BR112020012541B1 - Conversor de fluxo axial resfriado - Google Patents

Abstract

Em um conversor de fluxo axial resfriado, no qual gás de processo passa a partir de um anel externo via um leito de catalisador, em que o gás de processo é convertido em um produto, para um tubo central interno, o leito de catalisador compreende pelo menos um módulo compreendendo pelo menos uma camada de catalisador. Meios de alimentação são dispostos para fornecer um fluxo de gás de processo a partir do anel externo para uma parte da entrada de um ou mais módulos, e meios coletores são dispostos para fornecer um fluxo de corrente de produto de gás de processo convertido, que passou axialmente abaixo do leito de catalisador de um ou mais dos módulos para o tubo central. Pelo menos um do um ou mais módulos compreende uma ou mais placas de resfriamento dispostas para serem resfriadas por um fluido de resfriamento.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um conversor de fluxo axial resfriado, no qual gás de processo passa a partir de um anel externo via um leito de catalisador em que o gás de processo é convertido em um produto, para um tubo central interno.

[002] Conversores de amônia são complicados devido ao fato de que, como mencionado, a síntese de amônia a partir de gás nitrogênio e hidrogênio (em uma razão aproximada de 1:3) é exotérmica, e as reações acontecem em altas temperaturas e pressões. Assim, resfriamento inter-estágios é usado geralmente entre uma série de zonas de catalisador para manter condições cinéticas e de equilíbrio apropriadas para eficiência ótima de conversão. Também devem ser feitas provisões para manutenção das zonas de catalisador, por exemplo, removendo e substituindo periodicamente catalisadores quando eles perdem sua eficácia.

[003] Como conversores de amônia são complicados, mas também peças muito importantes de equipamento, muitos esforços são feitos para melhorar sua eficiência. Assim, US 2004/0096370 A1 revela um conversor de amônia vertical de fluxo dividido, no qual uma zona de catalisador de leito fixo é configurada em dois volumes de catalisador mecanicamente separados e duas correntes de gás em paralelo. Este projeto mantém a razão de fluxo de gás para volume de catalisador de modo que não existe perda de eficácia do catalisador. Os leitos de catalisador e vias de fluxo de gás são configurados de modo que o fluxo de gás é descendente através de cada volume de catalisador.

[004] Quando queda de pressão baixa é requerida em um conversor catalítico de leito fixo, um conversor do tipo fluxo radial é frequentemente selecionado. No entanto, em casos especiais, tais como um leito de catalisador resfriado, encolhimento de catalisador ou partículas de catalisador tendo baixa resistência, combinado com um leito de catalisador alto, esta solução não é prática e, ao contrário, resfriamento interleitos ou reatores paralelos devem ser selecionados.

[005] Uma solução poderia consistir na substituição do leito de fluxo radial por uma pilha de recipientes de fluxo axial idênticos. Embora o fluxo através de cada recipiente individual seja axial, o conjunto pode ter um padrão de fluxo como um reator de fluxo radial, por exemplo, retirando o fluxo de alimentação de um anel externo e dispondo o efluente do reator em um tubo interno. A altura do leito pode ser ajustada para atender aos requisitos de queda de pressão e resistência do catalisador sem alterar o layout principal do reator.

[006] Assim, a presente invenção refere-se a um conversor de fluxo axial resfriado, no qual gás de processo passa a partir de um anel externo via um leito de catalisador em que gás de processo é convertido em um produto, para um tubo central interno, em que - o leito de catalisador compreende pelo menos um módulo compreendendo pelo menos uma camada de catalisador, - meios de alimentação são dispostos para fornecer um fluxo de gás de processo a partir do anel externo para uma parte da entrada de um ou mais dos módulos, - meios coletores são dispostos para fornecer um fluxo de corrente de produto de gás de processo convertido que passou axialmente abaixo do leito de catalisador de um ou mais dos módulos para o tubo central, e - pelo menos um do um ou mais módulos compreende uma ou mais placas de resfriamento dispostas para serem resfriadas por meio de um fluido de resfriamento.

[007] Quando o conversor compreende um anel externo, no qual o gás de processo flui, meios de alimentação para trazer o gás de processo a partir do anel para a entrada de pelo menos um módulo compreendendo pelo menos uma camada de catalisador, assim como meios coletores para coletar a corrente de produto, isto é, o gás de processo que passou através do catalisador em um módulo e trazer a corrente de produto coletada para um tubo central interno, várias vantagens são alcançadas, tais como: - o invólucro do reator é mantido na temperatura mais baixa possível no caso de uma reação exotérmica - os módulos compreendendo o(s) catalisadores(s) permitem cargas/descargas mais fáceis, visto que os módulos podem ser carregados com catalisador fora do conversor - o projeto modular permite o fluxo dividido interno reduzindo consideravelmente dP global do reator - o projeto único do módulo permite o uso de módulos com diâmetro variado para utilização melhor do volume do reator - o projeto modular permite uma baixa razão diâmetro/altura do reator reduzindo a área de ocupação do solo e tornando o transporte mais fácil.

[008] Em várias modalidades vantajosas, os meios de alimentação estão pelo menos parcialmente contidos nas placas de resfriamento, isto é, o gás de processo é passado através das placas de resfriamento atuando como um meio de resfriamento para o catalisador circundando o módulo.

[009] Isto significa que as placas de resfriamento e meios de alimentação podem ser dispostos para permitir que o gás de processo seja pré-aquecido enquanto passando através de ditos meios de alimentação enquanto, ao mesmo tempo, o calor da reação é pelo menos parcialmente removido da uma ou mais camadas de catalisador no módulo.

[0010] É preferido que o conversor de fluxo axial resfriado compreenda dois ou mais módulos, e também que a uma ou mais placas de resfriamento de cada módulo dividam o módulo em dois ou mais canais de catalisador resfriados tendo uma área total de seção transversal de catalisador Acat. No caso de mais do que um modulo, os módulos podem ser empilhados no conversor.

[0011] Em uma modalidade preferida do conversor de fluxo axial resfriado da invenção, as placas de resfriamento compreendem pelo menos um canal de resfriamento tendo uma largura W e uma altura H, e o módulo compreende uma camada de catalisador resfriada com altura H. Além disso, a área total de seção transversal das placas de resfriamento de um módulo é Acool. A razão Acat/Acool pode ser decidida com base na necessidade específica de resfriamento.

[0012] A fim de alcançar uma temperatura uniforme do catalisador entre as placas de resfriamento, a distância entre placas de resfriamento adjacentes preferivelmente desvia no máximo ± 15% da constante. Dependendo da configuração, o desvio máximo na distância entre placas de resfriamento adjacentes pode ser ± 10%, ± 5% ou 2%. Preferivelmente, o desvio na distância entre duas placas de resfriamento adjacentes é próximo de ± 0%, já que este fornecerá um resfriamento uniforme do leito de catalisador e, portanto, desempenho ótimo do reator.

[0013] As placas de resfriamento podem ser dispostas de vários modos a fim de alcançar o projeto equidistante das placas de resfriamento, por exemplo, como anéis concêntricos ao redor do tubo central interno ou como um parafuso de Arquimedes com eixo central ao longo do tubo central interno.

[0014] Em uma modalidade adicional preferida do conversor de fluxo axial resfriado, o conversor é disposto para dois ou mais dos módulos para ser operado em paralelo e/ou em série. Especialmente, uma disposição modular paralela permite um projeto de reator com queda global de pressão baixa nos leitos de catalisador de fluxo axial. Módulos podem ser dispostos em paralelo a fim de reduzir queda de pressão, enquanto módulos podem ser dispostos em série a fim de aumentar a conversão.

[0015] Preferivelmente o conversor é disposto para assegurar que a queda de pressão Dp seja igual dentro de ± 5% através dos módulos operados em paralelo. Isto irá assegurar a distribuição igual de gás por catalisador entre os módulos, isto é, a fim de prover um fluxo igual ou próximo a igual de gás de processo através dos módulos. Preferivelmente a diferença de queda de pressão entre módulos está próxima de 0% visto que isso assegurará uma distribuição igual de gás entre os módulos, pelo que o desempenho ideal do reator é assegurado.

[0016] Se a altura H de canal de resfriamento e a camada de catalisador de módulos operados em paralelo são iguais dentro de ± 5%, então, podem ser alcançadas modalidades em que o fluxo de gás de processo é igual nos módulos paralelos.

[0017] Uma distribuição vantajosa de gás de processo entre módulos paralelos também pode ser alcançada quando a razão entre a área total de seção transversal das placas de resfriamento (Acool) e a área total de seção transversal de catalisador (Acat) são iguais dentro de ± 10% de módulos operados em paralelo.

[0018] Desse modo, os módulos podem ter preferivelmente altura do canal de resfriamento e do canal de catalisador idêntica ou próxima à idêntica dentro de mais/menos cinco por cento, razão idêntica entre largura do canal de resfriamento e do canal de catalisador dentro de mais menos dez por cento, razão idêntica entre área de seção transversal do canal de resfriamento e do canal de catalisador dentro de mais menos cinco por cento e/ou conter um tipo idêntico de catalisador.

[0019] Em algumas modalidades o(s) módulo(s) compreende uma camada adiabática acima e/ou abaixo de uma ou mais camadas de catalisador resfriadas, dita camada adiabática tendo um diâmetro (dadi), uma área de seção transversal (Aadi) e uma altura (Hadi), em que a altura (Hadi) da camada/camadas de catalisador adiabáticas nos módulos operados em paralelo são idênticas ±5%.

[0020] Camadas adiabáticas adicionadas abaixo da(s) camada(s) de catalisador resfriadas podem ser dispostas pelo menos parcialmente nos meios coletores, isto é, o gás de produto que sai do catalisador resfriado pode passar através de uma camada de catalisador adiabática à medida que ele passa através dos meios coletores para o tubo central.

[0021] Similar às condições para o catalisador resfriado, a altura (Hadi) da camada/camadas de catalisador adiabáticas nos módulos operados em paralelo pode ser idêntica ± máximo cinco por cento, preferivelmente ± 0, a fim de fornecer um conversor com um fluxo otimizado através de todos os módulos no reator.

[0022] Assim, é preferido que módulos operados em paralelo tenham a mesma razão de placa de resfriamento/seção transversal de catalisador/altura enquanto módulos operados em série podem ter configurações diferentes de placas de resfriamento e catalisador visto que os requisitos ideais de dP quase idêntico através dos módulos não se aplicam aos módulos em série.

[0023] Os módulos são funcionalmente idênticos quando eles têm altura de canal de resfriamento e canal de catalisador idêntica dentro de mais/menos cinco por cento, razão idêntica entre largura de canal de resfriamento e canal de catalisador dentro de mais menos dez por cento, razão idêntica entre área de seção transversal de canal de resfriamento e canal de catalisador dentro de mais menos cinco por cento e contêm um tipo idêntico de catalisador. O projeto funcional do modulo idêntico assegura que o fluxo/volume de catalisador (velocidade espacial) através de cada módulo sejam iguais.

[0024] Em geral, pode ser desejável ter velocidade espacial similar através de pelo menos alguns dos - preferivelmente todos - os módulos, a fim de assegurar conversão igual do gás de processo à medida que ele passa através dos módulos.

[0025] Assim, preferivelmente, os módulos são dispostos para alcançar velocidade espacial similar através de cada um dos módulos trabalhando em paralelo. Por exemplo, todos os módulos podem ter a mesma altura contendo as mesmas camadas de catalisador. O diâmetro dos módulos pode variar, por exemplo, a fim de se adaptar fisicamente a diferentes áreas do conversor, contanto que o catalisador seja igual em todos os módulos, e contanto que razão/distribuição de canais de catalisador e canais de resfriamento sejam iguais.

[0026] Isto é, baixa diferença em Dp entre módulos operados em paralelo é preferida e pode ser assegurada se: - a altura H de canal de resfriamento e de camada de catalisador de módulos operados em paralelo é preferivelmente igual dentro de ±5%. - a diferença entre placas de resfriamento de módulos operados em paralelo desvia no máximo 15% da constante. Preferivelmente o desvio está próximo de 0% - a razão entre a área total de seção transversal das placas de resfriamento (Acool) e a área total de seção transversal de catalisador (Acat) são preferivelmente iguais dentro de ±10% de módulos operados em paralelo.

[0027] Um invólucro de reator tem tipicamente uma seção esférica ou elipsoidal de fundo e uma de topo com diâmetro reduzido. É uma característica importante da invenção que os módulos também possam ter um diâmetro diferente quando operados em paralelo, o que pode ser alcançado quando os requisitos do módulo acima são atendidos, visto que a distribuição de gás igual por catalisador e a área de canal de resfriamento ainda serão alcançadas.

[0028] Em modalidades adicionais preferidas, o fluxo nos canais de resfriamento é ou em contracorrente ou em co- corrente ao fluxo no canal de catalisador dependendo do desempenho do catalisador e termodinâmica de reação. O projeto contracorrente possibilita o resfriamento ótimo e um desenho de módulo mecânico mais simples. No entanto, um projeto em contracorrente pode, em alguns casos, levar a um grande resfriamento no local errado, um fenômeno que pode acontecer especialmente em baixa capacidade, a saber, 30 a 70%. O projeto em co-corrente não apresenta este problema, mas é devido a ter um canal extra necessário mais complicado mecanicamente e ocupar um espaço mais caro no reator.

[0029] Cada ou alguns módulos podem ser fornecidos com meios que permitam a remoção e/ou inserção do módulo a partir de/para o reator de modo a permitir carga/descarga/manutenção fora do reator.

[0030] O(s) módulo(s) tem preferivelmente um diâmetro que é menor do que o diâmetro interno do vaso do conversor/reator, deixando um anel externo, em que o gás bruto entrando possa ser distribuído para os módulos relevantes. Cada módulo tem preferivelmente ainda um tubo central interno no qual os gases de produto são coletados antes de deixar o módulo.

[0031] O reator pode ser disposto com duas ou mais seções de módulos, cada seção de módulo contendo um ou mais módulos. As seções podem ser separadas para poder ter diferentes condições de fluxo e pressão nas seções.

[0032] Uma zona de resfriamento brusco pode ser disposta para resfriar bruscamente o gás de produto a partir de pelo menos uma seção de módulo, obtendo, assim, uma corrente de produto de resfriamento brusco, caso em que o conversor pode compreender adicionalmente meios para fornecer pelo menos parte da corrente de produto de resfriamento brusco como alimentação para uma ou mais seções subsequentes.

[0033] Gás de processo novo e/ou parcialmente convertido, opcionalmente gás de processo resfriado, podem ser usados como gás de resfriamento brusco. O uso de resfriamento brusco é um método de reduzir a reatividade de gás e remover calor de uma reação exotérmica

[0034] Os módulos em diferentes seções de módulo podem ser diferentes um do outro, conter catalisador diferente e ser dispostos diferentemente. Por exemplo, os módulos em uma primeira seção, recebendo um gás de processo não misturado, novo, muito reativo, podem ser operados a uma temperatura mais baixa e conter um catalisador menos reativo do que os módulos em uma seção subsequente, que recebe o gás de produto da primeira seção (opcionalmente misturado com, por exemplo, gás de processo resfriado), que é menos reativo do que o gás de processo não reagido, não misturado, pelos módulos na primeira seção.

[0035] As pelo menos duas ou mais seções de módulo podem ser dispostas para operar em paralelo para alcançar uma queda global de pressão baixa. Um exemplo poderia incluir seções paralelas, cada seção contendo dois módulos operando em série. Tal projeto fornecerá uma queda de pressão consideravelmente menor para a velocidade espacial dupla.

[0036] Alternativamente, duas ou mais seções de módulo são dispostas para operar em série com uma zona de resfriamento brusco entre uma primeira e uma segunda seções de módulo. A disposição do módulo em cada seção, neste caso, pode variar.

[0037] Uma combinação de operação de seções em série e paralelas também é possível, se necessário, pelo processo de reação. Algumas seções de módulos podem ser dispostas em paralelo a fim de reduzir a queda de pressão, enquanto outras podem ser dispostas em série a fim de aumentar a conversão.

[0038] Sem estar limitado a isso, o conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a presente invenção, pode ser usado como reator de amônia, reator de metanol, reator de metanização ou reator de troca, e pode ser usado adicionalmente em conexão com outros processos de reação exotérmica.

[0039] Em uma modalidade adicional da invenção, o conversor de fluxo axial resfriado pode conter meios adicionais para fornecer gás de processo pré-aquecido (quente), proveniente, por exemplo, de um aquecedor de partida interno ou externo, para o catalisador carregado em módulos selecionados ou em todos, colocados na uma ou mais seções de módulo do conversor. Estes meios, referidos como o sistema de gás de entrada direta, podem servir como uma ferramenta importante para permitir a redução de catalisador durante a partida inicial/ativação do catalisador. O dito sistema de gás de entrada direta é disposto para desviar tanto do anel externo como das placas de resfriamento, permitindo introdução de gás de processo quente durante redução que poderia, de outro modo, exceder a temperatura do projeto ou do invólucro de pressão e/ou das placas de resfriamento. Sem o sistema de gás de entrada direta separado, o nível de temperatura possível do catalisador seria em muitos casos limitado, resultando em um período de redução prolongado e ineficiente.

[0040] Em uma modalidade preferida adicional da invenção, o dito sistema de gás de entrada direta também é utilizado para fornecer gás de processo novo (frio) para uma ou várias camadas de catalisador do um ou mais módulos contidos na uma ou mais seções de módulo durante operação normal do conversor, isto é, após redução inicial/ativação do catalisador. O fluxo de gás de processo transportado através do sistema de gás de entrada direta pode ser controlado por uma ou mais válvulas localizadas fora o conversor. Este sistema permite controlar o nível de temperatura do catalisador durante operação normal. Por exemplo, durante o período inicial da vida útil do catalisador, em que a atividade de catalisador está no seu máximo, ou durante carga reduzida (fluxo de alimentação) para o conversor, a fração de gás de alimentação introduzido através do sistema de gás de entrada direta pode ser aumentada para resfriar o catalisador sendo aquecido pela reação exotérmica. Similarmente, à medida que o catalisador desativa e/ou a carga do conversor é aumentada, a fração de gás de alimentação enviado através de dito sistema de gás de entrada direta pode ser reduzida para permitir aquecimento intensificado do gás de alimentação restante sendo pré-aquecido nas placas de resfriamento. A utilização do dito sistema de gás de entrada direta para ambos os cenários, aquecimento durante o período de redução e controle de temperatura durante operação normal, assegura a utilização ótima do volume disponível no conversor, em vez de projetar o conversor com dois meios/sistemas separados para fornecer gás de processo pré-aquecido (quente) e novo (frio) , respectivamente.

[0041] Assim, é fornecido, pela presente invenção, um conversor compreendendo um leito de catalisador modular que proporciona um grau muito alto de flexibilidade. A estrutura modular permite conversores altamente especializados e leitos de catalisador adaptados especialmente para satisfazer as necessidades de vários processos e limitações do reator. As propriedades físicas dos módulos podem ser variadas e otimizadas, por exemplo, para acomodar módulos com um raio menor no topo e/ou fundo do reator, e permitir módulos de diâmetro completo em que o vaso do conversor é mais largo. A estrutura modular também permite leito de catalisador altamente especializado com diferentes catalisadores em diferentes seções do conversor, assim como provê zonas de resfriamento brusco entre seções onde desejável. Dependendo do uso, tal como reator de amônia, reator de metanol, reator de metanização, reator de troca e outros processos de reação exotérmica, mas não limitado a isto, os diferentes parâmetros do conversor podem ser mudados e otimizados. Por exemplo, o número de módulos no conversor pode ser variado e o conversor pode compreender uma, duas, três ou mais seções com a possibilidade de zonas de resfriamento brusco entre todas as seções ou algumas seções.

[0042] O catalisador nos módulos também pode ser variado à medida que cada módulo pode ser disposto para conter uma única camada de catalisador ou várias camadas de catalisador idênticas ou diferentes. Em algumas modalidades, todos os módulos contêm o mesmo tipo de catalisador na mesma configuração, enquanto em outras modalidades pelo menos alguns módulos compreendem catalisador diferente ou configuração de catalisador diferente, isto é, número diferente de camadas, altura(s) diferente(s) de camada de catalisador, etc.

[0043] A construção modular do leito de catalisador no conversor permite, além disso, que alguns ou todos dos módulos sejam carregados fora do vaso do conversor e, subsequentemente carregados dentro do vaso conversor. O fato do catalisador ser disposto nos módulos também pode facilitar a descarga do catalisador do conversor, visto que os módulos podem ser içados um por um. Capacidade de remover todos ou alguns dos módulos pode não ser apenas uma vantagem quando o leito de catalisador precisa ser mudado, mas também pode ser altamente vantajosa durante manutenção do conversor, permitindo remoção de todo ou uma parte do leito de catalisador que pode ser subsequentemente carregado novamente no módulo, por módulo, reusando até o catalisador existente.

[0044] O conceito básico de fluxo axial - radial, onde o gás de processo flui axialmente através do leito de catalisador e flui radialmente através de meios coletores para o tubo central, permite, mesmo com um único módulo, um conversor com uma baixa queda de pressão. Além disso, o fluxo de gás de processo no anel externo resulta em um impacto menor de temperatura no invólucro do conversor e, assim, também uma temperatura mais baixa na parede externa do reator.

[0045] A queda mais baixa de pressão provida combinada com a possibilidade de ter vários módulos empilhados permite conversores altos e finos tendo um grande volume de catalisador com um diâmetro baixo.

[0046] A seguir, a invenção é adicionalmente descrita por modalidades exemplares nas figuras 1-5. As figuras são dadas como ilustrações de características de várias modalidades de acordo com a presente invenção, e não devem ser interpretadas como limitando a invenção.

[0047] Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma seção transversal de um conversor 1 de acordo com a presente invenção. O conversor compreende quatro módulos 2 cada tendo uma única camada de catalisador 3. Os quatro módulos são operados em paralelo à medida que o gás de processo 4 passa a partir de um anel externo 5 para a parte de entrada 6 de cada dos módulos. O gás de processo é passado axialmente através de cada leito de catalisador e é coletado nos meios coletores 7 em relação a cada módulo a partir de onde ele flui para um tubo central 8, e sai do conversor como gás de produto 9. Os módulos e, assim, as camadas de catalisador variam em diâmetro, visto que três dos módulos tem o mesmo diâmetro e, o quarto módulo situado no fundo do conversor tem um diâmetro menor a fim de se adaptar ao fundo do conversor. A camada de catalisador nos módulos tem a mesma altura H, o que significa que se, o catalisador em cada dos quatro módulos é do mesmo tipo a queda de pressão através de cada módulo será a mesma.

[0048] Figuras 2a e b mostram uma vista em seção transversal de um reator como mostrado na Figura b na direção II - II. Figura 2a ilustra o caso de um módulo tendo duas placas de resfriamento 10 cada tendo um canal de resfriamento 11. As placas de resfriamento estão situadas radialmente e adjacentes ao tubo central 8 e, dividem o catalisador em duas metades, isto é, duas seções de catalisador. Na Figura 2b a única placa de resfriamento 9 está situada de modo concêntrico em torno do tubo central, dividindo assim a camada de catalisador no módulo em duas seções concêntricas de catalisador.

[0049] Figuras 3a e b ilustram o fluxo e camadas de catalisador em um conversor tendo quatro módulos resfriados contracorrente. Figura 3a, mostra um conversor simplificado e fluxo simplificado mostrando gás de processo 4 e gás de produto 9. Figura 3b mostra uma seção ampliada A de Figura 3a. Gás de processo 4 entra nos canais de resfriamento 11 do módulo 2. Quando o gás de processo passa através dos canais de resfriamento, o gás de processo é aquecido e a camada de catalisador resfriada 3 do módulo é resfriada. O gás de processo aquecido 4b, depois disso passa através da camada de catalisador resfriada, e subsequentemente uma camada adiabática não resfriada 12 no módulo antes de sair do módulo através dos meios coletores 7 e ser passado para o tubo central (não mostrado).

[0050] Figuras 4a e b, mostram o fluxo através de um conversor resfriado em co-corrente tendo quatro módulos resfriados. Cada módulo tendo uma única camada de catalisador resfriada 3 tem uma camada de catalisador adiabática 12 acima e abaixo de dita camada de catalisador resfriada.

[0051] Figura 5 mostra uma vista esquemática de um conversor tendo seis módulos 2 divididos em três seções 13, 14, 15 operado em série. As seções são separadas por placas ou outros meios de separação 16. Os dois módulos em cada seção são operados em paralelo. Entre as seções estão zonas de resfriamento brusco 17 em que gás de produto quente 9 encontra gás de resfriamento brusco mais frio 18 antes que a mistura de gás de produto e gás de resfriamento brusco entre na seção subsequente e nos dois módulos na mesma.

Claims (26)

1. Conversor de fluxo axial resfriado, caracterizado pelo fato de que compreende: um anel externo (5), um leito de catalisador (3) compreendendo um ou mais módulos (2), cada um dos módulos compreendendo pelo menos uma camada de catalisador, em que o gás de processo passa do anel externo (5) para o leito de catalisador (3), o gás de processo sendo convertido em um produto de gás passando axialmente abaixo do leito de catalisador (3), e em que pelo menos um dos um ou mais módulos (2) compreende uma ou mais placas de resfriamento (10) dispostas para serem resfriadas por um fluido de resfriamento que passa através dos canais da placa de resfriamento (10), meios de alimentação dispostos para fornecer um fluxo do gás de processo a partir do anel externo (5) para uma parte de entrada (6) de um ou mais módulos (2), meios de coletor (7) dispostos abaixo da camada de catalisador de cada módulo (5) para fornecer uma corrente de gás de processo convertido que passa axialmente abaixo da camada de catalisador de um ou mais dos módulos (2) para um tubo central do conversor (8), e meios para fornecimento de gás de processo pré-aquecido (14b), em que os meios para fornecimento de gás de processo pré-aquecido (4b) estão dispostos para contornar o anel externo (5) e as placas de resfriamento (10).

2. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor de fluxo axial resfriado compreende uma zona de resfriamento brusco (17) disposta para resfriar bruscamente o produto gasoso de pelo menos uma seção do módulo (13, 14, 15), obtendo assim uma corrente de produto de resfriamento brusco.

3. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada adiabática (12) é disposta acima e/ou abaixo da camada de catalisador, a dita camada adiabática tendo um diâmetro, uma área de seção transversal e uma altura.

4. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de alimentação (4) estão pelo menos parcialmente contidos nas placas de resfriamento (10), e em que ditas placas de resfriamento e meios de alimentação são dispostos para permitir que o gás de processo seja pré-aquecido enquanto passando através de ditos meios de alimentação, enquanto ao mesmo tempo o calor da reação é pelo menos parcialmente removido da uma ou mais camadas de catalisador no módulo.

5. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende dois ou mais módulos (2).

6. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a uma ou mais placas de resfriamento (10) de cada módulo divide o módulo (2) em dois ou mais canais de catalisador resfriados tendo uma área total de seção transversal de catalisador.

7. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o fluxo nos canais de resfriamento é tanto em contra-corrente como em co-corrente ao fluxo no canal de catalisador.

8. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os módulos (2) têm altura de canal de resfriamento e canal de catalisador idêntica dentro de ± cinco por cento, razão idêntica entre largura de canal de resfriamento e canal de catalisador dentro de ± dez por cento, razão idêntica entre área de seção transversal de canal de resfriamento e canal de catalisador dentro de ± cinco por cento e contêm tipo idêntico de catalisador.

9. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as placas de resfriamento (10) compreendem pelo menos um canal de resfriamento tendo uma largura W e uma altura H, e em que o módulo compreende uma camada de catalisador resfriada com altura H.

10. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância entre placas de resfriamento adjacentes de cada módulo desvia no máximo ± 15% da constante.

11. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor é disposto para que dois ou mais módulos (2) sejam operados em paralelo e/ou em série.

12. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a queda de pressão é igual dentro de ± 5% através dos módulos operados em paralelo.

13. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a altura de canal de resfriamento e camada de catalisador de módulos operados em paralelo são iguais dentro de ± 5%.

14. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão entre a área total de seção transversal das placas de resfriamento e a área total de seção transversal de catalisador são iguais dentro de ± 10% de módulos operados em paralelo.

15. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende duas ou mais seções de módulos, cada seção de módulo contendo um ou mais módulos.

16. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os módulos em diferentes seções (13, 14, 15) podem ser diferentes um do outro, conter catalisadores diferentes e ser diferentemente dispostos.

17. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas ou mais seções (13, 14, 15) são dispostas para operar em paralelo.

18. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que duas ou mais seções (13, 14, 15) são dispostas para operar em série.

19. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é usado como reator de amônia, reator de metanol, reator de metanização, reator de troca e outros processos de reação exotérmica.

20. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor contém meios adicionais para fornecimento de gás de processo pré-aquecido.

21. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor contém meios para fornecimento de gás de processo novo.

22. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que os meios para fornecimento de gás de processo novo (4) são conectados em pelo menos um módulo (2) compreendendo pelo menos uma camada de catalisador.

23. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o módulo (2) compreende uma camada adiabática acima e/ou abaixo de uma ou mais camadas de catalisador resfriadas, dita camada adiabática tendo um diâmetro, uma área de seção transversal e uma altura.

24. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a altura das camadas de catalisador adiabáticas em cada um dos módulos é idêntica ± cinco por cento.

25. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende meios para fornecer pelo menos parte da corrente de produto de resfriamento brusco como uma alimentação para uma ou mais seções subsequentes.

26. Conversor de fluxo axial resfriado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, na zona de resfriamento brusco (17), o gás de resfriamento brusco é adicionado ao produto gasoso, o gás de resfriamento brusco compreendendo gás de processo novo e/ou parcialmente convertido, opcionalmente gás de processo resfriado.