundário, e este é o caso em plantas de metanol. Para a produção de metanol, um denominado conceito-reforma de duas etapas de combinação de um reformador tubular com um reformador secundário insuflado com oxigênio na seção de gás de síntese. O processo de instalação inclui pré-reforma adiabática, reforma tubular e reforma secundária insuflada com oxigênio. O oxigênio atua como uma fonte para a combustão de processos internos de

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 11/39

2/17 hidrocarbonetos provenientes do reformador tubular. As condições de operação do reformador secundário insuflado com oxigênio são caracterizadas por temperaturas de combustão mais altas do que em instalações acionadas por ar.

[003] Outra tecnologia de gás de síntese é a reforma auto térmica (ATR), que é uma tecnologia de processo independente, na qual o reformador tubular é eliminado da instalação e o gás natural pré-reformado é enviado diretamente para um reformador ATR, no qual os hidrocarbonetos são queimados pelo oxigênio. Ao omitir o reformador tubular, a adição de vapor às correntes de alimentação pode ser significativamente reduzida.

[004] Para plantas de metanol em grande escala, a reforma auto térmica é hoje uma alternativa à tecnologia de reforma de duas etapas para plantas de metanol de maior capacidade de produção, ou seja, de 5000 tpd. A ATR é uma tecnologia preferida para a fabricação de gás de síntese em instalações GTL (Gás-para-Líquido), nas quais o diesel é produzido por meio da síntese de Fischer-Tropsch (FT) . O gás de síntese com razão H2/CO de 2,0 pode ser produzido diretamente com a reforma de ATR e isso é especialmente adequado para a síntese de FT e a produção de líquidos FT.

[005] As condições de operação para o reformador ATR são ainda mais severas do que para reformadores secundários de oxigênio e uma instalação de reator ainda mais robusta é necessária para a operação em reformadores de ATR. A razão de alimentação de vapor-carbono é menor e a intensidade de combustão e a temperatura da chama são muito maiores nos reformadores de ATR.

[006] O projeto do reator para ATR, reformadores

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 12/39

3/17 secundários insuflados por oxigênio e reformadores secundários insuflados por ar compreende um queimador, uma câmara de combustão, telhas especificas, um leito fixo de catalisador, uma estrutura de suporte de leito catalítico, um revestimento refratário e um reservatório de pressão do reator.

[007] O sistema de suporte de leito de catalisador serve tanto como suporte estrutural para o leito de catalisador assim como um distribuidor de fluxo de saida guiando o gás de sintese a partir do leito de catalisador à linha de transferência para o sistema de recuperação de calor a jusante do reformador. Tais sistemas de suporte de catalisador têm instalações que podem ter várias geometrias, isto é, estruturas do tipo cone, construções tipo arco ou tipo cúpula. Os sistemas de suporte de catalisadores em forma de cúpula e arco podem sofrer falhas e colapsos. O tipo cone de sistema de suporte de catalisador tem sido usado com bom desempenho como sistema de suporte de catalisador, e falhas e colapsos com este tipo não foram observados. No entanto, um certo grau de manutenção é, geralmente, relatado para peças individuais dos elementos cerâmicos e, especialmente, para elementos estruturais de paredes finas na direção vertical e/ou horizontal.

[008] O sistema de suporte do catalisador pode estar em contato com os inertes, por exemplo, na forma de esferas ou grânulos. Estes distribuem forças no sistema de suporte do catalisador em pontos onde os niveis de tensão podem tornarse excessivos e fissuras iniciais que podem resultar na falha dos tijolos, dos quais o sistema de suporte do catalisador é feito.

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 13/39

4/17 [009] Além disso, os inertes bloqueiam ou bloqueiam parcialmente a área de fluxo no sistema de suporte do catalisador nos canais de fluxo ou na seção de entrada dos canais, fazendo com que a pressão caia sobre o aumento do suporte.

[0010] A técnica conhecida oferece pouca solução para este problema, como pode ser visto nas referências a seguir, onde:

O documento US2002071790 descreve um reator integrado para produzir gás combustível para uma célula a combustível, o reator integrado compreende uma montagem de oxidante de gás residual (WGO) tendo uma câmara WGO associada, uma entrada, uma saída e um caminho de fluxo para gases exotérmicos produzidos na câmara de WGO. O reator integrado possui uma montagem de reator auto térmico (ATR) localizado dentro da câmara WGO. A montagem de ATR tem um meio de entrada e um meio de saída para os gases de processo fluindo através deste e um leito de catalisador que é intermediário aos meios de entrada e de saída. Pelo menos uma parte dos meios de entrada da montagem ATR está localizada no caminho de fluxo da câmara WGO para facilitar a transferência de energia térmica.

[0011] O documento CN202606129 descreve uma peça de suporte de catalisador de alta temperatura não metálica. A peça de suporte de catalisador está arranjada num reator e compreende um suporte de tijolo de corindo e uma placa de cerâmica de espuma arranjada no suporte de tijolo de corindo; e as superfícies de contato de montagem do suporte de tijolo de corindo e a placa de cerâmica de espuma são dentadas; o suporte de tijolo de corindo é formado por um encaixe

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 14/39

5/17 integral de pelo menos dois tipos de tijolos de corindo especialmente moldados; argamassa é preenchida em espaços entre os tijolos de corindo especialmente moldados; e o papel de fibra cerâmica é preenchido num espaço anular entre o suporte de tijolo de corindo e a parede interna do reator. A peça de suporte do catalisador tem as caracteristicas de resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, alta resistência mecânica, conveniência na montagem, longa vida útil e ausência de vazamento de catalisador. As placas de cerâmica de espuma de diferentes especificações podem ser selecionadas de acordo com o tamanho granular dos catalisadores, e os topos dos tijolos de corindo contatados com as placas de cerâmica de espuma têm estruturas em forma de dente, de modo que a suavidade do fluxo de ar é garantida; estruturas de encaixe são adotadas pelos tijolos de corindo, e a argamassa é preenchida nos espaços entre os tijolos de corindo, de modo que o longo período de funcionamento do equipamento pode ser garantido; e a peça de suporte do catalisador é amplamente aplicada à indústria química, indústria farmacêutica, indústria petroquímica e similares.

[0012] Nenhuma	das	referências conhecidas da técnica
acima oferece uma	solução para o problema de proteger um
sistema de suporte	de	catalisador num reator químico contra
danos e bloqueio	por	catalisador ou outras partículas de
reator. SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0013] As modali	dades da invenção referem-se,

geralmente, a um reator químico compreendendo um catalisador e um sistema de suporte de catalisador dispostos na parte inferior do reator. 0 sistema de suporte de catalisador

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 15/39

6/17 protege pelo menos uma abertura na parte inferior do reator do catalisador, para evitar que o catalisador acesse à abertura, o que pode levar ao catalisador pelo menos parcialmente bloqueio da abertura ou a saída do reator através da abertura. No entanto, é importante que o sistema de suporte do catalisador não bloqueie a abertura, uma vez que o fluido deve ser capaz de fluir para dentro ou para fora da abertura. Também a perda de pressão do fluido através do sistema de suporte do catalisador é critica, uma alta perda de pressão aumenta a demanda de sopradores/bombas e no final aumenta o custo de funcionamento do reator químico. Portanto, o sistema de suporte de catalisador compreende canais de fluxo que permitem que o fluido do processo flua para ou a partir do reator através da abertura do reator. A área de fluxo de seção transversal, assim como o comprimento destes canais de fluxo influenciam a perda de pressão para o fluido que passa através do sistema de suporte de catalisador. É importante que os canais de fluxo não sejam bloqueados pelo catalisador ou outras partes do reator, uma vez que isso pode levar a um aumento da perda de pressão para o fluido de processo que passa pelo sistema de suporte de catálise. 0 sistema de suporte do catalisador é também vulnerável a danos mecânicos, onde o catalisador ou outras partes do reator estão em contato com o sistema de suporte do catalisador, especialmente, as bordas ao redor dos canais de fluxo. Por conseguinte, o sistema de suporte de catalisador compreende ainda meios de antibloqueio, dispostos para evitar o bloqueio dos canais de fluxo e para evitar que o catalisador ou outras partículas de reator danifiquem o sistema de suporte de catalisador. Os meios

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 16/39

7/17 antibloqueio são construídos e dispostos de modo a assegurar que o catalisador ou outras partes do reator não possam passar através dos meios antibloqueio e bloquear os canais de fluxo. Eles são construídos e arranjados de modo a assegurar que o catalisador ou outras partes do reator, que são instalados sobre os meios antibloqueio, não acarretem um aumento crítico na perda de pressão.

[0014] Numa modalidade da invenção, os referidos meios antibloqueio compreendem um labirinto de fluxo geométrico com uma face externa do sistema de suporte de catalisador com uma área de fluxo de seção transversal maior do que a área de fluxo de seção transversal dos canais de fluxo. Esta face externa é a superfície sobre a qual o catalisador ou outras partes do reator estão instaladas. Cada ponto de contato entre esta face externa e os catalisadores ou outras partes pode de fato bloquear parcialmente o sistema de suporte do catalisador, o que pode levar a uma maior perda de pressão. Mas ao ter uma área de fluxo de seção transversal maior da face externa do sistema de suporte do catalisador que a área de fluxo de seção transversal dos canais de fluxo, é assegurado que essa perda de pressão seja minimizada e não crítica.

[0015] Mais especificamente, numa modalidade da invenção, a minimização da perda de pressão é permitida por uma área de fluxo de seção transversal da face externa do sistema de suporte de catalisador que é entre 1,1 e 4,0 vezes maior do que a área total de fluxo de seção transversal dos canais de fluxo. Ainda mais especificamente, a área de fluxo de seção transversal da face externa do sistema de suporte do catalisador pode estar entre 1,1 e 2,0 ou mesmo entre 1,2

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 17/39

8/17 e 1,7 vezes maior do que a área de fluxo de seção transversal total dos canais de fluxo.

[0016] Numa modalidade da invenção, os meios antibloqueio compreendem barreiras (ramparts') . A face externa do sistema de suporte de catalisador é, assim, construída com membros salientes que estão espaçados, o espaço entre os membros salientes, as barreiras asseguram uma área de fluxo de seção transversal suficiente dos meios antibloqueio, embora possuam uma dimensão que não permite que o catalisador ou outras partes do reator passem por ela. As barreiras têm uma construção e resistência que protegem contra danos mecânicos, que podem ocorrer no contato com o catalisador ou outras partes do reator.

[0017] Numa outra modalidade da invenção, o sistema de suporte de catalisador pode compreender uma pluralidade de tijolos, os quais, quando juntos, formam o sistema de suporte de catalisador. Os canais de fluxo são compreendidos no sistema de suporte do catalisador e podem ser canais de fluxo interno em cada um ou alguns dos tijolos que são, então, ocos, canais de fluxo formados pela geometria externa dos tijolos quando estes são colocados juntos para formar o sistema de suporte de catalisador, ou ambos os canais de fluxo formados internos e externos (em relação aos tijolos) . Numa modalidade, os tijolos conferem saliências de qualquer forma, numa modalidade mais especificamente bases de tijolo e ressaltos de tijolo, isto é, para baixo ou para cima e para fora de partes salientes dos tijolos e quando colocados juntos lado a lado e no topo de cada um, as partes salientes dos tijolos asseguram a formação de canais de fluxo entre os tijolos. Cada tijolo pode compreender um única base ou uma

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 18/39

9/17 pluralidade de bases de tijolo e, do mesmo modo, cada tijolo pode compreender uma ou uma pluralidade de ressaltos de tijolo.

[0018] Numa modalidade, os referidos tijolos são construídos para serem montados em conjunto para formar um sistema de suporte de catalisador montado na forma de um cone, uma cúpula, um arco, um cilindro, uma pirâmide, um cone invertido, uma meia rosca ou uma forma plana, qualquer forma que seja estável na construção e sirva melhor para proteger o catalisador ou quaisquer outras partes do reator de entrar ou sair da abertura do reator que o sistema de suporte do catalisador está ao redor e acima, mantendo a queda de pressão em um nível mínimo aceitável e também evitando o bloqueio dos canais de fluxo do sistema de suporte do catalisador. Em uma modalidade, isso é obtido colocando os tijolos em camadas uns sobre os outros.

[0019] Os referidos meios antibloqueio do sistema de suporte de catalisador podem, numa modalidade, ser parte integrante dos tijolos, ou podem, noutra modalidade, ser uma parte, ou camada, extra independente, a qual está disposta em ligação à parte virada para fora dos tijolos, isto é, a parte dos tijolos que está voltada para fora em direção ao catalisador ou outras partes do reator, longe da abertura do reator que os tijolos estão dispostos acima e ao redor. Ademais, uma modalidade pode combinar meios antibloqueio que são integrados com os tijolos, com meios antibloqueio que são partes independentes arranjadas no lado de fora do dito sistema de suporte de catalisador. Em qualquer caso, os meios antibloqueio podem, numa modalidade, compreender elementos oblongos que estão dispostos perpendicularmente aos canais

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 19/39

10/17 de fluxo do sistema de suporte de catalisador. Estes elementos oblongos podem formar meios antibloqueio oblongos contínuos, como, por exemplo, anéis antibloqueio ou linhas formadas no exterior do sistema de suporte de catalisador, com uma distância entre cada elemento oblongo continuo que permite o fluxo de fluido de processo para o fluxo canais. A distância pode ser suficientemente grande para proporcionar uma área de fluxo de seção transversal que é maior do que a área de fluxo de seção transversal dos canais de fluxo, mesmo quando o catalisador ou outros elementos do reator estão em contato e repousam sobre os meios antibloqueio (e um bloqueio parcial da área de fluxo da seção transversal antibloqueio é antecipada), mas suficientemente pequena para impedir que o referido catalisador ou outras partes do reator passem através da distância entre os meios antibloqueio. A distância especifica entre os meios antibloqueio é adaptada ao caso especifico, quanto maiores forem as partículas do catalisador ou outras partes do reator, maior pode ser a distância. Numa modalidade especifica, a forma de partícula inerte é do mesmo tamanho ou maior do que referida distância entre os meios de antibloqueio, a largura da fenda, mais especificamente o tamanho de partícula inerte é 1,05-4,0, mais especificamente 1,8-3,5 vezes maior que a largura da fenda.

[0020] Numa modalidade alternativa especifica, a forma de partículas do catalisador é do mesmo tamanho ou maior do que a dita distância entre os meios antibloqueio, a largura da fenda, mais especificamente o tamanho de partícula do catalisador é 1,05-4,0, mais especificamente, 1,1-1,7 vezes maior que a largura da fenda.

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 20/39

11/17 [0021] Numa modalidade especifica, os meios antibloqueio têm uma forma de seção transversal triangular com cantos arredondados do triângulo. Apesar de simples de produzir, a forma triangular transversal assegura a resistência à construção e os cantos arredondados minimizam o risco de fragmentação e fissura dos meios antibloqueio, bem como o risco de danos no catalisador ou outras partes do reator que contatam os meios antibloqueio.

[0022] As outras partes do reator mencionadas podem numa modalidade compreender elementos inertes ou partículas de catalisador modeladas, dispostas à volta e, possivelmente, também no topo do sistema de suporte de catalisador como uma camada entre as outras partículas de catalisador e o sistema de suporte de catalisador, que são especialmente geometricamente moldadas para contato e suporte nos meios antibloqueio, permitindo, que o fluido do processo flua através dos espaços entre os meios antibloqueio e através dos canais de fluxo do sistema de suporte do catalisador. Uma forma vantajosa destes elementos inertes ou partículas de catalisador moldadas é, numa modalidade, uma esfera, que é estável à construção e forte e que permite um fluxo de fluido de processo suficiente, à medida que o contato (e bloqueio parcial) aponta entre estas esferas e o meios antibloqueio são relativamente pequenos em comparação com a área de fluxo livre entre as esferas e entre as esferas e os meios antibloqueio. Numa outra modalidade, a forma geométrica pode ser uma forma de anel, que também assegura o fluxo de fluido de processo através dos canais de fluxo do sistema de suporte de catalisador e, ainda, numa outra modalidade, os inertes podem ser grânulos em forma aleatória.

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 21/39

12/17

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0023] As modalidades da presente invenção são explicadas, a título de exemplo, e com referência aos desenhos anexos. Deve ser notado que os desenhos anexos ilustram apenas exemplos de modalidades desta invenção e não são, portanto, considerados como limitativos do seu escopo, uma vez que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.

[0024] A Figura 1 mostra uma vista superior/lateral de um sistema de suporte de catalisador compreendendo meios antibloqueio, barreiras,

A Figura 2 mostra uma vista em seção transversal de um sistema de suporte de catalisador compreendendo meios antibloqueio, barreiras,

Figuras 3 e 4 mostram uma vista lateral em detalhes da seção transversal de um tijolo compreendendo meios antibloqueio,

A Figura 5 mostra uma vista lateral em detalhes da seção transversal de um tijolo compreendendo meios e esferas antibloqueio;

A Figura 6 mostra uma vista lateral em detalhes da seção transversal de um tijolo sem meios antibloqueio e esferas,

A Figura 7 mostra uma vista lateral em detalhes da seção transversal de um tijolo compreendendo meios de proteção e esferas,

A Figura 8 mostra uma vista isométrica em detalhes de um tijolo sem meios antibloqueio,

A Figura 9 mostra uma vista isométrica em detalhes de um tijolo que inclui uma barreira, e

As Figuras 10 a 16 mostram vistas detalhadas de esferas

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 22/39

13/17 em combinação com formas geométricas.

Números de posição:

01. Sistema de suporte de catalisador

02. Tijolo

03. Base de tijolo

04. Ressalto de tijolo

05. Canal de fluxo

06. Meios antibloqueio

7. Monobloco

08. Camada de tijolos

09. Esfera

DESCRIÇÃO DETALHADA [0025] A Figura 1 mostra um sistema de suporte de catalisador 01 a ser arranjado na parte inferior de um reator quimico (não mostrado) , acima e em torno de uma abertura (não mostrada) do reator. O reator está parcialmente carregado de catalisador (não mostrado), o qual está disposto acima e, possivelmente, também em torno do sistema de suporte do catalisador. O sistema de suporte do catalisador protege a abertura do reator do catalisador que entra ou sai da abertura do reator. Na modalidade mostrada, o sistema de suporte de catalisador compreende uma pluralidade de tijolos 02 arranjados em camadas com forma circular. As camadas estão arranjadas umas em cima umas das outras, cada camada circular tem um diâmetro menor do que a camada, sobre a qual está arranjada, por meio do qual o sistema de suporte total do catalisador obtém uma forma semelhante a um cone. Como mostrado, o topo do sistema de suporte de catalisador pode compreender um monobloco plano 07, para fechar o topo do cone, de modo que nenhum catalisador possa entrar. Dependendo

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 23/39

14/17 das exigências de projeto para o sistema de suporte do catalisador, a altura do cone pode ser variada variando o diâmetro do monobloco plano. Os tijolos compreendem, cada um, bases de tijolo 03 e ressaltos de tijolo 04, que formam canais de fluxo de fluido 05 entre eles, e meios antibloqueio 06 na forma de barreiras, que podem ser vistos e serão explicados em maiores detalhes a seguir. Como mostrado melhor nesta figura, no entanto, é que os canais de fluxo nesta modalidade funcionam radialmente nas camadas de tijolo circulares, enquanto a distância entre cada camada de barreiras forma espaços circulares para o fluxo do processo fluir, para fora dos canais de fluxo. Em algumas das camadas de topo do sistema de suporte de catalisador, os tijolos podem não ter canais de fluxo, o que afeta apenas ligeiramente a área total de fluxo de seção transversal do sistema de suporte de catalisador, uma vez que as camadas de topo têm diâmetros relativamente pequenos comparados com as camadas inferiores.

[0026] Uma vista em seção transversal do sistema de suporte do catalisador da Figura 1 é mostrada na Figura 2. Aqui é mostrado como a parte interna do sistema de suporte do catalisador em forma de cone é oca, o que permite que a abertura do reator seja posicionada sob o cone. Como as camadas de tijolos são circulares e a barreira os trava parcialmente para evitar uma camada superior de deslizar para fora em relação à camada abaixo dela, o cone pode ser montado camada por camada sem o risco de colapso para dentro.

[0027] Uma vista em corte transversal (A) do sistema de suporte de catalisador mostrada na Figura 2 (e 1) é vista em maior detalhe na Figura 3. Os meios antibloqueio 06 estão em

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 24/39

15/17 forma de seção transversal de um triângulo com cantos arredondados. Uma forma forte e resistente a fissuras, protegendo as bases de tijolo 03 e os canais de fluxo contra o bloqueio do fluxo de fluido do processo e contra danos mecânicos do contato com o catalisador ou outras partes do reator (não mostrado). Também é visto o pequeno passo, o canto de 90° entre o topo do tijolo e a barreira. O próximo tijolo em camadas no topo de um tijolo irá apoiar-se contra este degrau, o que o impede de deslizar para fora em relação ao(s) tijolo(s) na camada abaixo, o que também é visto na vista em seção transversal da Figura 4.

[0028] Na Figura 5 é mostrada uma modalidade, em que a construção dos tijolos e barreiras no sistema de suporte de catalisador é semelhante às figuras anteriores, mas é mostrado como o catalisador ou partículas inertes no reator, neste caso sob a forma das esferas 09 repousa sobre a superfície externa do sistema de suporte do catalisador. Como pode ser visto, a distância entre as barreiras é menor que o diâmetro das esferas, que, portanto, repousam sobre a barreira, protegendo, assim, os bases de tijolos mais frágeis do contato com as esferas, ao contrário da técnica conhecida, como mostrado na Figura 6, onde as esferas têm contato direto com os bases de tijolos. Por causa da construção robusta e da geometria da barreira, há menos risco de quebra e danos por contato com as esferas com a carga de todo o leito de catalisador acima. O reator pode compreender um leito de catalisador bem como partículas inertes de forma diferente. Por exemplo, o leito pode compreender esferas em contato com o sistema de suporte de catalisador no fundo do leito e partículas de catalisador que podem ter uma forma geométrica

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 25/39

16/17 e um tamanho diferentes das esferas na parte superior do leito, em cima de as esferas. As esferas podem também compreender material catalítico ativo.

[0029] Nas modalidades discutidas acima, os membros antibloqueio estão integrados com os tijolos. Uma outra modalidade, como mostrado na Figura 7, tem meios antibloqueio que não estão integrados com os tijolos, mas dispostos no exterior dos tijolos. Isto permite que os meios antibloqueio sejam substituídos sem substituir os tijolos internos.

[0030] Na modalidade em que o sistema de suporte de catalisador está em forma de cone, os tijolos podem ter uma forma ligeiramente em forma de cunha, como visto na Figura 8, pelo que os ressaltos dos tijolos são capazes de contatar os ressaltos de tijolo adjacentes em toda a área lateral do ressalto, quando a camada de tijolos em forma de círculo é formada. À medida que o diâmetro da camada diminui para cima no sistema de suporte de catalisador em forma de cone, o ângulo da cunha de cada tijolo será aumentado para manter este ajuste geométrico apertado dos ressaltos do tijolo. As bases de tijolo mostradas na Figura 8 referem-se ao sistema de suporte de catalisador da técnica conhecida, onde era necessário ter uma área de seção transversal maior dos canais de fluxo nos tijolos voltados para fora, para compensar o bloqueio parcial do fluxo canal por partículas de reator, como catalisador ou partículas inertes. Mas, de acordo com esta invenção, como mostrado na Figura 9, é possível manter uma área de seção transversal uniforme dos canais de fluxo nos tijolos, uma vez que as barreiras externas protegem os canais de fluxo contra danos, assim, como o bloqueio fluxo de fluido de processo. Isso, por sua vez, deixa a parte

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 26/39

17/17 externa das bases de tijolos mais robusta à medida que as dimensões são maiores e, assim, minimiza novamente o risco de danos aos tijolos.

[0031] As Figuras acima são apenas algumas possíveis modalidades da invenção. Várias outras construções geométricas de meios antibloqueio são possíveis de acordo com a invenção, enquanto algumas são mostradas nas Figuras 10 - 16. O principio geral é proteger o sistema de suporte de catalisador contra danos e bloqueio de fluxo, o que é possivel com meios antibloqueio dispostos no lado de fora do sistema de suporte de catalisador com uma construção robusta e, em algumas modalidades, uma área de seção transversal de fluxo de processo maior do que a área de seção transversal de fluxo do que os canais de fluxo. Em algumas modalidades, onde as esferas são escolhidas para estar em contato com os meios antibloqueio, a área bloqueada pode ser calculada como mostrado na Figura 12. Como mencionado antes, os tijolos e os meios antibloqueio de vários desenhos podem ser escolhidos como mais adequados para a tarefa em questão, incluindo, mas não se limitando a, tijolos com um ou vários canais de fluxo e com canais de fluxo externos (internos) ou externos, bem como sistemas de suporte de catalisador de diferentes formas, conforme descrito.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Reator químico suportando um catalisador de leito fixo caracterizado por compreender um sistema de suporte de catalisador disposto na parte inferior do reator para proteger pelo menos uma abertura do reator de parte inferior do referido catalisador, o sistema de suporte de catalisador compreende canais de fluxo para permitir o fluido de processo fluir para ou a partir do reator através da referida abertura do reator, em que o sistema de suporte do catalisador compreende ainda meios antibloqueio para impedir o bloqueio dos referidos canais de fluxo.
2. Reator químico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por referidos meios antibloqueio compreenderem um labirinto de fluxo geométrico compreendendo uma face externa do sistema de suporte de catalisador com uma área de fluxo transversal total maior do que a área total de fluxo transversal dos canais de fluxo.
3. Reator químico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a área de fluxo transversal da face externa do sistema de suporte de catalisador é entre 1,1 e 4,0 ou 1,1 e 2,0 ou 1,2 e 1,7 vezes maior que a área de fluxo transversal total dos canais de fluxo.
4. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios antibloqueio compreendem barreiras.
5. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema de suporte de catalisador compreende uma pluralidade de tijolos compreendendo os referidos canais de fluxo.

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 28/39

2/4
6. Reator químico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os referidos tijolos estão adaptados para formar um sistema de suporte de catalisador que está na forma de um cone, uma cúpula, um arco, um cilindro, uma pirâmide, um cone invertido, uma meia rosca ou tem uma forma plana.
7. Reator químico, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os referidos tijolos são adaptados para serem dispostos em camadas para formar o sistema de suporte de catalisador.
8. Reator químico, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que os referidos tijolos compreendem uma ou mais bases de tijolo e ressaltos de tijolo, e os referidos canais de fluxo são formados entre as referidas bases de tijolo.
9. Reator químico, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que os referidos tijolos compreendem espaçadores salientes, e os referidos canais de fluxo são formados entre os referidos espaçadores salientes.
10. Reator químico, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que os referidos tijolos são ocos, e os referidos canais de fluxo são formados no espaço oco dentro dos tijolos.
11. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os referidos canais de fluxo têm uma área de fluxo transversal uniforme através do sistema de suporte de catalisador.
12. Reator químico, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que os meios antibloqueio são

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 29/39

3/4 uma parte integrada dos referidos tijolos.
13. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios antibloqueio são elementos oblongos dispostos perpendicularmente aos canais de fluxo.
14. Reator químico, de acordo com qualquer das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios antibloqueio têm uma forma de seção transversal triangular e cantos arredondados.
15. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios antibloqueio são elementos independentes dispostos no exterior do referido sistema de suporte de catalisador.
16. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender ainda elementos inertes ou catalisados dispostos em torno do referido sistema de suporte de catalisador e no formato geometricamente para suportar referidos meios antibloqueio, permitindo o fluxo de fluido de processo através dos referidos canais de fluxo.
17. Reator químico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos inertes são esferas.
18. Reator químico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos inertes estão na forma de anel.
19. Reator químico, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os referidos elementos inertes são grânulos de formato aleatório.
20. Reator químico, de acordo com a reivindicação 16,

Petição 870190083769, de 27/08/2019, pág. 30/39

4/4 caracterizado pelo fato de que as partículas com atividade catalítica são dispostas ao redor do referido sistema de suporte de catalisador.
21. Reator químico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17, 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que a forma de partícula inerte é do mesmo tamanho ou maior que a largura da fenda dos meios de antibloqueio, ou especialmente com um tamanho de partícula 1,05-4,0, mais especificamente, 1,8-3,5 vezes maior que a largura da fenda.
22. Reator químico, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a forma da partícula do catalisador é do mesmo tamanho ou maior do que a largura da fenda do meio antibloqueio, ou especialmente com um tamanho de partícula 1,05-4,0, mais especificamente, 1,1-1,7 vezes maior do que a largura da fenda.