BRPI0509632B1 - processo para carregamento de tubos de contato de um feixe de tubos de contato de uma maneira estruturada - Google Patents

Abstract

processo para carregamento de tubos de contato de um feixe de tubos de contato de uma maneira estruturada, e, pacote . a invenção está relacionada a um método para encher tubos de contato de um feixe de tubos de contato pelo qual composições uniformemente pré-proporcionadas de corpos conformados de catalisador são usadas com a finalidade de produzir uma seção de enchimento.

Description

“PROCESSO PARA CARREGAMENTO DE TUBOS DE CONTATO DE UM FEIXE DE TUBOS DE CONTATO DE UMA MANEIRA ESTRUTURADA” Descrição A presente invenção está relacionada a um processo para carregamento de tubos de contato» de um feixe de tubos de contato» de maneira estruturada, no qual os tubos de contato individuais do feixe de tubos de contato são carregados de uma maneira uniforme» do fundo para cima, em seções de corpos conformados de catalisador com diferentes formulações.

Os processos para levar a efeito reações em fase gasosa catalisadas heterogeneamente, sobre um leito de catalisador localizado nos usualmente tubos verticais de reatores do tipo casco-e-tubos {reatores que possuem um feixe de tubos com catalisador presentes em um casco de reator) são conhecidos, da mesma forma como os reatores casco-e-tubos requeridos para essa finalidade (cf., por exemplo» as DE-A 4431949 e EP-A 7()()714). Estes processos podem ser reações em fase gasosa tanto endotérmicos como exotérmicos. Em ambos os casos» a mistura gasosa de reação é passada através do leito fixo de catalisador localizado nos tubos de contato do reator tipo casco-e-tubos, sendo os reagentes reagidos parcial ou completamente durante o tempo de residência dos reagentes sobre a superfície do catalisador, A temperatura da reação nos tubos de contato é controlada pela passagem de um. meio de transferência de calor, líquido, em torno dos tubos de contato do feixe de tubos localizado dentro do casco, com a finalidade de introduzir energia no sistema de reação, ou também remover energia do sistema de reação. O meio de transferência de calor e a mistura gasosa de reação podem ser passados através do reator tipo casco-e-tubos tanto em contra corrente como em co-corrente. À parte a possibilidade de passar o meio de transferência de calor de uma maneira simples e essencialmente direta em uma direção longitudinal aos tubos de contato, esse transporte longitudinal pode ser realizado também somente ao longo de todo o casco do reator em um fluxo transversal que pode ser superposto a este fluxo longitudinal dentro do casco do reator por meio de placas de deflexão que deixam livres partes da seção em corte e ficam dispostas ao longo dos tubos de contato, de tal modo que o fluxo em meandros do meio de transferência de calor resulta em uma seção longitudinal através do feixe de tubos (cf., por exemplo, as DE-A 4431949, EP-A 700714, DE-OS 2830765, DE-A 2201528, DE-A 2231557 e DE-A 2310517).

Caso necessário, meios de transferência de calor que são substancialmente separados um dos outro em espaços, podem ser passados em tomo dos tubos de contato em seções de tubos localizadas em diferentes posições ao longo dos tubos. A seção de tubos sobre os quais um meio de transferência de calor em particular se estende, representa então usualmente uma zona de reação separada. Uma variante preferida desses reatores casco-e-tubo é o reator tipo casco-e-tubo de duas zonas, conforme descrito, por exemplo, nos documentos DE-C 2830765, DE-C 2513405, US-A 3147084, DE-A 2201528, EP-A 383224 e DE-A 2903582.

Os meios de transferência de calor apropriados são, por exemplo, massas fundidas de sais tais como nitrato de potássio, nitrito de potássio, nitrito de sódio e/ou nitrato de sódio, metais de baixo ponto de fusão tais como sódio, mercúrio e ligas de diversos metais, líquidos iônicos (nos quais pelo menos um dos íons de cargas opostas contém pelo menos um átomo de carbono), mas também líquidos convencionais tais como água ou solventes orgânicos de alto ponto de ebulição (e.g., misturas de Diphyl® e dimetil ftalato).

Os tubos de contato são feitos usualmente de aço ferrítico ou aço inoxidável e possuem freqüentemente uma espessura de parede de uns poucos mm, e.g., de 1 a 3 mm. Seu diâmetro é usualmente de uns poucos cm, e.g., de 10 a 50 mm, e com freqüência de 20 a 30 mm. O comprimento do tubo é normalmente na faixa de uns poucos metros (o comprimento do tubo de contato é tipicamente na faixa de 1 a 8 m, sendo com freqüência de 2 a 6 m, e muito freqüentemente de 2 a 4 m). O número de tubos de contato (tubos de trabalho) acomodados no casco é, do ponto de vista operacional, vantajosamente de pelo menos 1000, com freqüência de pelo menos 3000 a 5000 e com muita freqüência de pelo menos 10000. O número de tubos de contato acomodados no casco do reator é com freqüência de 15000 a 30000, ou de 40000 a 50000. Reatores tipo casco-e-tubos possuindo mais de 50000 tubos de contato tendem a ser uma exceção. Os tubos de contato são distribuídos normalmente de forma essencialmente homogênea dentro do casco, com a distribuição sendo vantajosamente tal que a distância entre os eixos internos centrais dos tubos de contato vizinhos mais próximos (o espaçamento dos tubos de contato) é de 25 a 55 mm, e com freqüência de 35 a 45 mm (cf., por exemplo, a EP-A 468290).

Normalmente pelo menos alguns dos tubos de contato (tubos de trabalho) de um reator tipo casco-e-tubos são, do ponto de vista operacional, vantajosamente uniformes (dentro dos limites de precisão da fabricação) ao longo de todo o seu comprimento, i.e., seu diâmetro interno, sua espessura de parede e seu comprimento são sempre idênticos e dentro de estreitas tolerâncias (cf., o WO 03/059857). O perfil de requerimentos acima mencionado se aplica também ao carregamento desse tubos de contato, fabricados de maneira uniforme, com corpos conformados de catalisador (cf., por exemplo, no WO 03/057653) com a finalidade de assegurar uma operação ótima e essencialmente livre de r problemas do reator de casco-e-tubos. E importante, em particular com a finalidade de obter uma produção e seletividade ótimas das reações conduzidas no reator de casco-e-tubos que, de preferência, todos os tubos de trabalho do reator sejam carregados de uma maneira tão uniforme quanto possível com o leito de catalisador, Uma distinção é feita usualmente entre tubos de trabalho e termotubos conforme se acha descrito, por exemplo, na EP-A 873783. Enquanto os tubos de trabalho são aqueles tubos de contato nos quais a reação química que é para ser levada a efeito é realmente levada a efeito, os termotubos servem primeiro de principalmente para monitorar e controlar a temperatura da reação nos tubos de contato. Para essa finalidade, os termotubos contêm normalmente, em adição ao leito fixo de catalisador, uma proteção para termopar localizada centralmente que é provida somente com um sensor de temperatura e acompanha longitudinalmente o termotubo. Como regra geral, o número de termotubos em um reator casco-e-tubos é muito menor que o número de tubos de trabalho. O número de termotubos é normalmente <20. O que foi dito acima se aplica em particular a oxidações em fase gasosa catalisadas heterogeneamente de pelo menos um composto orgânico, e que são levadas a efeito em reatores do tipo casco-e-tubos, e durante as quais uma grande quantidade de calor é liberada.

Os exemplos que podem ser mencionados são, a conversão do propeno em acroleína e/ou ácido acrílico (cf., por exemplo, a DE-A 2351151), a conversão de terc-butanol, isobuteno, isobutano, isobutiraldeído ou o metil éter de terc-butanol em metacroleína e/ou ácido metacrílico (cf., por exemplo, as DE-A 2526238, EP-A 92097, EP-A 58927, DE-A 4132263, DE-A 4132684 e DE-A 4022212), a conversão de acroleína em ácido acrílico, a conversão de metacroleína em ácido metacrílico (cf., por exemplo, a DE-A 2526238), a conversão de o-xileno ou naftaleno em anidrido ftálico (cf., por exemplo, a EP-A 522871) e a conversão de butadieno em anidrido maleico (cf., por exemplo, as DE-A 2106796 e DE-A 1624921), a conversão de n-butano em anidrido maleico (cf., por exemplo, as GB-A 1464198 e GB-A 1292354), a conversão de indanos em, por exemplo, antraquinona (cf., por exemplo, a DE-A 2025430), a conversão de etileno em óxido de etileno ou de propileno em óxido de propileno (cf., por exemplo, as DE-B 1254137, DE-A 2159346, EP-A 372972, WO 89/0710, DE-A 4311608), a conversão de propileno e/ou acroleína em acrilonitrila (cf., por exemplo, a DE-A 2351151), a conversão de isobuteno e/ou metacroleína em metacrilonitrila (i.e., o termo oxidação parcial engloba também, para as finalidades do presente texto, a parcial amoxidação, i.e., oxidação parcial na presença de amônia), a desidrogenação oxidante de hidrocarbonetos (cf., por exemplo, a DE-A 2351151), a conversão de propano em acrilonitrila ou em acroleína e/ou ácido acrílico (cf, por exemplo, as DE-A 10131297, EP-A 1090684, EP-A 608838, DE-A 10046672, EP-A 529853, WO 01/96270 e DE-A 10028582), etc.

Os catalisadores a serem usados para levar a efeito as reações em fase gasosa catalisadas heterogeneamente, sobre o leito fixo de catalisador localizado nos tubos dos reatores tipo casco-e-tubos, são normalmente composições ativas que podem ser conformadas para produzir corpos com formas com uma variedade de geometrias (referidos como corpos conformados de catalisador). Os exemplos desses corpos conformados são esferas, pelotas, extrusados, anéis, espirais, pirâmides, cilindros, prismas, cubóides, cubos, etc. O corpo conformado pode consistir no caso mais simples de somente a composição cataliticamente ativa que poderá, caso apropriado, ser diluída com um material inerte. Esse corpo conformado de catalisador é referidos usualmente como um catalisador todo-ativo.

No caso de catalisador todo-ativo, a conformação pode ser, por exemplo, levada a efeito pela compactação de pós cataliticamente ativos (e.g., uma composição de óxidos de múltiplos elementos ativos pulverulentos) para produzir a geometria desejada para o catalisador (e.g., pela formação de tabletes, sinterização ou extrusão por parafuso ou ainda extrusão por impacto). Auxiliares para conformação podem ser adicionados para esses procedimentos.

Como uma alternativa, a conformação pode ser obtida revestindo um corpo geométrico de material cataliticamente inativo (material inerte) com uma composição ativa. Do mesmo modo como os corpos conformados de catalisador todo-ativo, esses corpos inertes de suporte podem possuir uma forma regular ou irregular. O revestimento pode ser conduzido, no caso mais simples, por exemplo, umedecendo a superfície do corpo inerte de suporte por meio de um aglutinante líquido e em seguida aplicando a composição ativa pulverulenta à superfície umedecida, de tal forma que ela venha a aderir à superfície. Os catalisadores resultantes são referidos como catalisadores revestidos.

Os corpos inertes de suporte para muitas reações em fase gasosa catalisadas heterogeneamente, são óxidos de alumínio porosos ou não-porosos, dióxido de silício, dióxido de tório, dióxido de zircônio, carbureto de silício ou silicatos tais como silicato de magnésio ou de alumínio (e.g,, esteatita do tipo C220 da CeramTec) e ainda metais tais como aço inoxidável ou alumínio.

Em vez de revestir os corpos de suporte geométricos inertes (inerte neste contexto significa geralmente que, quando a mistura de reação é passada sobre uma carga que consiste somente de corpos conformados diluentes, nas condições de reação, a conversão dos reagentes é <5% em moles, e usualmente <2% em moles) com a composição ativa, o corpo de suporte pode ser, em muitos casos, impregnado com uma solução da substância cataliticamente ativa, seguido de evaporação do solvente. Os corpos conformados de catalisador resultantes desse procedimento são referidos em geral como catalisadores suportados ou impregnados. A dimensão mais longa desses corpos conformados de catalisador (a linha mais longa possível que une diretamente dois pontos na superfície do corpo conformado de catalisador) é usualmente de 1 a 20 mm, com freqüência de 2 a 15 mm e com maior freqüência de 3 ou 4 a 10 ou 8 ou 6 mm. No caso de anéis, a espessura da parede é, em adição, usualmente de 0,5 a 6 mm, e com freqüência de 1 a 4 ou 3 ou 2 mm.

As composições ativas empregadas são em particular e com freqüência de metais nobres (e.g., Ag) ou composições de óxidos que compreendem oxigênio juntamente com somente um ou mais de um outro elemento (composições de óxidos de múltiplos elementos, e.g., composições de óxidos de múltiplos metais).

Em somente muito poucas reações em fase gasosa catalisadas heterogeneamente sobre um leito fixo de catalisador, presente nos tubos de reatores tipo casco-e-tubos, o leito fixo de catalisador consiste de um leito único de coipos conformados de catalisador que é homogêneo ao longo do tubo individual de catalisador e preenche completamente esse tubo de contato.

Em vez disso, a carga do tubo de contato consiste, na maioria dos casos, de diferentes seções de cargas de catalisador instaladas umas sobre as outras. Cada uma das seções individuais do leito consiste de um leito homogêneo de corpos conformados de catalisador. No entanto, suas composições (formulações) geralmente mudam de forma abrupta quando passam de uma seção do leito para a seção seguinte do leito. Isto resulta em leitos fixos de catalisador que possuem uma estrutura heterogênea ao longo de um tubo individual de catalisador. Isto é referido também como uma carga (ou leito) estruturada nos tubos de contato.

Os exemplos dessas cargas estruturadas nos tubos de contato estão descritos, inter alia, nos documentos EP-A 979813, EP-A 90074, EP-A 456837, EP-A 1106598, US-A 5198581 eUS-A 4203903.

No caso mais simples, duas diferentes seções da carga de catalisador em um tubo de reação podem diferir uma da outra somente pelo fato de que os corpos conformados do catalisador compreendendo um único tipo de composição ativa, foram diluídos com uma proporção diferente de corpos conformados inertes possuindo uma composição não ativa (conhecidos também como corpos conformados diluentes; no caso mais simples, eles podem ser corpos de suporte inertes, mas podem ser também corpos conformados feitos de metal). Os corpos conformados diluentes podem possuir a mesma geometria como, ou uma geometria diferente (sua faixa de dimensão mais longa possível é geralmente sujeita aos mesmos limites como no caso dos corpos conformados de catalisador), como os corpos conformados de catalisador. Os perfis de diluição (estruturas de diluição) de uma variedade de tipos podem ser produzidos pelo arranjo de seções da carga de catalisador possuindo diferentes graus de diluição, em série, ao longo de um tubo de contato, em cada caso igualando especificamente para os requerimentos da reação em fase gasosa a ser levada a efeito. Em muitos casos, a estrutura de diluição é selecionada de tal modo que o grau de diluição diminui na direção do fluxo da mistura gasosa de reação (i.e., a composição ativa volume-específíca aumenta na direção do fluxo, de tal modo que a atividade volume-específíca é baixa quando a concentração de reagentes é elevada, e vice versa). No entanto, um perfil de diluição inverso ou completamente diferente (estruturação da atividade) pode ser também selecionado caso necessário. No caso mais simples, uma carga estruturada em um tubo de contato pode ser tal que uma seção da carga de catalisador composta de corpos conformados de catalisador compreendendo a composição ativa (que pode ser diluída com corpos conformados diluentes) fica localizada, por exemplo, no fundo do tubo de contato e acima dela existe uma seção da carga de catalisador que consiste somente de corpos conformados diluentes (essas seções de carga consistindo somente de corpos conformados diluentes serão daqui por diante considerados como seções da carga compreendendo corpos conformados de catalisador). E possível também para duas seções da carga produzidas de corpos conformados de catalisador idênticos compreendendo uma composição ativa serem interrompidas por uma seção que consiste somente de corpos conformados diluentes.

Naturalmente, a estruturação da atividade pode ser produzida também por uma mistura que não muda ao longo da seção, com dois ou mais corpos conformados de catalisador diferentes compreendendo uma composição ativa estando presentes em uma seção da carga, em um tubo de contato. Neste caso, os corpos conformados de catalisador podem diferir somente na sua geometria ou somente na constituição química da sua composição ativa, ou somente na natureza física da sua composição ativa (e.g., distribuição dos poros, área específica de superfície, etc.) ou somente na proporção em peso da composição ativa aplicada a um corpo conformado diluente. No entanto, eles podem diferir também em uma pluralidade, ou em todos os aspectos acima mencionados que os diferenciam. Além disso, eles podem também incluir corpos conformados diluentes. Em lugar da estruturação da atividade, a carga nos tubos de contato pode possuir também uma estruturação da seletividade. Esta última é particularmente vantajosa quando a reação em fase gasosa ocorre como uma reação subseqüente e as composições ativas individuais são capazes de catalisar as várias etapas de reação sequenciais de uma maneira feita sob medida.

Como um todo, uma seção uniformemente carregada em um tubo de reação, no caso de uma carga estruturada em seções (do fundo para cima) em tubos de contato, representa uma formulação particular de corpos conformados de catalisador que pode consistir de somente um tipo de corpo conformado de catalisador, somente um tipo de corpo conformado diluente, uma mistura de corpos conformados de catalisador, uma mistura de corpos conformados de catalisador e corpos conformados diluentes, ou uma mistura de diversos corpos conformados diluentes.

Um tubo de contato que tenha sido carregado de uma maneira estruturada possui portanto, por definição, pelo menos duas, com freqüência três ou quatro, com maior freqüência cinco ou seis, ou de sete ou oito a dez ou mais seções de carga que diferem na formulação dos corpos conformados de catalisador, presentes nele, em relação ao seu tipo e/ou quantidade, i.e., são em geral não-idênticas. O carregamento uniforme dos tubos de contato que são carregados dessa maneira estmturada requer meramente, em primeiro lugar, que a mesma formulação dos corpos conformados de catalisador que não flutua ao longo da seção do tubo de contato esteja presente nas seções correspondentes dos outros tubos de contato. No entanto, ele requer também, em segundo lugar, que quantidades idênticas da mesma formulação dos corpos conformados de catalisador estejam presentes nas seções correspondentes dos outros tubos de contato.

Para obter esse objetivo, no caso de uma multiplicidade (um mil ou mais) de tubos de contato (tubos de trabalho), tem sido feito uso na tecnologia precedente de máquinas para carregamento de catalisador, que introduzem porções medidas da respectiva formulação de corpos conformados de catalisador diretamente de recipientes para material contendo a formulação, para dentro do respectivo tubo de contato (cf., por exemplo, os documentos DE-A 19934324, WO 98/14392 e US-A 4402643). O tipo principal de parâmetro procurado neste caso é uma razão uniforme de introdução (i.e., uma quantidade muito constante da respectiva formulação do corpo conformado de catalisador introduzida por unidade de tempo durante o carregamento). O produto da razão de introdução pelo tempo de introdução determina a porção introduzida, e a dimensão da seção carregada.

No entanto, a metodologia da tecnologia precedente apresenta diversas desvantagens. Em primeiro lugar, a razão de introdução não é constante de uma forma completamente satisfatória ao longo do tempo, o que leva a desvios nas porções introduzidas. Isto é porque, inter alia, os corpos conformados a serem introduzidos ficam posicionados transversalmente e podem deste modo, a qualquer momento, bloquear parcialmente a saída dos corpos conformados da maquina de carregamento. Caso uma formulação individual de corpos conformados de catalisador consista de mais de um tipo de corpo conformado, uma separação parcial poderá ocorrer no recipiente para o material, e isto leva em último caso a algum grau de flutuação na formulação, se comparado com seções de carga correspondentes em diferentes tubos de contato. Mesmo dentro de uma, e na mesma, seção de carga em um tubo de contato individual, podem resultar flutuações de formulação ao longo da seção de carga. Além disso, a velocidade de carregamento obtida não é com freqüência totalmente satisfatória. Este último fato é particularmente importante porque a produção, i.e., a reação em fase gasosa, é interrompida durante o carregamento dos tubos de contato.

Era portanto um objeto da presente invenção proporcionar um método melhorado de carregamento dos tubos de contato de um feixe de tubos de contato, de uma maneira estruturada.

Verificou-se em consequência um método para carregamento de tubos de contato, em um feixe de tubos de contato, de uma maneira estruturada, no qual os tubos de contato individuais do feixe de tubos de contato são carregados de uma maneira uniforme, do fundo para cima, em seções com diferentes formulações de corpos conformados de catalisador, onde uma seção em particular da carga nos tubos de contato é produzida por, primeiro produzindo porções uniformes da formulação apropriada de corpos conformados de catalisador, produzindo pacotes cheios com uma quantidade uniforme da formulação de corpos conformados de catalisador, pela inclusão dessas porções em um material de acondicionamento, e esvaziando um número de pacotes dentro de cada um dos tubos individuais de catalisador. Esse número de pacotes esvaziados dentro de um tubo de contato é usualmente >1.

De acordo com a invenção, o intervalo de uniformidade das porções é geralmente (com base na média numérica de todas as porções produzidas uniformemente) menor que ± 1% em peso, ou menor que ± 0,3% em peso, ou menor que ± 0,1% em peso, e em casos favoráveis menor que ± 0,01% em peso. O intervalo de uniformidade relativa é menor quanto maior é a porção presente no pacote individual. O processo da invenção é aplicável geralmente a corpos conformados de catalisador cuja dimensão mais longa L é (significativamente) menor que o diâmetro interno D dos tubos de reação. No entanto, ela é usualmente da mesma ordem de magnitude que o diâmetro. A relação D/L deverá ser com freqüência de 2:1 ou 3:1 até 20:1, ou de 4:1 até 10:1. A quantidade presente em um pacote carregado com corpos conformados de catalisador pode ser vantajosamente de 50 g a 5 kg, igualada com o comprimento desejado da seção da carga e determinada de antemão por meio de testes vertendo em tubos transparentes com uma geometria apropriada. A quantidade de uma porção deverá ser com freqüência de 100 g a 3 kg, e com freqüência de 200 g ou 300 g a 2 kg, i.e., a quantidade pode ser, por exemplo, 400 g, 600 g, 800 g, 1000 g, 1200 g, 1400 g, 1600 g e 1800 g, etc. Isto corresponde em geral a volumes de carga numericamente similares em 1 ou ml (i.e., em uma faixa de 25 ou 50 ml até 101).

De acordo com a invenção, a quantidade em um pacote é muito particularmente preferível tal que, quando ele é esvaziado para dentro de um tubo de reação, ele produza toda a seção desejada da carga no tubo. No entanto, para a finalidade de obter uma homogeneidade aumentada da seção da carga, a quantidade correspondente a uma porção pode ser também tal que a produção de uma seção desejada da carga venha a requerer que mais de um (com freqüência de 2 a 10, e mais frequentemente de 2 a 5) pacote seja esvaziado.

Os meios para embalagem podem ser sãos de papel, sacos feitos de outros materiais, sacolas, caixas, latas, compartimentos, baldes, engradados, cestos, tambores, garrafas, etc. Como material de acondicionamento, é possível utilizar, dependendo da composição ativa, papel, papelão, madeira, vidro, materiais cerâmicos, metais (folhas ou folheados), plásticos, espumas, etc. A seleção do meio de embalagem e do método de embalagem depende, não somente do tipo da composição ativa, mas também do tipo de influências externas a serem esperadas após a embalagem, e.g., durante a armazenagem. Por exemplo, resistência ao calor, insensibilidade a choques, opacidade à luz, impermeabilidade ao ar, impermeabilidade a vapor de água, etc., podem ser requeridas.

Por exemplo, poderá ser vantajoso também embalar as porções com o uso de filmes com encolhimento que encerrem firmemente os corpos conformados de catalisador embalados sob pressão reduzida e tomem possível aos pacotes serem empilhados de forma particularmente simples. Cuidados deverão ser tomados em geral para assegurar que o material da embalagem não venha a afetar de forma adversa a qualidade do catalisador, como por exemplo, pelo material da embalagem liberando substâncias estranhas tais como plastificantes voláteis ou monômeros residuais que poderíam ocupar e bloquear a superfície cataliticamente ativa durante a armazenagem dos pacotes. O polietileno transparente (de densidade alta, baixa ou média) é um material de acondicionamento particularmente preferido de acordo com a invenção, em especial quando a composição ativa é de óxidos de múltiplos elementos, e.g., óxidos de múltiplos metais. É geralmente vantajoso que a permeabilidade à umidade (vapor de água) da embalagem, a 25°C, seja <1,0 g m"2 d'1 (d = dia). Para essa finalidade é possível o uso de, por exemplo, sacos revestidos de alumínio, ou sacos compreendendo filmes de poliéster de cristal líquido. Os meios preferidos são os sacos, em particular quando estes são produzidos de plástico (e.g., polietileno) e podem ser selados por solda de uma maneira estanque ao ar. A produção dos pacotes que são carregados com uma quantidade uniforme de uma formulação de corpos conformados de catalisador, e que são para serem empregados de acordo com a invenção, pode ser levada a efeito de forma extremamente eficiente e com alta velocidade por meio máquinas para embalagem, previamente ao procedimento de carregamento propriamente dito. As máquinas para suprimento são particularmente vantajosas para o método de acordo com a invenção. No caso do estabelecimento de máquinas para embalagem, a embalagem está presente em uma forma que foi preparada para suprimento (embora as máquinas para embalagem que produzem a embalagem propriamente dita a partir de, por exemplo, um filme proporcionado na forma de um rolo, sejam usadas com freqüência). Elas compreendem como componentes essenciais um dispositivo de medição que divide o material a ser carregado de acordo com o peso ou o número de peças, a unidade de carregamento propriamente dita e uma unidade de fechamento que, por exemplo, fecha a embalagem de frouxa para firme por torção, rolando, dobrando, unindo por adesivo, soldando, pelo princípio de ranhura/ mola ou pela aplicação de um fecho.

Caso a formulação de corpos conformados de catalisador, a ser introduzida de acordo com a invenção, compreende mais de um tipo de corpo conformado, a produção de acordo com a invenção de porções uniformes da formulação é levada a efeito de forma vantajosa como se segue.

Primeiro, cada tipo de corpo conformado é produzido em uma grande quantidade e com a maior uniformidade possível.

As porções uniformes de cada tipo de corpo conformado são então produzidas continuamente de acordo com o peso ou número de peças, por meio de um aparelho de medição proporcionado para o tipo particular de coipo conformado, sendo colocadas sobre uma correia transportadora proporcionada para o tipo particular de corpo conformado. As correias transportadoras individuais transportam as porções uniformes do tipo r particular de corpo conformado em razões apropriadas. As correias transportadoras se juntam nas suas extremidades e descarregam a quantidade desejada do tipo particular de corpo conformado nos pacotes. Isto produz pacotes cujos conteúdos são indistinguíveis tanto em relação à quantidade como em relação à formulação. O carregamento dos tubos de contato pode ser conduzido então de uma maneira simples esvaziando um número calculado de antemão a partir das dimensões dos tubos de contato e do comprimento desejado da seção da carga (e determinado por experiências vertendo em tubos de reação transparentes de geometria correspondente) de pacotes carregados com a formulação de corpos conformados de catalisador dentro do respectivo tubo de contato. No método da invenção, a quantidade embalada em um pacote individual é sempre <(menor que ou igual à) quantidade a ser introduzida em um tubo de contato individual. Isto deverá ser freqüentemente o caso em que um mesmo número de pacotes são esvaziados em cada um dos tubos de contato. De acordo com a invenção, o número a ser esvaziado dentro de um tubo de contato é de preferência um número inteiro. Uma vez que cada pacote proporcionado para uma seção de carga contém a mesma formulação e a mesma quantidade, seções de carga que são particularmente uniformes em relação a vários tubos de contato podem ser assim produzidas em um tempo curto, de acordo com a invenção. A maneira mais simples de esvaziar os pacotes para dentro dos tubos de contato é manualmente. No entanto, para esvaziar os pacotes para dentro dos tubos de contato de modo a obter uma densidade a granel muito uniforme, o esvaziamento poderá ser conduzido também por meio de um aparelho conforme descrito na DE-A 19934324 para carregamento de tubos com material solto. Este possui um número particular de tubos de suprimento que podem ser baixados simultaneamente para dentro dos tubos de contato a serem carregados. A máquina possui um recipiente para material para cada tubo de suprimento, e este recipiente é conectado por meio de uma passagem para verter e uma calha de transporte para o respectivo tubo de suprimento. Por meio de uma zona de medição que pode ser operada individualmente, a corrente de material solto descarregada do respectivo recipiente para material para a calha de transporte é limitada à razão desejada de introdução nos tubos de contato. Em vez de esvaziar os pacotes carregados de acordo com a invenção diretamente dentro dos respectivos tubos de contato, eles podem ser esvaziados também em sucessão, de acordo com o consumo, por meio do respectivo recipiente para material (a capacidade do recipiente de material correspondendo de preferência ao conteúdo de um pacote ou ao conteúdo de um ou dois pacotes) do acima descrito aparelho para carregamento, para dentro do respectivo tubo de contato, com uma razão de transporte muito uniforme. Uma vez que o recipiente para material não contém uma grande quantidade da formulação de corpos conformados de catalisador a ser carregada em qualquer ponto no momento, isto naturalmente vai de encontro a uma separação dos corpos conformados no recipiente para material e a constância da razão de introdução resulta em uma densidade a granel muito uniforme. As razões de transporte típicas podem ser de 500 corpos conformados/ minuto a 40000 corpos conformados/ minuto.

As máquinas para carregamento particularmente preferidas possuem cascatas de recipientes para material que são conectados um ao outro, tomando possível uma implementação essencialmente contínua do método da invenção.

Acima de cada recipiente para material nesse arranjo, existe um segundo recipiente para material que pode ser carregado com a porção correspondente a um pacote antes que o conteúdo do recipiente para material abaixo tenha sido descarregado completamente.

Os recipientes para material arranjados acima um do outro podem ser conectados a diferentes tubos de suprimento. O processo da invenção é apropriado, por exemplo, quando a composição ativa dos corpos conformados de catalisador presentes em um pacote é um óxido de múltiplos metais contendo Mo, Bi e Fe (e.g., um óxido com a fórmula geral II na DE-A 4442346) e/ou um óxido de múltiplos metais contendo Mo e V (e.g., um óxido com a fórmula geral I na DE-A 4442346). No entanto, é também apropriado quando a composição ativa dos corpos conformados de catalisador presente em um pacote é um óxido de múltiplos elementos contendo V e P (e.g., na EP-A 302509; e.g., para a produção de anidrido maleico) ou um óxido de múltiplos elementos contendo V e Cs (e.g., nas EP-A 1084115, EP-A 1117484 ou EP-A 1311467; e.g., para a preparação de anidrido ftálico) ou um óxido de múltiplos elementos contendo Mo e P (e.g., na DE-A 4329907; e.g., para a produção de ácido metacrílico). A metodologia recomendada no presente texto é particularmente útil para o carregamento de tubos de contato em seções com as cargas estruturadas em tubos de contato, como recomendado nos documentos EP-A 700893, EP-A 700714, DE-A 10337788, DE-A 10313210, DE-A 10313214, DE-A 10313213, DE-A 10313212, DE-A 10313211, DE-A 10313208, e DE-A 10313209, para oxidação parcial heterogeneamente catalisada de propeno e/ou acroleína a ácido acrílico. O material de acondicionamento usado deverá ser um material de acondicionamento que seja altamente impermeável a vapor de água e seja fechado por solda de uma maneira estanque ao ar. As recomendações da JP-A 2003-10695 podem ser seguidas para essa finalidade. Caso necessário, pode ser feito um uso adicional de auxiliares de carregamento recomendados na DE-A 10337998. Isto se aplica da mesma forma às medidas para carregamento recomendadas na tecnologia precedente citada no presente texto. O processo da invenção é impressivo tanto em termos do alto grau de uniformidade da carga que pode ser obtido com o seu uso, como em termos das altas velocidades de carregamento, combinadas com essa mesma uniformidade de carregamento, que podem ser realizadas com seu uso. Ambos estes aspectos são devidos a não menos o fato de que o suprimento das porções e o carregamento são separados um do outro tanto em espaço como em tempo. O comprimento da seção homogênea da carga, quando o método da invenção é usado, deverá ser tipicamente de 20 cm a 800 cm, e com freqüência de 50 cm a 200 cm.

De acordo com a invenção, é particularmente vantajoso proporcionar aos pacotes que contêm a mesma formulação de corpos conformados de catalisador, uma cor particular. Após eles terem sido esvaziados em um tubo de reação individual para produzir a desejada seção de carga, o respectivo tubo de reação pode ser então vantajosamente fechado com uma tampa da mesma cor, para indicar que a etapa se encontra completa. Isto constitui uma maneira muito simples de evitar que um tubo de reação seja carregado mais de uma vez com uma e a mesma formulação de corpos conformados de catalisador. Como uma alternativa, a altura do enchimento no tubo de reação pode ser conferida por meio de um bastão de medida.

Exemplo e Exemplo Comparativo A) Com o uso do método descrito no exemplo 1 da DE-A 10046957, 70 kg de anéis de catalisador todo-ativo possuindo uma geometria de 5 mm x 3 mm x 2 mm (diâmetro externo x comprimento x diâmetro interno), foram produzidos. A estequiometria da composição ativa era [BÍ2W2O9 X 2W03]o,5 X [MOi2C05>5Fe2,94SÍij59Ko)080x]i.

Os 70 kg de anéis de catalisador todo-ativo foram misturados homogeneamente com 30 kg de anéis de esteatita possuindo uma geometria de 7 mm x 7 mm x 4 mm, sendo um tubo transparente de plástico com um diâmetro interno de 35 mm, e com 6 m de comprimento, carregado com essa mistura, por meio de uma máquina para carregamento de catalisador conforme descrito na DE-A 19934324, até que o tubo plástico estivesse totalmente cheio. Nesse procedimento de carregamento, toda a mistura homogênea foi colocada em um recipiente para material sendo os tubos plásticos carregados a partir deste recipiente. O exame visual do tubo plástico que foi enchido dessa maneira revelou zonas não-homogêneas em numerosas alturas do carregamento. B) 70 g dos anéis do catalisador todo-ativo e 30 g dos anéis de esteatita de A) foram introduzidos em sacos de polietileno. 55 desses sacos de polietileno enchidos foram esvaziados em sucessão no recipiente para material da mesma máquina para carregamento de catalisador como em A) e através dessa máquina para carregamento de catalisador, na mesma razão de carregamento como em A), para dentro de um tubo plástico idêntico a aquele em A). O exame visual do tubo plástico que foi enchido dessa maneira revelou não haver zonas não-homogêneas. C) Com o uso de anéis de catalisador todo-ativo de A (geometria: 5 mm x 3 mm x 2 mm) e anéis de esteatita com a mesma geometria (5 mm x 3 mm x 2 mm), porções da formulação I, “357 g dos anéis de catalisador todo-ativo/153 g de anéis de esteatita”, foram embaladas em sacos de polietileno por meio de uma máquina para embalagem (pacotes I). A quantidade total da formulação I que foi embalada era de 5,685 toneladas.

Em adição, porções de 835 g da formulação II, consistindo exclusivamente de anéis do catalisador todo-ativo de A, foram embaladas em sacos de polietileno (pacotes II). A quantidade total da formulação II que foi embalada era de 9,308 toneladas. 11148 tubos de contato produzidos de aço ferrítico e possuindo um diâmetro interno de 25,4 mm (espessura da parede de 2 mm) e um comprimento de 3,20 m, foram carregados por meio de uma máquina para carregamento de catalisador, como descrito na DE-A 19934324, esvaziando primeiro um pacote II (em todos os tubos) e em seguida um pacote 1 (em todos os tubos) para dentro dos mesmos, em sucessão. 0 intervalo de uniformidade do tempo de carregamento para os tubos individuais foi, com base na média de tempo, menos de ± 5 segundos. O tempo médio de carregamento foi de 45 segundos. As medições de queda de pressão em 200 tubos enchidos individualmente e selecionados aleatoriamente, com uma passagem de ar de 3000 ΝΙ/1-h proporcionou um intervalo de uniformidade em relação à queda de pressão numérica média menor que ± 3%.

Os tubos enchidos são apropriados para a oxidação parcial de propeno a acroleína. Um reenchimento para melhorar a uniformidade, como recomendado pelo WO 03/057653, não foi necessário. O Pedido de Patente Provisório US No. 60/568699, depositado em 7 de maio de 2004, é incorporado como referência no presente pedido de patente. Em relação aos ensinamentos acima, numerosas alterações e modificações da presente invenção são possíveis. Pode ser assumido portanto que a invenção pode, dentro do escopo das reivindicações que a acompanham, ser levada a efeito de maneiras outras que não aquelas especificamente aqui descritas.

Claims (11)

1. Processo para carregamento de tubos de contato de um feixe de tubos de contato de uma maneira estruturada, no qual os tubos de contato individuais do feixe de tubos de contato são carregados de uma maneira uniforme, do fundo para cima, em seções com diferentes formulações de corpos conformados de catalisador, caracterizado pelo fato de que uma seção particular da carga nos tubos de contato é produzida primeiro produzindo porções uniformes da formulação apropriada de corpos conformados de catalisador, produzindo pacotes enchidos com uma quantidade uniforme da formulação de corpos conformados de catalisador, fechando essas porções em um material de acondicionamento e esvaziando um número de pacotes para dentro dos tubos de contato individuais,

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade em um pacote de uma formulação de corpos conformados de catalisador é de 50 g a 5 kg.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dimensão mais longa dos corpos conformados de catalisador a serem Introduzidos é de 1 mm a 20 mm.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 3, caracterizado pelo fato de que os tubos de contato carregados possuem pelo menos três diferentes seções de carga.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a relação do diâmetro intento D do tubo de contato para a dimensão mais longa L dos corpos conformados de catalisador presentes em uni pacote é de 2:1 a 20; L

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 5, caracterizado pelo fato de que a composição ativa dos corpos conformados de catalisador presentes em um pacote é um oxido de múltiplos metaís contendo Mo, Bi e Fe e/ou um óxido de múltiplos metais contendo Mo e V.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a quantidade em um pacote é tal que quando ele é esvaziado para dentro de um tubo de contato ele produz toda a seção desejada de carga no tubo,

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o número de pacotes é esvaziado manual mente para dentro do tubo de contato.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o número de pacotes é esvaziado para dentro do tubo de contato por meio de uma máquina para carregamento de catalisador,

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a máquina para carregamento de catalisador possui recipientes para material cuja capacidade corresponde à porção em um pacote.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10,. caracterizado pelo fato de que o número de pacotes esvaziados para dentro de um tubo de contato é > 1.