BR112020010876B1

BR112020010876B1 - Sistemas de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia

Info

Publication number: BR112020010876B1
Application number: BR112020010876-6A
Authority: BR
Inventors: Kjetil BAKLI; Kevin Dring; 0Ystein Nirisen; Marcel DELHAYE; André DE SMET
Original assignee: Yara International Asa
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2023-03-28
Also published as: EP3727667B1; CA3083318A1; BR112020010876A2; WO2019121862A1; FI3727667T3; CO2020008858A2; CN111491722B; US11485639B2; CN111491722A; PL3727667T3; AU2018390831A1; EP3727667A1; RU2020123641A; US20200338518A1; AU2018390831B2; ES2929912T3; EP3501633A1

Abstract

Sistemas de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia, compreendendo um flange superior e uma parede interna. O flange superior compreende uma seção plana, uma borda externa arredondada, e uma borda interna arredondada, a borda externa arredondada e a borda interna arredondada sendo separadas pela seção plana. A parede interna compreende uma placa portadora, uma prateleira de tela e uma prateleira da placa inferior, a prateleira de tela e a prateleira da placa inferior sendo afixadas à placa portadora. A placa portadora é afixada ao flange superior por meio da borda interna arredondada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção está no campo de sistemas de suporte de catalisadores para queimadores de oxidação de amônia.

ANTECEDENTES

[002] Minimizar as tensões térmicas é um objetivo importante no projeto de estruturas de suporte de catalisadores em queimadores de amônia, denominados coloquialmente de cestos de queimadores de amônia. Isso é desafiador devido às altas temperaturas envolvidas no processo de queima de amônia. De fato, grandes diferenças de temperatura que podem até ser maiores que 500 °C entre estruturas de suporte de catalisador relativamente quentes e paredes de reatores relativamente frias resultam em diferenças na expansão térmica, que podem ser mais significativas durante condições transitórias. Essas diferenças precisam ser atendidas para evitar a ocorrência de tensões térmicas inaceitavelmente grandes. Inicialmente, as grandes tensões térmicas podem resultar na incapacidade do queimador de cumprir sua função principal e, assim, levar ao desvio de amônia e a um aumento adicional da temperatura ou alteração na distribuição de temperatura no queimador. Isso pode levar à formação de rachaduras e falha no cesto, onde a integridade da parede do queimador fica comprometida. Como consequência, as diferentes trocas de circuito de água e vapor também correm o risco de falha. A ciclagem térmica repetida devido ao início e à parada do processo de produção aumenta o risco de falha do cesto bem antes que a vida útil esperada do cesto do queimador seja atingida.

[003] Como resultado da tensão térmica excessiva, as estruturas de suporte de catalisador existentes tendem a falhar ao rachar entre o invólucro vertical do flange principal e o conjunto do cesto, e na solda entre a prateleira do catalisador e o invólucro do cesto. Exemplos dessas estruturas de suporte de catalisadores existentes incluem estruturas de suporte de catalisador tipo Grand Paroisse (GP) e Uhde (ver, por exemplo, R. Buchenau, The catalyst basket - How to prolong the service life, artigo apresentado no 3° Simpósio de Ácido Nítrico de Uhde, Dortmund, 26-28 de Maio de 1986).

[004] Uma tentativa de superar esses problemas é descrita em WO2013034304. No entanto, esse tipo particular de cesto do queimador compreende muitas partes diferentes, por exemplo, pinos de guia que precisam ser soldados, desse modo dificultando a montagem do cesto do queimador e causando muitas conexões soldadas que formam elos fracos no projeto. Esses elos fracos são propensos a rupturas e outras falhas mecânicas. Uma rachadura ou uma ruptura no aro permite que a amônia vaze, reduzindo assim a quantidade de amônia que passa pelo leito do catalisador, o que resulta em um processo menos eficiente. O vazamento de amônia também pode levar a altas temperaturas locais que podem causar danos aos componentes do queimador. Além disso, a amônia não reagida pode formar nitratos de amônio, o que pode representar um risco de explosão.

[005] Por conseguinte, permanece a necessidade de sistemas de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia que são menos suscetíveis a falhas induzidas por tensão térmica. Além disso, há uma necessidade de sistemas estáveis de suporte de catalisador. Também, são necessários sistemas de suporte de catalisador que permitam uma separação hermética entre o espaço acima e abaixo do catalisador de combustão de amônia. Também, o sistema de suporte de catalisador contribui, de preferência, para um fluxo de gás a jusante uniforme.

SUMÁRIO

[006] É um objetivo da presente invenção prover dispositivos e métodos para oxidação catalítica de amônia que atendam a uma ou mais das necessidades acima.

[007] A presente descrição refere-se a um aro (100) para um sistema de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia compreendendo um flange superior (110) e uma parede interna (120), - o flange superior (110) compreendendo uma seção plana (111), uma borda externa arredondada (112) e uma borda interna arredondada (113), a borda externa arredondada (112) e a borda interna arredondada (113) sendo separadas pela seção plana (111); - a parede interna (120) compreendendo uma placa portadora (121), uma prateleira de tela (122) e uma prateleira da placa inferior (123), a prateleira de tela (122) e a prateleira da placa inferior (123) sendo afixadas à placa portadora (121); e, - a placa portadora (121) sendo afixada ao flange superior (110) por meio da borda interna arredondada (113).

[008] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que a placa portadora (121) tem uma espessura que é constante dentro de uma margem de erro de 10%, de preferência dentro de uma margem de erro de 5%, mais de preferência dentro de uma margem de erro de 1%.

[009] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que a placa portadora (121) é plana.

[0010] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que a razão da largura da seção plana (111) e o raio de curvatura da borda externa arredondada (112) esteja entre 0,50 e 10,0.

[0011] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que o raio de curvatura da borda externa arredondada (112) é igual ao raio de curvatura da borda interna arredondada (113) dentro de uma margem de erro de 10,0%, de preferência 5,0%, mais de preferência 2,0%, mais de preferência 1,0%.

[0012] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que a seção plana (111) tem uma largura de 2,0 cm a 20,0 cm, de preferência uma largura de 2,0 cm a 10,0 cm.

[0013] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que a borda externa arredondada (112) e/ou a borda interna arredondada (113) têm um raio de curvatura de pelo menos 20 mm a no máximo 100 mm, de preferência de 25 mm a no máximo 50 mm.

[0014] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, provê que a prateleira de tela (122) e/ou a prateleira da placa inferior (123) compreendem uma pluralidade de fendas de expansão (1221,1231); as fendas de expansão (1221,1231) terminando de preferência em um furo (1222,1232), mais de preferência um furo circular (1222,1232), mais de preferência um furo circular (1222,1232) tendo um diâmetro de 1 mm a 5 mm.

[0015] Em modalidades particulares, o aro (100), como descrito nesse documento, compreende adicionalmente um anel rompedor de onda (124) afixado à placa portadora (121) entre a prateleira da placa inferior (123) e a prateleira de tela (122); de preferência em que a distância entre a prateleira da placa inferior (123) e o anel rompedor de onda (124) está entre 130 mm e 150 mm.

[0016] De acordo com outra modalidade, a presente descrição refere-se a um sistema de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia compreendendo um aro (100) como descrito nesse documento, e um corpo compreendendo uma ou mais tela(s) de catalisador, e uma placa inferior.

[0017] De acordo com outra modalidade, a presente descrição refere-se a um queimador de amônia compreendendo um recipiente reator e um sistema de suporte de catalisador, como descrito nesse documento, o recipiente reator compreendendo uma parede de reator (300), o sistema de suporte de catalisador sendo afixado à parede de reator (300), o sistema de suporte de catalisador é, de preferência, afixado à parede do reator por meio de uma ou mais solda(s).

[0018] Em modalidades particulares, o queimador de amônia como descrito nesse documento provê adicionalmente que um protetor térmico (320) seja provido entre o sistema de suporte de catalisador e a parede do reator (300); de preferência, em que uma ou mais serpentina(s) de parede (310) é(são) fixadas à parede do reator (300), o escudo térmico (320) sendo provido entre uma ou mais serpentina(s) de parede (310) e o sistema de suporte de catalisador.

[0019] Em modalidades particulares, o queimador de amônia, como descrito nesse documento, compreende adicionalmente um ou mais contrapeso(s) (130) para segurar uma ou mais tela(s) de catalisador, um ou mais protetor(es) térmico(s) (131) sendo de preferência provido(s) na parte superior de um ou mais contrapeso(s) (130).

[0020] De acordo com outra modalidade, a presente descrição refere-se ao uso de um aro (100) como descrito nesse documento, de um sistema de suporte de catalisador como descrito nesse documento e/ou de um queimador de amônia como descrito nesse documento para a oxidação catalítica de amônia.

[0021] De acordo com outra modalidade, a presente descrição se refere a um método para oxidar amônia, compreendendo as etapas de - prover um queimador de amônia como descrito nesse documento; - direcionar uma mistura de ar-amônia sobre uma ou mais tela(s) de catalisador; e, - oxidar cataliticamente a amônia.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0022] A descrição a seguir das figuras de modalidades específicas da invenção é dada apenas a título de exemplo e não se destina a limitar a presente explicação, sua aplicação ou seu uso. Nos desenhos, os números de referência idênticos se referem às mesmas partes ou características ou similares.

[0023] A Fig. 1 mostra uma seção transversal radial através de um aro (100).

[0024] A Fig. 2 mostra uma seção transversal radial através de um aro (100).

[0025] A Fig. 3 mostra uma prateleira de tela (122) e uma prateleira da placa inferior (123).

[0026] A Fig. 4 mostra um contrapeso (130).

[0027] A Fig. 5 mostra uma aproximação de uma haste de montagem (133) e um invólucro de montagem (134).

[0028] A Fig. 6 mostra um aro (100) afixado a uma parede do reator (300).

[0029] A Fig. 7 mostra uma parte de uma estrutura de suporte para um catalisador de oxidação de amônia.

[0030] A Fig. 8 mostra uma comparação das tensões térmicas nos aros (100) de duas estruturas de suporte de catalisador.

[0031] A Fig. 9 mostra uma comparação da deformação térmica nos aros (100) de duas estruturas de suporte de catalisador.

[0032] A Fig. 10 mostra uma comparação de temperaturas nos aros (100) de duas estruturas de suporte de catalisador, várias vezes após a inicialização do reator.

[0033] Os seguintes números de referência são usados na descrição e nas figuras: 100 - aro; 110 - flange superior; 111 - seção plana; 112 - borda externa arredondada; 113 - borda interna arredondada; 120 - parede interna; 121 - placa portadora; 122 - prateleira de tela; 1221 - fendas de expansão na prateleira de tela; 1222 - furos no final das fendas de expansão na prateleira de tela; 123 - prateleira da placa inferior; 1231 - fendas de expansão na prateleira da placa inferior; 1232 - furos no final das fendas de expansão na prateleira da placa inferior; 124 - anel rompedor de onda; 150 - parede externa; 130 - contrapeso; 131 - escudo térmico no contrapeso; 132 - manípulo do contrapeso; 133 - haste de montagem de contrapeso; 1331 - cantos cegos da haste de montagem; 134 - invólucro de montagem do contrapeso; 1341 - cantos cegos do invólucro de montagem; 140 - suporte de aro; 200 - corpo; 210 - estrutura alveolar; 300 - parede do reator; 310 - serpentinas de parede do reator; 320 - escudo térmico entre o aro (100) e as serpentinas da parede do reator (310); 330 - afixação do aro superior à parede do reator; 331 - afixação do aro inferior à parede do reator.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0034] Como usado abaixo neste texto, as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” incluem o singular e o plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário.

[0035] Os termos “compreender”, “compreende”, como usado abaixo, são sinônimos de “incluindo”, “incluir” ou “conter”, “contém” e são inclusivos ou abertos e não excluem partes, elementos ou etapas adicionais de métodos não mencionados. Quando essa descrição se refere a um produto ou processo que “compreende” recursos, partes ou etapas específico(a)s, isso se refere à possibilidade de que outro(a)s recursos, partes ou etapas também possam estar presentes, mas também pode se referir a modalidades que contêm apenas o(a)s recursos, partes ou etapas listado(a)s.

[0036] A enumeração de valores numéricos por meio de faixas de figuras compreende todos o(a)s valores e frações nessas faixas, bem como os pontos finais citados.

[0037] O termo “aproximadamente” usado quando se refere a um valor mensurável, tal como um parâmetro, uma quantidade, um período de tempo e similares, pretende incluir variações de +/-10% ou menos, de preferência +/- 5% ou menos, mais de preferência +/- 1% ou menos, e ainda mais de preferência +/-0,1% ou menos, do valor especificado, na medida em que as variações se apliquem à invenção descrita nesse documento. Deve ser entendido que o valor a que o termo “aproximadamente” se refere per se também foi descrito.

[0038] Todas as referências citadas nessa descrição são consideradas incorporadas na sua totalidade por meio de referência.

[0039] A menos que definido de outra forma, todos os termos descritos na invenção, incluindo termos técnicos e científicos, têm o significado que um técnico no assunto usualmente lhes concede. Para orientação adicional, são incluídas definições para explicar melhor os termos que são usados na descrição da invenção.

[0040] Nas passagens seguintes, diferentes aspectos ou modalidades da invenção são definidos em mais detalhes. Cada aspecto ou modalidade assim definido(a) pode ser combinado(a) com qualquer outro(s) aspecto(s) ou forma(s) de realização, a menos que seja claramente indicado o contrário. Em particular, qualquer recurso indicado como preferido ou vantajoso pode ser combinado com qualquer outro recurso ou recursos indicado(s) como preferido(a)s ou vantajoso(a)s. Deve ser entendido que recursos introduzidos por expressões como “em algumas modalidades”, “tipicamente” ou “de preferência” são características opcionais, que não são essenciais para a invenção, mas podem representar modalidades vantajosas. A referência ao longo desse relatório descritivo a “1 modalidade”, “uma modalidade” significa que um(a) recurso, estrutura ou característica específico(a) descrito(a) em conexão com a modalidade está incluído(a) em pelo menos uma modalidade da presente invenção. Assim, as aparências das expressões “em 1 modalidade” ou “em uma modalidade” em vários lugares ao longo desse relatório descritivo não estão necessariamente todas se referindo à mesma modalidade, mas podem. Além disso, o(a)s recursos, estruturas ou características particulares podem ser combinado(a)s de qualquer maneira adequada, como seria aparente para um técnico no assunto a partir desta descrição, em uma ou mais modalidade(s). Além disso, enquanto algumas modalidades descritas nesse documento incluem alguns, mas não outros, recursos incluídos em outras modalidades, combinações de recursos de diferentes modalidades devem estar dentro do escopo da invenção, e formar modalidades diferentes, como seria entendido pelos habilitados na técnica. Por exemplo, nas reivindicações anexas, qualquer uma das modalidades reivindicadas pode ser usada em qualquer combinação.

[0041] A presente descrição refere-se a queimadores de amônia e seus componentes, e provê um aro e uma estrutura de suporte de catalisador compreendendo esse aro. O aro é uma estrutura altamente eficaz para acomodar deformação térmica durante a operação normal de queimadores de amônia. Durante a operação normal em um queimador de amônia, o aro é afixado à parede do reator, e suporta um corpo que compreende um catalisador.

[0042] Por conseguinte, é aqui provido um aro para um sistema de suporte de catalisador. Pode ser usado em vários processos que envolvem processos catalíticos de alta temperatura e é especialmente adequado para uso em queimadores de oxidação de amônia. O aro compreende um flange superior e uma parede interna. O flange superior compreende uma seção plana, uma borda externa arredondada e uma borda interna arredondada. A borda externa arredondada e a borda interna arredondada são separadas pela seção plana. O aro é tipicamente uma estrutura anular formada pela borda externa arredondada mencionada acima, borda interna arredondada, seção plana e parede interna. A borda interna arredondada está mais próxima do centro da estrutura anular que a seção plana, e a seção plana está mais próxima do centro da estrutura anular do que a borda externa arredondada.

[0043] O presente aro é altamente eficaz para evitar a ocorrência de tensões térmicas excessivas, aumentando assim a utilidade dos cestos de queimadores de amônia e aumentando a eficiência dos processos de oxidação de amônia. É composto por poucas partes, o que facilita a fabricação e a instalação. Além disso, a estrutura compreende apenas uma quantidade limitada de soldas, o que limita a quantidade de posições que são vulneráveis a rachaduras induzidas por tensão. O presente aro é adicionalmente mais robusto, funciona com eficiência e, por ter uma propensão reduzida de rachaduras, reduz a quantidade de desvio de amônia durante a operação normal de um queimador de amônia no qual o aro atual é usado. Além disso, o aro atual é fácil de manter.

[0044] O termo “borda externa arredondada”, como usado nesse documento, refere-se à parte externa do flange superior. Pode ser descrito como sendo uma estrutura curva. Durante a operação de um queimador de amônia, ele pode ser conectado à parede do reator do queimador de amônia. Essa conexão entre o aro e a parede do reator é denominada afixação do aro superior à parede do reator. Em algumas modalidades, a borda externa arredondada é conectada à parede do reator por meio de uma costura de soldagem e/ou por meio de um suporte de aro. Um suporte de aro é uma borda anular afixada à parede do reator na qual repousa a borda externa arredondada.

[0045] Alternativamente, o aro pode compreender uma parede externa, e a borda externa arredondada é conectada à parede externa do aro que, durante operação normal, é conectada à parede do reator. Uma conexão entre a parede externa do aro e a parede do reator é denominada uma afixação do aro inferior à parede do reator. Também é possível que a borda externa arredondada e a parede externa da borda estejam conectadas à parede do reator. Geralmente, a conexão entre a parede do reator e a borda externa arredondada e/ou a parede externa do aro é uma solda. Por conseguinte, uma forte conexão entre a parede do reator e a borda pode ser formada.

[0046] Normalmente, a espessura da parede externa é substancialmente uniforme. Em outras palavras, a espessura da parede exterior é tipicamente constante dentro de uma margem de erro de 10%, de preferência 5%, mais de preferência 1%. Sem estar limitado pela teoria, uma espessura uniforme do aro pode levar a uma distribuição uniforme da tensão térmica e a um risco reduzido de rachaduras.

[0047] O termo “borda interna arredondada”, como usado nesse relatório, refere-se à parte interna do flange superior. Pode ser descrito como uma estrutura curva que conecta o flange superior à parede interna.

[0048] O termo “seção plana”, como usado nesse relatório, refere-se a uma parte substancialmente plana do flange superior entre a borda interna arredondada e a borda externa arredondada. É uma estrutura anular que, durante a operação normal, aumenta a distância entre a parede interna do aro e a parede do reator do queimador de amônia. Consequentemente, a deformação térmica pode ser efetivamente acomodada no aro.

[0049] Será entendido que, na prática, a seção planar não precisa necessariamente ser perfeitamente plana, mas pode ser mais ou menos curva. Por exemplo, a seção transversal radial da seção plana pode descrever um arco que subtende um ângulo menor que 10°, menor que 5° ou menor que 1°. Aumentar a curvatura da seção plana pode diminuir a flexibilidade do aro. Por conseguinte, a seção plana é tipicamente substancialmente plana.

[0050] Tipicamente, o flange superior tem uma espessura que é substancialmente uniforme. Em outras palavras, a espessura do flange superior é tipicamente constante dentro de uma margem de erro de 10%, de preferência 5%, mais de preferência 1%. No entanto, a espessura das paredes não é um parâmetro chave, desde que as paredes sejam grossas o suficiente para suportar as cargas apropriadas sob condições normais de operação e com tolerâncias adequadas para corrosão (por exemplo, por oxidação).

[0051] A parede interna compreende uma placa portadora, uma prateleira de tela, e uma prateleira da placa inferior. A prateleira de tela e a prateleira da placa inferior estão afixadas à placa portadora. A placa portadora é afixada ao flange superior na borda interna arredondada. Adicionalmente ou alternativamente, a parede interna pode ser descrita como a seguir: a parede interna compreende uma placa portadora, que por sua vez compreende uma borda superior e uma borda inferior. Na borda superior, a placa portadora é conectada à borda interna arredondada do flange superior. Na borda inferior, a prateleira da placa inferior é conectada à placa portadora. Entre as bordas superior e inferior da placa portadora, a prateleira de tela é presa à placa portadora. Durante a operação normal, a prateleira de tela suporta telas de catalisador, e a prateleira da placa inferior suporta uma prateleira inferior, tipicamente uma estrutura alveolar de livre flutuação.

[0052] De preferência, a placa portadora é plana. A placa portadora é tipicamente formada de uma única folha de metal. Assim, a construção da placa portadora é simplificada e a placa portadora não compreende pontos fracos, tais como soldas, o que aumenta sua resiliência durante a operação normal. De preferência, a placa portadora tem uma espessura uniforme. Em alternativa, a espessura da placa portadora é, de preferência, constante dentro de uma margem de erro de 10%, de preferência dentro de uma margem de erro de 5%, mais de preferência dentro de uma margem de erro de 1%. Isso reduz as tensões térmicas na placa portadora.

[0053] Em algumas modalidades, a seção plana tem uma largura de 2,0 cm a 20,0 cm, de preferência uma largura de 2,0 a 10,0 cm. Isso ajuda a obter um isolamento térmico adequado entre as telas do catalisador e a parede do reator durante a operação normal de um queimador de amônia no qual a borda é usada.

[0054] Em algumas modalidades, a borda externa arredondada e/ou a borda interna arredondada têm um raio de curvatura de pelo menos 20 a no máximo 100 mm, de preferência de 25 a no máximo 50 mm. Um raio maior que 75 mm pode reduzir a quantidade de espaço disponível para a seção plana e, assim, reduzir a área de superfície do catalisador disponível. O raio de curvatura ajuda a mitigar tensões térmicas excessivas no aro.

[0055] Em algumas modalidades, a razão da largura da seção plana e o raio de curvatura da borda externa arredondada está entre 0,50 e 10,0, de preferência a razão da largura da seção plana e o raio da curvatura da borda externa arredondada está entre 2,5 e 3,0. Isso ajuda a mitigar tensões térmicas excessivas no aro. Além disso, ajuda a obter um isolamento térmico adequado entre as telas do catalisador e a parede do reator.

[0056] Em algumas modalidades, a razão da largura da seção plana e o raio de curvatura da borda interna arredondada está entre 0,50 e 10,0, de preferência a razão da largura da seção plana e o raio da curvatura da borda interna arredondada está entre 2,5 e 3,0. Isso ajuda a mitigar tensões térmicas excessivas no aro. Além disso, ajuda na obtenção de isolamento térmico adequado entre as telas do catalisador e a parede do reator.

[0057] Em algumas modalidades, o raio de curvatura da borda externa arredondada é igual ao raio de curvatura da borda interna arredondada dentro de uma margem de erro de 10,0%, de preferência 5,0%, mais de preferência 2,0%, mais de preferência 1,0%.

[0058] Em algumas modalidades, o flange superior tem uma espessura entre 2 e 6 mm, por exemplo entre 3 e 5 mm.

[0059] Em algumas modalidades, o aro é uma estrutura anular tendo um diâmetro externo entre 1 me 7 m, mais tipicamente entre 3 m e 7 m, mas as instalações de alta pressão tipicamente têm um aro com um diâmetro externo de 1 a 1,5 m.

[0060] Em algumas modalidades, a razão da largura da seção plana e o diâmetro externo da borda está entre 30 e 550.

[0061] Em algumas modalidades, a placa portadora tem uma espessura entre 3 mm e 12 mm, de preferência uma espessura entre 4 e 6 mm.

[0062] Em algumas modalidades, a placa portadora tem um comprimento de 300 a 400 mm.

[0063] Em algumas modalidades, a razão do comprimento da placa portadora e sua espessura está entre 25 e 100.

[0064] Em algumas modalidades, a razão do comprimento da placa portadora e a largura da seção plana está entre 1,5 e 8.

[0065] Essas características ajudam a garantir que o catalisador possa ser efetivamente suportado e o aro permanece flexível, o que ajuda a acomodar as tensões térmicas.

[0066] A prateleira de tela é tipicamente formada como uma placa que é afixada à placa portadora. Tipicamente, a prateleira de tela é soldada na placa portadora. Em algumas modalidades, a prateleira de tela tem uma espessura de 3 a 20 mm, de preferência uma espessura entre 6 e 12 mm. Em algumas modalidades, a largura da prateleira de tela é de 30 mm a 90 mm, de preferência entre 50 e 70 mm. De preferência, a prateleira de tela é orientada em um ângulo de 90° em relação à placa portadora. Em algumas modalidades, a razão da largura da prateleira de tela para a espessura da prateleira de tela é entre 1,5 e 18. Em algumas modalidades, a razão da largura da prateleira de tela para a largura da seção plana é entre 0,15 e 1,8. Isso permite suportar eficazmente as telas de catalisador, e também permitir a expansão térmica durante o uso normal.

[0067] Em algumas modalidades, a prateleira de tela compreende uma pluralidade de fendas de expansão. De preferência, as fendas de expansão são de 0,25 a 0,5 vezes a espessura da prateleira. Em modalidades típicas, isso pode corresponder entre 1 e 2 mm de largura. As fendas de expansão terminam de preferência em um furo, mais de preferência um furo circular, mais de preferência um furo circular tendo um diâmetro de 3 mm a 12 mm, por exemplo, um diâmetro entre 5 e 10 mm. De preferência, o comprimento das fendas de expansão é de 20 a 50 mm, mais de preferência de 25 a 40 mm. De preferência, a distância entre fendas de expansão adjacentes na prateleira de tela é de 120 mm a 180 mm.

[0068] Em algumas modalidades, as fendas de expansão se estendem por 20 a 70% da largura da prateleira de tela, por exemplo, até 40 a 50% da prateleira de tela. Em algumas modalidades, a razão do comprimento das fendas de expansão para a largura das fendas de expansão está entre 7,5 e 35. Em algumas modalidades, a razão do diâmetro do furo circular para a largura das fendas de expansão está entre 1 e 7.

[0069] De preferência, o aro é uma estrutura anular e as fendas de expansão são alinhadas nas direções radiais. Em termos equivalentes, as fendas de expansão são, de preferência, orientadas perpendicularmente às bordas em forma de anel da prateleira de tela.

[0070] Em algumas modalidades, a prateleira de tela é afixada à placa portadora por meio de soldagem a uma distância de 6,0 a 10,0 cm da parte superior da placa portadora, em que a expressão “parte superior da placa portadora” indica a posição em que a placa portadora termina e onde a borda interna arredondada começa. Em algumas modalidades, essa distância está entre 0,3 e 2 vezes a largura da seção plana.

[0071] Uma prateleira de tela projetada confiavelmente gera tensões térmicas mais baixas em comparação com as prateleiras de tela nos sistemas existentes.

[0072] Em algumas modalidades, a prateleira da placa inferior tem uma espessura de 3 a 20 mm, de preferência uma espessura entre 6 e 12 mm. Em algumas modalidades, a razão da largura da prateleira da placa inferior e sua espessura está entre 2 e 14. De preferência, a prateleira da placa inferior é orientada em um ângulo de 90° em relação à placa portadora.

[0073] Em algumas modalidades, a prateleira da placa inferior tem uma largura entre 40 e 100 mm. Em algumas modalidades, a razão da largura da prateleira da placa inferior e a largura da seção plana está entre 0,8 e 1,4. De preferência, a prateleira da placa inferior faz um ângulo entre 88° e 92°, mais de preferência um ângulo de 90,0°, com a placa portadora.

[0074] Em algumas modalidades, a prateleira da placa inferior compreende uma pluralidade de fendas de expansão. De preferência, as fendas de expansão têm 1 mm a 2 mm de largura. As fendas de expansão terminam, de preferência, em um furo, mais de preferência um furo circular, mais de preferência um furo circular tendo um diâmetro de 3 mm a 12 mm. De preferência, o comprimento das fendas de expansão é de 15 a 70 mm, mais de preferência de 20 a 40 mm. De preferência, a distância entre as fendas de expansão adjacentes na prateleira da placa inferior é de 120 mm a 180 mm. De preferência, o aro é uma estrutura anular e as fendas de expansão são alinhadas nas direções radiais. Em termos equivalentes, as fendas de expansão são, de preferência, orientadas perpendicularmente às bordas em forma de anel da prateleira da placa inferior.

[0075] Em algumas modalidades, as fendas de expansão se estendem por 20 a 70% da largura da prateleira da placa inferior, por exemplo, até 40 a 50% da prateleira da placa inferior. Em algumas modalidades, a razão do comprimento das fendas de expansão para a largura das fendas de expansão está entre 7,5 e 35. Em algumas modalidades, a razão do diâmetro do furo circular para a largura das fendas de expansão está entre 1 e 7. As fendas de expansão reduzem as tensões térmicas na prateleira de tela e na prateleira da placa inferior.

[0076] O flange superior e a placa portadora podem ser formados a partir de uma única folha de metal ou podem ser feitos de várias folhas de metal que são soldadas juntas. De preferência, o flange superior e a placa portadora, juntos, são formados de não mais que duas folhas de metal e compreendem no máximo uma solda. De preferência, no máximo uma solda está presente entre a seção plana e a borda interna arredondada do flange superior. Métodos alternativos para a produção do aro podem incluir ligação por difusão, soldagem por fricção e agitação ou uma extrusão, com uma solda final, no entanto, a soldagem é a técnica mais comumente usada. Por conseguinte, a borda externa arredondada e a seção plana são, de preferência, feitas de uma única folha de metal, a borda interna arredondada e a placa portadora são, de preferência, feitas de outra folha única de metal, e as duas folhas de metal são soldadas, de , juntas no ponto em que a seção plana e a borda interna arredondada se encontram. Assim, é provido um aro que é particularmente fácil de montar e que é altamente eficaz para acomodar a deformação térmica.

[0077] Em algumas modalidades, a borda compreende uma parede externa. Em tais modalidades, o flange superior e a parede externa podem ser feitos de uma única folha de metal ou podem ser feitos de mais de uma folha de metal, por exemplo, duas folhas de metal, que são soldadas juntas. Em algumas modalidades, a parede externa é soldada à borda externa arredondada.

[0078] Em algumas modalidades, o aro compreende adicionalmente um anel rompedor de onda. O anel rompedor de onda é afixado à placa portadora entre a prateleira da placa inferior e a prateleira de tela. Sem estar limitado pela teoria, o anel ajuda a garantir que o rompedor evite efetivamente o desvio de amônia ao longo do aro durante todas as condições operacionais, incluindo partida, operação normal, desligamento, reinício etc.

[0079] Em algumas modalidades, o anel rompedor tem uma largura entre 10,0 e 20,0 mm, de preferência o anel rompedor tem uma largura de 15,0 mm. Em algumas modalidades, a largura do anel rompedor está entre 0,05 e 2 vezes a largura da seção plana.

[0080] Em algumas modalidades, o anel rompedor de onda tem uma espessura entre 10,0 e 20,0 mm, de preferência o anel rompedor de onda tem uma espessura de 15,0 mm. Em algumas modalidades, a espessura do anel rompedor de onda está entre 0,05 e 2 vezes a largura da seção plana.

[0081] Em algumas modalidades, a largura do anel rompedor é igual à espessura do anel rompedor de onda dentro de uma margem de erro de 10%, de preferência 5%, mais de preferência 2%, ainda mais de preferência 1%.

[0082] De preferência, a distância entre a prateleira da placa inferior e o anel rompedor está entre 100 mm e 200 mm, mais de preferência 120-150 mm. Um ou mais rompedor(es) de onda pode(m) ser afixado(s) ao anel rompedor de onda, por exemplo, um ou mais rompedor(es) de onda, como descrito(s) em WO2004005187. Esses rompedores de onda ajudam a manter uma distribuição uniforme do material de acondicionamento, o que reduz o risco de quebra da tela de catalisador. A distância entre a prateleira da placa inferior e o anel rompedor de onda é baseada em um ponto médio entre a altura do catalisador, o ângulo do rompedor de onda (por exemplo 30°) e a necessidade de permitir o acesso ao anel após a instalação dos rompedores de ondas.

[0083] Além disso, é provido um sistema de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia, compreendendo um aro, como descrito nesse documento. O sistema de suporte de catalisador compreende adicionalmente um corpo. O corpo compreende uma ou mais tela(s) de catalisador e uma placa inferior. Em algumas modalidades, a placa inferior compreende uma estrutura alveolar.

[0084] Durante o uso normal, a prateleira de tela suporta uma ou mais tela(s) de catalisador e a prateleira da placa inferior suporta a placa inferior. O presente aro permite acomodação altamente eficiente da deformação térmica das telas do catalisador e da placa inferior.

[0085] Em algumas modalidades, um material de acondicionamento é provido entre a placa inferior e uma ou mais tela(s) de catalisador. O material de acondicionamento pode compreender um catalisador de redução de N2O.

[0086] Quando um material de acondicionamento é provido entre a placa inferior e a uma ou mais tela(s) de catalisador, um ou mais rompedor(es) de onda é(são), de preferência, provido(s). Eles permitem evitar a formação de valas mais profundas do que ca. 20 a 30 mm no recheio, evitando assim o rasgamento das telas do catalisador e o desvio do gás de processo. Os rompedores de onda adequados são descritos em WO2004005187, que é incorporado nesse relatório por referência.

[0087] O rompedor de onda compreende, de preferência, uma placa perfurada que é orientada em um ângulo entre 20° e 40°, por exemplo, em um ângulo de 30°, em relação à placa inferior.

[0088] O rompedor de onda compreende adicionalmente uma parte superior. Durante o uso normal, a parte superior do rompedor é de 10 a 50 mm, de preferência 20 a 40 mm removidos de uma ou mais tela(s). Durante o uso normal, a parte superior do rompedor é posicionada abaixo de uma ou mais tela(s). De preferência, o rompedor de onda terá liberdade para se mover horizontal e verticalmente e pode ser mantido no lugar com o uso de um perfil L soldado ao anel rompedor de onda. Os rompedores de onda ajudam a manter uma distribuição uniforme do material de acondicionamento, o que reduz o risco de quebra da tela de catalisador.

[0089] De preferência, o aro e o corpo da estrutura de suporte de catalisador são feitos de uma liga de níquel- ferro-cromo. Essas ligas resistem adequadamente às altas temperaturas e ao ambiente químico que ocorre durante a operação normal dos queimadores de amônia.

[0090] É ainda provido nesse relatório um queimador de amônia compreendendo um recipiente reator e um sistema de suporte de catalisador, como provido nesse relatório. O recipiente reator compreende uma parede do reator, e o sistema de suporte de catalisador pode ser fixado à parede do reator por meio de uma ou mais solda(s). Adicional ou alternativamente, o sistema de suporte de catalisador pode ser afixado à parede do reator por meio de um suporte de aro. De preferência, a borda externa arredondada é soldada na parede do reator.

[0091] Em algumas modalidades, um escudo térmico é instalado entre o sistema de suporte de catalisador e a parede do reator. Em algumas modalidades, uma ou mais serpentina(s) de parede é(são) afixada(s) à parede do reator. As serpentinas da parede podem proteger o vaso de pressão contra superaquecimento e podem resfriar a parede externa. Nessas modalidades, o escudo térmico é instalado entre o sistema de suporte de catalisador e as serpentinas da parede. Em algumas modalidades, o escudo térmico tem uma espessura entre 1 mm e 2 mm. O escudo térmico ajuda a garantir que a totalidade da parte inferior da estrutura de suporte de catalisador opere a uma temperatura maior que 800 °C durante condições operacionais normais. Além disso, reduz o fluxo de calor para a parede do reator e as serpentinas da parede. Consequentemente, o escudo térmico reduz as tensões térmicas e provê economia de energia. Além disso, o escudo térmico ajuda a garantir que as costuras de solda próximas ou na parede do reator sejam mantidas em condições fora da faixa crítica para rachaduras induzidas por tensão: em particular, condições operacionais envolvendo alta deformação por tração (ε> 0,001) localizada em uma costura de solda, e uma temperatura na faixa de 500-750 °C são, de preferência, evitadas.

[0092] De preferência, a distância entre a parede interna do aro e as serpentinas da parede é de 25 mm a 40 mm, mas pode ser maior ou menor, dependendo do diâmetro do aro. Isso garante que seja provido espaço suficiente entre a estrutura de suporte de catalisador e as serpentinas da parede para permitir a dilatação térmica; durante o uso normal, a dilatação térmica da estrutura de suporte de catalisador é significativamente maior do que a das serpentinas da parede, porque a estrutura de suporte de catalisador é operada a uma temperatura significativamente mais alta do que as serpentinas da parede.

[0093] Em algumas modalidades, o queimador de amônia é provido com uma pluralidade de contrapesos. Durante o uso normal, os pesos de retenção são posicionados na prateleira de tela, e prendem as telas do catalisador. De preferência, os pesos individuais de retenção têm uma massa menor que 25 kg, mais de preferência menor que 20 kg, ainda mais de preferência menor que 15 kg. Em algumas modalidades, é provido um total de 10 a 25 contrapesos. Em algumas modalidades, a altura dos contrapesos está entre 60 mm e 100 mm. Em algumas modalidades, a razão entre a altura dos contrapesos e a largura da seção plana está entre 0,3 e 2. Os contrapesos mantêm eficientemente as telas do catalisador no lugar.

[0094] Em algumas modalidades, uma ou mais proteção(ões) térmica(s) é(são) provida(s) na parte superior de um ou mais contrapeso(s). De preferência, um ou mais protetor(es) térmico(s) te(ê)m uma altura entre 50 mm e 250 mm. Em algumas modalidades, a razão entre a altura dos escudos térmicos e a largura da seção plana é entre 0,25 e 2. Os escudos térmicos reduzem as perdas de calor na parede do reator, e também podem reduzir a radiação que pode afetar a parte superior do aro.

[0095] Em algumas modalidades, um ou mais manípulo(s) são fornecidas em cima de um ou mais contrapeso(s). De preferência, um ou mais manípulo(s) te(ê)m uma altura entre 2,5 e 7,5 cm. Em algumas modalidades, dois manípulos são providos em cada contrapeso.

[0096] De preferência, um ou mais contrapeso(s) é(são) dobrado(s). Eles têm, de preferência, o mesmo raio de curvatura do anel. Em algumas modalidades, os um ou mais contrapeso(s) são dobrados sobre um ângulo de 10° a 30° ao longo de todo o seu comprimento.

[0097] Em algumas modalidades, um ou mais contrapeso(s) compreende(m) uma haste de montagem em uma primeira extremidade e um invólucro de montagem em uma segunda extremidade. Durante o uso normal, a haste de montagem e o invólucro de montagem dos contrapesos adjacentes se engatam de maneira deslizante, formando assim uma conexão deslizavelmente liberável entre os contrapesos adjacentes.

[0098] Em algumas modalidades, a haste de montagem tem um comprimento entre 3,0 cm e 7,0 cm; e o invólucro de montagem tem um comprimento entre 3,0 cm e 7,0 cm. De preferência, a haste de montagem tem uma largura entre 0,8 cm e 1,2 cm. De preferência, o invólucro de montagem tem uma largura entre 1,0 cm e 1,4 cm. De preferência, o invólucro de montagem tem uma largura que é 1,0 a 3,0 mm mais larga.

[0099] De preferência, a haste de montagem e o invólucro de montagem compreendem cantos cegos. Os cantos cegos apresentam uma borda oblíqua que é orientada em um ângulo de 30° a 60° em relação à extremidade correspondente do contrapeso.

[00100] A haste de montagem e o invólucro de montagem permitem fácil instalação dos contrapesos. Além disso, durante a operação normal, a haste de montagem pode deslizar no invólucro de montagem, acomodando assim com eficiência a dilatação térmica com uma quantidade mínima de tensões térmicas nos contrapesos.

[00101] É adicionalmente provido nesse relatório o uso de um aro de acordo com a presente descrição para a oxidação catalítica de amônia.

[00102] É adicionalmente provido nesse relatório o uso de um sistema de suporte de catalisador de acordo com a presente descrição para a oxidação catalítica de amônia.

[00103] É adicionalmente provido nesse relatório o uso de um queimador de amônia de acordo com a presente descrição para a oxidação catalítica da amônia.

[00104] É adicionalmente provido nesse relatório um método para oxidar amônia. O método compreende as etapas: 1) prover um queimador de amônia de acordo com a presente descrição; 2) direcionar uma mistura ar-amônia em uma ou mais tela(s) de catalisador; e 3) oxidar cataliticamente a amônia.

EXEMPLOS Exemplo 1

[00105] Em um primeiro exemplo, é feita referência à Fig. 1, que mostra uma seção transversal radial através de um aro (100). O aro (100) é uma estrutura anular compreendendo um flange superior (110) e uma parede interna (120). O flange superior (110) compreende uma seção plana (111), uma borda externa arredondada (112) e uma borda interna arredondada (113). A parede interna (120) compreende uma placa portadora (121), uma prateleira de tela (122) e uma prateleira da placa inferior (123). A prateleira de tela (122) e a prateleira da placa inferior (123) são afixadas à placa portadora (121).

Exemplo 2

[00106] Em um segundo exemplo, é feita referência à Fig. 2, que mostra uma seção transversal radial através de um aro (100). O aro (100) é uma estrutura anular compreendendo um flange superior (110) e uma parede interna (120). Tem um diâmetro externo de 4,92 m.

[00107] O flange superior (110) compreende uma seção plana (111), uma borda externa arredondada (112), e uma borda interna arredondada (113). O flange superior (110) é fabricado em metal laminada e tem uma espessura de 4,0 mm. A seção plana (110) tem uma largura de 13,2 cm. A borda externa arredondada (112) e a borda interna arredondada (113) têm um raio de curvatura de 4,4 cm. A borda externa arredondada (112) é conectada a uma parede do reator (não mostrada) por meio de um suporte de borda (140). A borda interna arredondada (113) é soldada na parede interna (120).

[00108] A parede interna (120) compreende uma placa portadora (121), uma prateleira de tela (122), uma prateleira da placa inferior (123) e um anel rompedor de onda (124). A prateleira de tela (122), a prateleira da placa inferior (123), e o anel rompedor de onda (124) são afixados à placa portadora (121). A placa portadora (121) tem uma espessura de 6,0 mm e uma largura de 337,5 mm. A prateleira de tela (122) tem uma espessura de 1,0 cm e uma largura de 6,0 cm. A prateleira de tela (122) faz um ângulo de 90° com a placa portadora (121) e é afixada à placa portadora por meio de soldagem a uma distância de 8,0 cm da parte superior da placa portadora, isto é, da posição em que a placa portadora (121) termina e onde a borda interna arredondada (113) começa. A prateleira da placa inferior (123) tem uma espessura de 10 mm e uma largura de 55 mm, e faz um ângulo de 90,0° com a placa portadora (121). O anel rompedor de onda (124) tem uma espessura e uma largura de 15 mm e está posicionado a uma distância de 138 mm da prateleira da placa inferior (123).

[00109] 18 contrapesos (130) estão posicionados na prateleira de tela (122). Os contrapesos (130) prendem as telas do catalisador e/ou os suportes do catalisador durante o uso normal de um queimador de amônia no qual a borda instantânea (100) é usada. Os contrapesos (130) têm uma altura de 8,0 cm. Na parte superior dos contrapesos (130), um escudo térmico (131) e um manípulo (132) são posicionados. O escudo térmico (131) tem uma altura de 75 mm. O manípulo (132) tem uma altura de 51 mm.

Exemplo 3

[00110] Em um segundo exemplo, é feita referência à Fig. 3. A Fig. 3 mostra uma prateleira de tela (122) e uma prateleira de placa inferior (123). A prateleira de tela (122) e a prateleira da placa inferior (123) compreendem 100 fendas de expansão (1221,1231). As fendas de expansão (1221,1231) terminam em um furo circular (1222,1232). A prateleira de tela (122) e a prateleira da placa inferior (123) são estruturas anulares, e as fendas de expansão (1221,1231) estão alinhadas com as direções radiais. Em termos equivalentes, as fendas de expansão (1221, 1231) são perpendiculares às bordas em forma de anel da prateleira de tela (122) e da prateleira da placa inferior (123).

[00111] As fendas de expansão (1221) da prateleira de tela (122) têm 3 mm de largura e 25 mm de comprimento. Os furos correspondentes (1222) têm um raio de 2,5 mm. As fendas de expansão (1231) da prateleira da placa inferior (123) têm 3 mm de largura e 20 mm de comprimento. O raio dos furos correspondentes (1232) é de 2,5 mm.

Exemplo 4

[00112] Em um terceiro exemplo, é feita referência à Fig. 4. A Fig. 4 mostra uma vista superior de um contrapeso (130), como provido nesse relatório. Um total de 18 contrapesos é comumente usado em um queimador de amônia para prender as telas do catalisador.

[00113] O contrapeso (130) compreende um escudo térmico (131), dois manípulos (132), uma haste de montagem (133), e um invólucro de montagem (134).

[00114] O contrapeso é dobrado em um ângulo de 20° em todo o seu comprimento. O ângulo de curvatura sobre a distância entre dois pontos correspondentes nos dois manípulos é de 12°. A altura do contrapeso (130), excluindo a altura do manípulo (132) e do escudo térmico (131), é de 80 mm. O manípulo tem 157 mm de comprimento e 45 mm de comprimento. Tem a forma de uma haste dobrada tendo um diâmetro de 12 mm. O escudo térmico tem 75 mm de altura e 3 mm de espessura.

[00115] A haste de montagem (133) se projeta de uma primeira extremidade do contrapeso (130) e o invólucro de montagem (134) é formado como uma incisão na segunda extremidade do contrapeso (130). Durante a operação normal, cada haste de montagem (133) é deslizada no invólucro de montagem de um contrapeso adjacente (130), de modo que um anel fechado de contrapesos seja formado. A haste de montagem tem 50 mm de comprimento e 10 mm de largura. O invólucro de montagem tem 50 mm de comprimento e 12 mm de largura.

Exemplo 5

[00116] Em um quarto exemplo, é feita referência à Fig. 5, que mostra uma aproximação de uma haste de montagem (133) e um invólucro de montagem (134). A haste de montagem (133) e o invólucro de montagem (134) compreendem cantos cegos (1331,1341). Esses cantos cegos (1331,1341) apresentam uma borda oblíqua que é orientada em um ângulo de 45° em relação à extremidade correspondente do contrapeso.

Exemplo 6

[00117] Em um sexto exemplo, é feita referência à Fig. 6, que mostra um aro (100) afixado a uma parede do reator (300). As serpentinas de parede (310), para resfriar a parede externa (150), são afixadas à parede do reator (300). As serpentinas da parede (310) são isoladas termicamente do aro (100) por meio de um escudo térmico (320). O aro (100) compreende uma parede externa (150) que é adjacente à parede do reator (300). O aro (100) é afixado à parede do reator (300) por meio de uma afixação de aro superior (330) entre a borda externa arredondada (112) e a parede do reator (300), por meio de uma afixação de aro inferior (331) entre a parede externa do aro (150) e a parede do reator (300), ou por meio de ambos.

Exemplo 7

[00118] Em um sétimo exemplo, é feita referência à Fig. 7, que mostra parte de uma estrutura de suporte para um catalisador de oxidação de amônia. Em particular, um aro (100) é provido no perímetro da estrutura de suporte. No seu lado externo, o aro (100) é adjacente a um escudo térmico (320). No seu lado interno, o aro (100) é adjacente a um rompedor de onda (330).

Exemplo 8

[00119] Em um exemplo oito, é feita referência à Fig. 8, que mostra uma comparação de tensões térmicas em um aro de uma estrutura de suporte de catalisador, como provido nesse relatório, com tensões térmicas em um aro de acordo com um projeto de Uhde (ver, por exemplo, R. Buchenau, The catalyst basket - How to prolong the service life, artigo apresentado no 3° Simpósio de Ácido Nítrico de Uhde, Dortmund, 26-28 de Maio de 1986). Em particular, a tensão de Von Mises é mostrada em MPa, 50 minutos após a inicialização do queimador de amônia. É aparente que os aros de acordo com a presente descrição resultam em tensões térmicas significativamente mais baixas do que o projeto de Uhde da técnica anterior.

Exemplo 9

[00120] Em um nono exemplo, é feita referência à Fig. 9, que mostra uma comparação de deformações em um aro de uma estrutura de suporte de catalisador, como provido nesse relatório com tensões térmicas em um aro de acordo com um projeto de Uhde (ver, por exemplo, R. Buchenau, The catalyst basket - How to prolong the service life, artigo apresentado no 3° Simpósio de Ácido Nítrico de Uhde, Dortmund, 26-28 de Maio de 1986). Em particular, as deformações são mostradas quando ocorrem 50 minutos após a inicialização do reator. Os aros de acordo com a presente descrição mostram menos deformação/tensão do que o projeto de Uhde da técnica anterior. A tensão reduzida resultará em uma deformação mais uniforme e maior longevidade.

Exemplo 10

[00121] Em um décimo exemplo, é feita referência à Fig. 10, que mostra perfis de temperatura em um aro de uma estrutura de suporte de catalisador, como provido nesse relatório (painéis a-c) em comparação com perfis de temperatura em um aro de acordo com um projeto de Uhde (painéis d-f, ver, por exemplo, R. Buchenau, The catalyst basket - How to prolong the service life, artigo apresentado no 3° Simpósio de Ácido Nítrico de Uhde, Dortmund, 26-28 de Maio de 1986). Em particular, os perfis de temperatura são mostrados 5 minutos após a inicialização do reator (painéis a e d), 15 minutos após a inicialização do reator (painéis b e e) e 50 minutos após a inicialização do reator (painéis c e f). As mudanças de temperatura nos aros da presente descrição apresentam mudanças de temperatura mais graduais do que os aros do projeto de Uhde.

Claims

1. Aro (100) para um sistema de suporte de catalisador (1000) para queimadores de oxidação de amônia caracterizado pelo fato de que compreende um flange superior (110) e uma parede interna (120), - o flange superior (110) compreendendo uma seção plana (111), uma borda externa arredondada (112) e uma borda interna arredondada (113), a borda externa arredondada (112) e a borda interna arredondada (113) sendo separadas pela seção plana (111), em que a razão da largura da seção plana (111) e o raio de curvatura da borda externa arredondada (112) está entre 0,50 e 10,0; - a parede interna (120) compreendendo uma placa portadora (121), uma prateleira de tela (122), e uma prateleira da placa inferior (123), a prateleira de tela (122) e a prateleira da placa inferior (123) sendo afixadas à placa carreadora (121); e, - a placa portadora (121) sendo afixada ao flange superior (110) por meio da borda interna arredondada (113).

2. Aro (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa portadora (121) tem uma espessura que é constante dentro de uma margem de erro de 10%, de preferência dentro de uma margem de erro de 5%, mais de preferência dentro de uma margem de erro de 1%.

3. Aro (100), de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a placa portadora (121) é plana.

4. Aro (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o raio de curvatura da borda externa arredondada (112) é igual ao raio de curvatura da borda interna arredondada (113) dentro de uma margem de erro de 10,0%, de preferência 5,0%, mais preferencialmente 2,0%, mais preferencialmente 1,0%.

5. Aro (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a seção plana (111) tem uma largura de 2,0 cm a 20,0 cm, de preferência uma largura de 2,0 cm a 10,0 cm.

6. Aro (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a borda externa arredondada (112) e/ou a borda interna arredondada (113) te(ê)m um raio de curvatura de pelo menos 20 mm a no máximo 100 mm, de preferência de 25 mm a no máximo 50 mm.

7. Aro (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a prateleira de tela (122) e/ou a prateleira da placa inferior (123) compreende(m) uma pluralidade de fendas de expansão (1221,1231); as fendas de expansão (1221,1231) terminando, de preferência, em um furo (1222,1232), mais preferencialmente um furo circular (1222,1232), mais preferencialmente um furo circular (1222,1232) tendo um diâmetro de 1 mm a 5 mm.

8. Aro, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um anel rompedor de onda (124) afixado à placa portadora (121) entre a prateleira da placa inferior (123) e a prateleira de tela (122); de preferência em que a distância entre a prateleira da placa inferior (123) e o anel rompedor de onda (124) está entre 130 mm e 150 mm.

9. Sistema de suporte de catalisador para queimadores de oxidação de amônia caracterizado pelo fato de que compreende um aro (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e um corpo que compreende uma ou mais tela(s) de catalisador e uma placa inferior.

10. Queimador de amônia caracterizado pelo fato de que compreende um recipiente reator e um sistema de suporte de catalisador como definido na reivindicação 9, o recipiente reator compreendendo uma parede de reator (300), o sistema de suporte de catalisador sendo afixado à parede de reator (300), o sistema de suporte de catalisador é, de preferência, afixado à parede do reator por meio de uma ou mais solda(s).

11. Queimador de amônia, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que um escudo térmico (320) é provido entre o sistema de suporte de catalisador e a parede do reator (300); de preferência, em que uma ou mais serpentina(s) de parede (310) é(são) afixada(s) à parede do reator (300), o escudo térmico (320) sendo provido entre uma ou mais serpentina(s) de parede (310) e o sistema de suporte de catalisador.

12. Queimador de amônia, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um ou mais contrapeso(s) (130) para segurar uma ou mais tela(s) de catalisador, que um ou mais protetor(es) térmico(s) (131) sendo provido(s), de preferência, na parte superior de um ou mais contrapeso(s) (130).

13. Uso de um aro (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, de um sistema de suporte de catalisador como definido na reivindicação 9, e/ou de um queimador de amônia como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de ser para a oxidação catalítica de amônia.

14. Método para oxidar amônia caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de - prover um queimador de amônia como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 12; - direcionar uma mistura ar-amônia sobre uma ou mais tela(s) de catalisador; e, - oxidar cataliticamente a amônia.