BRPI0718526A2

BRPI0718526A2 - Reator e processo para realizar uma oxidesidrogenação contínua de uma corrente de gás de alimentação de hidrocarbonetos

Info

Publication number: BRPI0718526A2
Application number: BRPI0718526-0A
Authority: BR
Inventors: Gerhard Olbert; Franz Corr; Sven Crone
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2013-11-12
Also published as: CN101563148A; CN101563148B; RU2459658C2; EP2101900B1; RU2009127501A; WO2008074787A1; EP2101900A1; MY146945A; US20080214883A1; DE102006060509A1; KR101395994B1; KR20090101185A; US7837856B2; TW200838604A

Description

"REATOR E PROCESSO PARA REALIZAR UMA OXIDESIDROGENAÇÃO CONTÍNUA DE UMA CORRENTE DE GÁS DE ALIMENTAÇÃO DE HIDROCARBONETOS"

A invenção refere-se a um reator para realizar uma oxidesidrogenação de uma corrente de gás de alimentação de hidrocarbonetos saturados e a um processo para realizar uma oxidesidrogenação contínua no reator.

As oxidesidrogenações são realizadas em uma larga escala em engenharia química para elevar a qualidade das correntes de hidrocarboneto compreendendo parafina nas correspondentes olefmas. Uma vez que a reação é endotérmica, calor tem que ser introduzido pelo lado externo. Oxidesidrogenações industriais são, por exemplo, a oxidesidrogenação de propano ou a oxidesidrogenação de butano.

No processo conhecido como o processo UOP Oleflex para a desidrogenação de propano em propeno, uma corrente de gás de alimentação compreendendo propano é preaquecida a uma temperatura elevada de freqüentemente 700 a 750 0C e desidrogenada através de um catalisador compreendendo platina sobre óxido de alumínio em reatores de desidrogenação de leito móvel, para fornecer uma corrente de gás produto compreendendo predominantemente propano, propeno e hidrogênio. No processo UOP Oleflex, o calor de reação necessário para a reação endotérmica é introduzido via aquecedores intermediários, com um arranjo em série de quatro aquecedores intermediários, cada um com um reator a jusante adiabaticamente operado freqüentemente sendo provido. Uma desvantagem aqui é, em particular, o alto custo de capital dos aquecedores intermediários; além disso, a transferência de calor indireta escalonada necessita uma mais elevada entrada de energia e aquecimento da corrente de gás de alimentação a temperaturas mais elevadas, com reações secundárias correspondentemente aumentadas, em comparação com transferência direta de calor.

A transferência direta de calor é empregada no processo BASF autotérmico em que parte da corrente de gás de alimentação compreendendo parafina e também parte do hidrogênio formado na oxidesidrogenação são queimados para fornecer o calor requerido para a reação endotérmica. Vantagens são a utilização melhorada da energia e também o fato de que temperaturas mais baixas, com tensão correspondentemente mais baixa na corrente de gás de alimentação, são necessárias no caso de transferência direta de calor. O processo BASF autotérmico geralmente requer dois reatores de leito fixo, que são operados alternativamente no modo de oxidesidrogenação e no modo de regeneração, associados com um correspondente custo de capital.

À luz do acima, foi um objetivo da invenção prover um reator e um processo para realizar oxidesidrogenações de hidrocarbonetos saturados, que combinem vantagens de reatores e processos conhecidos, em particular as vantagens do leito catalisador móvel do processo UOP Oleflex e as vantagens de energia do processo BASF autotérmico.

A invenção, portanto, provê um reator para realizar uma oxidesidrogenação contínua de uma corrente de gás de alimentação de hidrocarbonetos saturados, após premistura com uma corrente de gás compreendendo oxigênio através de um leito catalisador móvel, que é introduzido na direção longitudinal do reator entre dois dispositivos de retenção cilíndricos concêntricos, a fim de deixar um espaço interno central e um espaço intermediário entre o leito catalisador móvel e a parede interna do reator, para fornecer uma mistura de gás de reação, em que o reator tem duas ou mais seções de reator, que são separadas entre si por placas defletoras conformadas em disco, dispostas alternativamente no espaço interno central e divididas em subregiões por placas defletoras anulares dispostas no espaço intermediário entre o leito catalisador móvel e a parede interna do reator, em cada caso com um dispositivo de mistura que é localizado a montante do leito catalisador móvel na direção do fluxo da mistura de gás de reação e compreende os seguintes elementos:

- duas ou três fileiras de tubos dispostas atrás uma da outra, que têm geradores de turbulência em seu lado externo e constringem a seção transversal de fluxo para a corrente de gás de alimentação a Vi a 1/10 da seção transversal de fluxo livre, com a corrente de gás compreendendo oxigênio sendo passada através dos espaços internos dos tubos e sendo injetada via aberturas nos canais entre as aletas dos tubos para dentro da corrente de gás de alimentação, e

- uma placa perfurada a montante dos tubos e uma placa

perfurada a jusante dos tubos

-e a mistura de gás de reação é transportada alternativamente do espaço interno central para dentro do espaço intermediário entre o leito catalisador móvel e a parede interna do reator e vice-versa, em sucessivas seções de reator.

Os geradores de turbulência dispostos no lado externo dos tubos podem ser estruturas de várias geométricas, porém é essencial que aumentem a turbulência nos fluidos escoando em torno dos tubos. Eles são preferivelmente elementos que são conhecidos como misturadores estáticos ou como elementos de adensamento em colunas de destilação ou, por exemplo, são tiras cruzadas de folha metálica. Os tubos providos com os geradores de turbulência são preferivelmente tubos aletados.

Verificou-se que o uso de um dispositivo de mistura específico, que assegure mistura largamente homogênea em tempos de retardo muito curtos de menos do que 150 ms ou mesmo menos do que 50 ms torna possível que um gás compreendendo oxigênio seja alimentado continuamente em quantidades personalizadas, correspondendo ao progresso da reação através de um leito catalisador móvel.

No dispositivo de mistura foi misturado a corrente gasosa de hidrocarbonetos saturados e a corrente gasosa contendo oxigênio. Sob premistura entende-se uma mistura em questão antes da entrada o leito de catalisador móvel.

Como resultado do uso de tubos aletados comerciais conhecidos como trocadores de calor e ligeira modificação destes pelo provimento de aberturas nos canais entre as aletas, os espaços intermediários dos canais entre as aletas são utilizados como câmaras de mistura virtualmente ideais tendo alta turbulência, como resultado da corrente de gás de alimentação sendo introduzida essencialmente perpendicular aos tubos aletados e uma corrente de gás compreendendo oxigênio sendo injetada através do espaço interno dos tubos aletados, via as aberturas nos canais, para dentro da corrente de gás de alimentação.

Os fluxos volumétricos da corrente de gás de alimentação e da corrente de gás compreendendo oxigênio são geralmente muito diferentes, o que torna a tarefa de mistura correspondentemente muito difícil: o fluxo do gás compreendendo oxigênio pode ser, em particular, de 5 a 30 % do fluxo da corrente de gás de alimentação.

O catalisador é disposto entre dois dispositivos de retenção cilíndricos concêntricos, que em uma forma de realização preferida podem ser telas fendidas nas bordas, e são enchidos por cima, em particular via um recipiente de estoque, e esvaziados na região inferior por meio de instalações adequadas em um reator vertical genericamente cilíndrico. Os corpos de catalisador conformados de fluxo livre deslocam-se ao longo dentro do reator do topo a jusante entre os dispositivos de retenção cilíndricos em contínuas aberturas estreitas, que se estendem através da altura total do reator. As dimensões lineares máximas das aberturas são preferivelmente menores do que ou iguais a metade do menor diâmetro externo dos corpos de catalisador conformados e são preferivelmente na faixa de 0,75 a 2,00 mm, particularmente preferível cerca de 1,2 mm. Entre as seções de reator individuais, o leito catalisador móvel é provido com extensões seladas curtas, cujo comprimento corresponde, em particular, a aproximadamente uma espessura de leito, a fim de substancialmente suprimir derivações da mistura de gás de reação.

Um catalisador preferido que seletivamente catalisa a

combustão de hidrogênio compreende óxidos e/ou fosfatos selecionados do grupo consistindo dos óxidos e/ou fosfatos de germânio, estanho, arsênico, antimônio e bismuto. Um outro catalisador preferido que catalisa a combustão de hidrogênio compreende um metal nobre de transição do grupo VIII e/ou I. Os catalisadores de desidrogenação usados geralmente

compreendem um suporte e uma composição ativa. O suporte geralmente compreende um óxido resistente a calor ou óxido misturado. Os catalisadores de desidrogenação preferivelmente compreendem um óxido metálico selecionado do grupo consistindo de bióxido de zircônio, óxido de zinco, óxido de alumínio, bióxido de silício, bióxido de titânio, óxido de magnésio, óxido de lantânio, óxido de cério e suas misturas como suporte. No caso de misturas, estas podem ser misturas físicas ou fases de mistura química, tais como óxidos mistos de magnésio ou óxido de alumínio zinco. Suportes preferidos são bióxido de zircônio e/ou bióxido de silício, com particular preferência sendo dada a misturas de bióxido de zircônio e bióxido de silício.

A composição ativa do catalisador de desidrogenação geralmente compreende um ou mais elementos do grupo de transição VIII, preferivelmente platina e/ou paládio, particularmente preferível platina. Além disso, os catalisadores de desidrogenação podem compreender um ou mais elementos do grupo principal I e/ou II, preferivelmente potássio e/ou césio. Além disso, os catalisadores de desidrogenação podem compreender um ou mais elementos do grupo de transição III incluindo os lantanídeos e actinídeos, preferivelmente lantânio e/ou cério. Finalmente, os catalisadores de desidrogenação podem compreender um ou mais elementos do grupo principal III e/ou IV, preferivelmente um ou mais elementos do grupo consistindo de boro, gálio, silício, germânio, estanho e chumbo, particularmente preferivelmente estanho.

Em uma forma de realização preferida, o catalisador de desidrogenação compreende pelo menos um elemento do grupo de transição VIII, pelo menos um elemento do grupo principal I e/ou II, pelo menos um elemento do grupo principal III e/ou IV e pelo menos um elemento do grupo de transição III, incluindo os lantanídeos e actinídeos.

Por exemplo, é possível, de acordo com a presente invenção, utilizarem-se todos os catalisadores de desidrogenação descritos em WO 99/46039, US 4.788.371, EP-A 705 136, WO 99/29420, US 5.220.091, US 5.430.220, US 5.877.369, EP 0 117 146, DE-A 199 37 106, DE-A 199 37 105 e DE-A 199 37 107. Catalisadores particularmente preferidos para as variantes acima descritas da desidrogenação autotérmica de propano são os catalisadores dos exemplos, 1, 2, 3 e 4 de DE-A 199 37 107.

Preferência é dada à utilização de catalisadores resistentes ao calor, que podem ser transportados pneumaticamente.

A desidrogenação autotérmica de propano é preferivelmente realizada na presença de vapor. O vapor adicionado serve como meio de transferência de calor e auxilia na gaseificação de depósitos orgânicos nos catalisadores, como resultado do que a carbonização dos catalisadores é oposta e a vida operacional dos catalisadores é aumentada. Os depósitos orgânicos são convertidos em monóxido de carbono, bióxido de carbono e possivelmente água.

Catalisador fresco ou regenerado é alimentado pelo topo, em

particular via um recipiente de estoque, e retirado na extremidade inferior do reator carregado com materiais indesejáveis. O catalisador, assim, desloca-se do topo para baixo através do reator. O catalisador carregado é, em particular, transportado pneumaticamente para dentro de uma torre de regeneração separada e regenerado ali por meio de gás compreendendo oxigênio de uma maneira conhecida, por despressurização, jateamento, queima, recristalização, compressão descendente e interconexão e, subseqüentemente, recirculado, igualmente pneumaticamente para o topo do reator.

A mistura de gás de reação escoa para dentro do leito

catalisador móvel do lado de uma face de influxo deste e deixa o leito catalisador móvel via uma face de efluxo.

De acordo com a invenção, um dispositivo de mistura para os materiais de partida a serem reagidos, que compreende os seguintes elementos:

- dois ou três fileiras dispostas atrás uma das outras de tubos providos com geradores de turbulência, preferivelmente tubos aletados, e

- uma placa perfurada a montante dos tubos aletados e

- uma placa perfurada a jusante dos tubos aletados,

é provido a montante da face de influxo do leito catalisador

móvel.

Tubos aletados são conhecidos em engenharia química e são usados, em particular, como tubos trocadores de calor. Os Tubos aletados e sua produção são descritos, por exemplo, em DE-A 1 950 246 ou DE-A 2 131 085.

Um tubo aletado é formado por um tubo, geralmente um tubo metálico, que tem um exterior cilíndrico a que tiras alongadas, as aletas, são fixadas ao longo de uma borda longitudinal, geralmente por soldagem. As aletas são freqüentemente fixadas em uma espiral ou modo helicoidal sobre o exterior do tubo, porém podem também ser fixadas na direção longitudinal deste. Elas normalmente têm uma superfície contínua lisa, porém podem também ser perfuradas. Elas podem ser contínuas mas podem também, vantajosamente, ser cortadas com a exceção de uma base de aleta para formar segmentos. As aletas cortadas são particularmente adequadas para aumentar a turbulência. Os segmentos aqui podem ter várias geometrias, por exemplo, na forma de retângulos, trapezóides etc. Os cortes entre os segmentos podem ser configurados com ou sem remoção de material. Os segmentos podem particular e vantajosamente ser girados ou inclinados em um ângulo em relação à base de aleta, a fim de aumentar a turbulência, em particular nas regiões entre as aletas, isto é, os canais, por meio de um ângulo de incidência e, portanto, melhorar a ação de mistura.

Um arranjo denso de aletas sobre a extensão do tubo é vantajoso; em particular, de 100 a 300 voltas das aletas podem ser providas por metro de comprimento de tubo.

Tubos tendo um diâmetro externo na faixa de 25 a 150 mm, em particular de 20 a 50 mm, são vantajosamente usados.

A altura de aleta baseada no diâmetro externo dos tubos é vantajosamente na faixa de 1/10 a 1A

A espessura de aleta pode vantajosamente ser de 0,3 a 1,5 mm.

No caso de aletas cortadas, é vantajoso formarem-se segmentos tendo uma largura de 3 a 12 mm, preferivelmente de 4 a 8 mm.

Os tubos podem ter qualquer seção transversal, por exemplo, circular, oval ou poligonal, por exemplo, triangular.

Os tubos aletados são dispostos paralelos entre si em fileiras, com uma fileira de tubos aletados sendo disposta ao longo de um raio de um círculo.

No caso do presente reator de fluxo radial tendo uma direção de fluxo radial da mistura de gás de reação, o leito catalisador móvel é disposto na forma de um cilindro oco, tendo uma espessura de parede apropriada à espessura de leito em dispositivos de acomodação adequada, como descrito acima. Os tubos aletados são dispostos ao longo de um círculo concêntrico com o leito catalisador móvel, no lado de influxo do leito catalisador móvel, que é alternativamente no lado de dentro ou lado de fora. Verificou-se que duas ou três fileiras de tubos aletados são adequadas para a tarefa de mistura de acordo com a presente invenção.

Aqui, é vantajoso arranjar a segunda fileira de tubos aletados próximo das aberturas entre a primeira e, no caso de três fileiras de tubos 5 aletados, dispor a terceira fileira de tubos aletados próxima às aberturas da segunda fileira de tubos aletados. Um meio de transferência de calor pode vantajosamente fluir através da segunda fileira e, se apropriado, da terceira fileira de tubos aletados. É também possível que a segunda e, se apropriado, a terceira fileiras de tubos aletados sejam formadas por material sólido de 10 qualquer seção transversal.

Os tubos aletados da mesma geometria devem ser usados dentro de uma fileira de tubos aletados, porém a geometria pode também variar dentro das fileiras de tubos aletados.

Os tubos aletados têm em cada caso duas aberturas diametralmente opostas por canal de aletas no exterior dos tubos formando-os nos canais entre as aletas; estas aberturas são localizadas nas posições que são mais próximas do respectivo tubo aletado adjacente da fileira de tubos aletados. A corrente de gás compreendendo oxigênio é injetado através destas aberturas nos canais entre as aletas e dentro da corrente de gás de alimentação. Desta maneira, um grande número de câmaras de mistura de pequena escala, tendo uma alta turbulência, é assim tomada disponível nos canais, em particular no caso de aletas cortadas para formar segmentos, com este efeito senso capaz de serem aumentadas mais por ajuste inclinado dos segmentos de aleta. Uma excelente qualidade de mistura na faixa micrônica é conseguida desta maneira.

Um tubo de ligação tendo aberturas de efluxo dispostas em intervalos apropriados no exterior, preferivelmente em cada caso duas aberturas dispostas diametralmente opostas entre si, podem em cada caso ser vantajosamente providas no interior dos tubos aletados, a fim de predistribuir a corrente de gás compreendendo oxigênio através da extensão do tubo e, assim, também assegurar uma temperatura grandemente equalizada deste.

A corrente de gás compreendendo oxigênio é preferivelmente introduzida uniformemente dentro dos tubos aletados via uma linha de anéis como um distribuidor principal e, particularmente preferível, via duas linhas de anéis em cada sua extremidade.

As fileiras de tubos aletados são precedidas por uma placa perfurada, que é igualmente disposta perpendicular à direção de influxo da corrente de gás compreendendo oxigênio e, assim, essencialmente em um círculo concêntrico com as fileiras de tubos aletados.

A placa perfurada a montante tem aberturas cuja área total, baseada na área de seção transversal do influxo da corrente de gás compreendendo oxigênio, é preferivelmente menor do que ou igual a 0,5, em particular menor do que ou igual a 0,3.

A placa perfurada a montante é vantajosamente localizada a uma distância da face de influxo da primeira fileira de tubos aletados, que corresponde a de sete a vinte vezes o diâmetro das aberturas da placa perfurada a montante.

O diâmetro das aberturas da placa perfurada a montante é vantajosamente menor do que metade do espaço livre das aletas entre duas voltas sucessivas.

O dispositivo de mistura tem uma segunda placa perfurada, que é localizada a jusante na direção do e fluxo do dispositivo e tem aberturas cujo diâmetro é maior do que ou igual ao diâmetro da placa perfurada a montante.

A espessura das duas placas perfuradas, isto é, a placa perfurada a montante e a placa perfurada a jusante, com base no diâmetro das aberturas das placas perfuradas, é preferivelmente na faixa de 0,75 a 2,0.

A placa perfurada a jusante é vantajosamente disposta em uma distância de 0,75 a 2,0 vezes o diâmetro dos tubos aletados da última fileira de tubos aletados do plano de efluxo da última fileira de tubos aletados.

A placa perfurada a jusante é vantajosamente localizada em uma distância correspondendo a de 5 a 20 vezes o diâmetro das aberturas da placa perfurada a jusante a partir da entrada para dentro do leito catalisador móvel.

O material para todas as regiões do reator que entram em contato com a mistura de gás de reação, em particular dos tubos aletados e das placas perfuradas e também a parede interna do reator, é preferivelmente aço não de carburação.

O dispositivo de mistura é disposto essencialmente transversal à direção de fluxo da corrente de gás compreendendo oxigênio. Isto significa que a corrente de gás compreendendo oxigênio é introduzida perpendicular à face principal do dispositivo de mistura, que, no caso de reatores de fluxo 15 radial, é curvada. Entretanto, o termo essencialmente perpendicular também abrange desvios dos normais de ± 5o ou ± IO0 ou mesmo ± 30°.

O dispositivo de mistura pode, em profundidades de construção, isto é, uma distância entre a placa perfurada a montante e a placa perfurada a jusante na faixa de 100 a 200 mm, obter excelente, virtualmente 20 100%, mistura com uma queda de pressão para a corrente de gás de alimentação da ordem de 20 mbar e uma queda de pressão para a corrente compreendendo oxigênio, que, por razões de segurança somente, tem que ser pelo menos sob pressão ligeiramente superatmosférica, na faixa de cerca de 50 a 100 mbar.

Um número extremamente grande de pontos de injeção da

corrente de gás de alimentação para dentro da corrente de gás compreendendo oxigênio, da ordem de 10.000 pontos de injeção por m , é conseguido.

A invenção também provê um processo para realizar oxidesidrogenação contínua em um reator como descrito acima. A corrente de gás de alimentação de hidrocarbonetos saturados pode ser, em particular, uma corrente de gás compreendendo propano ou butano.

Uma corrente de gás compreendendo oxigênio, em particular ar ou oxigênio de grau técnico, é injetada continuamente dentro da corrente de gás de alimentação via o dispositivo de mistura. Uma mistura de gás de reação que compreende, em particular, hidrocarbonetos saturados não reagidos, junto com as correspondentes olefmas e hidrogênio, é formada no final da primeira seção de reator e esta flui como corrente de gás de alimentação para dentro da próxima seção de reator, onde uma outra corrente de gás compreendendo oxigênio é injetada continuamente. Este procedimento é repetido até a mistura de gás de reação deixar a última seção do reator. Aqui, a conversão dos hidrocarbonetos saturados, mesmo após a última seção de reator, é incompleta e é, por exemplo, na região de cerca de 30%.

Em uma forma de realização particular, uma subcorrente da mistura de gás de reação é misturada com corrente de gás de alimentação fresca, compreendendo hidrocarbonetos saturados e reciclada para o reator, dentro da primeira seção de reator. A subcorrente restante da mistura de gás de reação é retirada como corrente de produto.

Em uma outra forma de realização preferida, a mistura de gás de reação deixando a última seção do reator pode ser usada para integração de calor ao ser usada para preaquecer a corrente de gás de alimentação compreendendo hidrocarbonetos saturados, por troca indireta de calor.

O reator e o processo exibem, em particular, um fluxo totalmente contínuo da mistura de gás de reação, a fim de que uma composição de produto uniforme e constante durante o tempo seja conseguida.

A regeneração do catalisador é igualmente efetuada continuamente em um pequeno aparelho, especificamente projetado para esta finalidade e é significativamente mais simples do que a regeneração do catalisador nos processos da arte anterior com regeneração do catalisador exaurido no reator de oxidesidrogenação, para o que uma complicada seqüência de etapas de regeneração, incluindo desvio, despressurização, 5 jateamento, queima, tomar inerte, repressurização e desvio, é necessária e o catalisador é, portanto, exposto a mudanças de temperatura e pressão extremamente variantes em rápida sucessão.

Uma vantagem de custo de capital da ordem de 40% e uma composição uniforme da corrente de produto retirada pode ser conseguida pelo modo de operação de acordo com a presente invenção.

A invenção é ilustrada abaixo com o auxílio de um desenho.

No desenho:

A Figura 1 mostra um segmento de uma seção através de um reator de acordo com a presente invenção, tendo uma direção de fluxo da corrente de gás de alimentação de dentro para fora,

A Figura 2A mostra um detalhe de um tubo aletado, com representação de uma aleta individual e os procedimentos para produzi-la na Figura 2B e uma seção transversal através de um tubo aletado da figura 2C,

A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de um tubo

aletado,

A Figura 4 mostra uma seção longitudinal através de uma forma de realização preferida de um tubo aletado, com representação de uma seção transversal da figura 4B,

A Figura 5 mostra uma seção longitudinal através de uma forma de realização de um reator de acordo com a presente invenção,

A Figura 6 mostra uma seção longitudinal através de uma outra forma de realização de um reator de acordo com a presente invenção, com recirculação de uma subcorrente da corrente de gás produto, e

A Figura 7 mostra uma seção longitudinal através de uma outra forma de realização de um reator de acordo com a presente invenção, com preaquecimento da corrente de gás de alimentação por meio da corrente de gás produto.

Nas figuras, numerais de referência idênticos indicam aspectos idênticos ou correspondentes.

A Figura 1 mostra um segmento de uma seção transversal através de uma primeira forma de realização de um reator 1 de acordo com a presente invenção, com introdução de uma corrente de gás de alimentação 2 via o interior do reator e efluxo desta na parede externa do reator. A corrente 10 de gás de alimentação 2 colide perpendicularmente em um dispositivo de mistura 12, compreendendo duas fileiras de tubos aletados 19, que são dispostas de modo que os tubos são localizados próximo das aberturas da outra fileira e são precedidos na direção de fluxo por uma primeira placa perfurada 17 e são seguidos por uma segunda placa perfurada 18. As duas 15 fileiras de tubos aletados 19 e a placa perfurada a montante 17 e a placa perfurada a jusante 18 são dispostas em círculos concêntricos. A mistura de gás de reação que foi premisturada no dispositivo de mistura 12 subsequentemente flui através do leito catalisador móvel 4.

As Figuras 2A a 2C mostram detalhes de tubos aletados 19 20 tendo aberturas 14 que são dispostas diametralmente opostas entre si nos canais 15 entre as aletas 16 dos tubos aletados 19. Aqui, a Figura 2B mostra uma aleta 16, que é dividida por cortes até uma base de aleta 21 em segmentos 20 e a figura 2C mostra uma seção transversal através de um tubo aletado 19 com tubo 13, canais 15 e segmentos 20.

A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de um tubo

aletado com o tubo 13 e aleta helicoidal 16 que é dividido, com exceção de uma base de aleta contínua 21, em segmentos 20.

A Figura 4A mostra uma seção longitudinal através de um tubo aletado 19 com tubo 13 e aletas 16, com aberturas 14 nos canais 15 entre as aletas 16 dos tubos aletados 19. No interior do tubo há um tubo de encaixe central concêntrico 24, que distribui a corrente de gás compreendendo oxigênio 3 na direção longitudinal do tubo aletado 13 por meio das aberturas 25, que são dispostas diametralmente opostas entre si e podem ser vistas na 5 representação em seção transversal no plano D-B da figura 4B. Na figura 4A, uma extremidade do tubo aletado 19 é provida com um distribuidor em anel

26 para a corrente de gás compreendendo oxigênio 3.

A Figura 5 mostra uma seção longitudinal através de uma forma de realização de um reator 1 de acordo com a presente invenção, tendo 10 quatro seções de reator dispostas em cima uma das outra. A corrente de gás compreendendo oxigênio 3 é injetada dentro da corrente de gás de alimentação 2 via o espaço interno dos tubos aletados 19. A corrente de gás de alimentação 2, compreendendo hidrocarboneto saturado, é alimentada dentro do espaço interno central 7 da primeira seção de reator 9 e escoa via 15 um dispositivo de mistura 12, compreendendo tubos aletados 19 e uma placa perfurada 17 a montante destes e uma placa perfurada a jusante 18 através de um catalisador de leito móvel 4 instalado cilindricamente entre dispositivos de retenção concentricamente cilíndricos 5 e 6. A primeira seção de reator 9 é ligada em sub-regiões, isto é, na região do espaço interno central 7, por uma 20 placa defletora em formato de disco 10, a fim de que a mistura de gás de reação, deixando a primeira seção de reator 9, escoa, via o espaço intermediário 8 da parede interna do reator, para dentro da segunda seção de reator 9 localizada acima dele. Na segunda seção de reator 9, o dispositivo de mistura 12 é mais uma vez localizado a montante do leito catalisador móvel 4, 25 isto é, neste caso concentricamente fora do leito catalisador móvel. A segunda seção de reator 9 é separada por meio de placas defletoras anulares 11 na região do espaço intermediário 8 na parede interna do reator, a partir da terceira seção de reator 9. A seqüência de placas de deflexão conformadas em disco IOe placas defletoras anulares 11 altema-se de modo que a terceira seção de reator 9 seja novamente ligada no topo por uma placa defletora conformada em disco IOea quarta seção de reator 9 é correspondentemente limitada por uma placa defletora anular 11.

A Figura 6 mostra uma seção longitudinal através de uma outra forma de realização de um reator de acordo com a presente invenção com recirculação de uma subcorrente da corrente de gás produto.

A forma de realização da figura 7 adicionalmente tem um trocador de calor para integração de calor na região de reator superior, de modo que o gás produto quente pré aquece a corrente de gás de alimentação 2 compreendendo hidrocarbonetos saturados. Lista de numerais de referência

1 reator 2 corrente de gás de alimentação 3 corrente de gás compreendendo oxigênio 4 leito catalisador móvel 5,6 dispositivos de retenção cilíndricos concêntricos 7 espaço interno central 8 espaço intermediário na parede interna do reator 9 seção de reator 10 placas defletora conformadas em disco 11 placas defletoras anulares 12 dispositivo de mistura 13 tubos 14 aberturas 15 canais 16 aletas 17 placa perfurada a montante 18 placa perfurada a jusante 19 tubos aletados 20 segmentos 21 base de aleta 22 aberturas em 17 23 aberturas em 18 24 tubo de encaixe central 25 aberturas em 24 26 distribuidor em anel

Claims

1. Reator (1) para realizar uma oxidesidrogenação contínua de uma corrente de gás de alimentação (2) de hidrocarbonetos saturados após premistura com uma corrente de gás compreendendo oxigênio (3) através de um leito catalisador móvel (4), que é introduzido na direção longitudinal do reator entre dois dispositivos de retenção cilíndricos concêntricos (5, 6), a fim de deixar um espaço interno central (7) e um espaço intermediário 8 entre o leito catalisador móvel (4) e a parede interna do reator, para fornecer uma mistura de gás de reação, dito reator caracterizado pelo fato de que o reator (I) duas ou mais seções de reator (9), que são separadas entre si por placas defletoras conformadas em disco (10) dispostas alternativamente no espaço interno central (7) e divididas em sub-regiões por placas defletoras anulares (II) dispostas no espaço intermediário entre o leito catalisador móvel (4) e a parede interna do reator, em cada caso com um dispositivo de mistura (12) que é localizado a montante do leito catalisador móvel (4) na direção do fluxo da mistura de gás de reação e compreendendo os seguintes elementos: -dois ou três fileiras dispostas atrás uma da outra de tubos (13), que têm geradores de turbulência em seu lado externo e constringem a seção transversal do fluxo da corrente de gás de alimentação (2) para de lAa 1/10 da seção transversal de fluxo livre, com a corrente de gás compreendendo oxigênio (3) sendo passada através dos espaços internos dos tubos (13) e sendo injetada via aberturas (14) nos tubos (13) dentro da corrente de gás de alimentação (2) e -uma placa perfurada (17) a montante dos tubos (13) e uma placa perfurada (18) a jusante dos tubos (13).

2. Reator (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os tubos (13), providos com geradores de turbulência, serem tubos aletados (19) e as aberturas (14) serem dispostas nos canais (15) entre as aletas (16) dos tubos aletados (19).

3. Reator de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de ter geradores de turbulência em seu lado externo, em que de 2 a 8 seções de reator (9), preferivelmente quatro seções de reator (9), são providas.

4. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de os tubos aletados (19) constringirem a seção transversal de fluxo livre para a corrente de gás de alimentação (2) de 1/3 para1/6 do tamanho original.

5. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a4, caracterizado pelo fato de os tubos aletados (19) serem formados por tubos (19) que têm um exterior cilíndrico e têm aletas (16) que consistem de tiras alongadas e são soldadas ao longo de uma borda longitudinal da tira em um modo em espiral sobre o exterior do tubo e são cortadas, com exceção de uma base de aleta (21) para formar segmentos (20).

6. Reator (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de os segmentos (20) serem girados em um ângulo em relação à base aletada (21).

7. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de os tubos aletados (19) terem de 100 a 300 voltas das aletas (9) por extensão de metro do tubo aletado (19).

8. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de o diâmetro externo dos tubos (13) ser na faixa de 25 a 150 mm, preferivelmente na faixa de 20 a 50 mm.

9. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de a relação da altura das aletas (16) para o diâmetro externo dos tubos (13) ser na faixa de 1/10 a 1A

10. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações1a 9, caracterizado pelo fato de a espessura das aletas (16) ser na faixa de 0,3 a 1,5 mm e a largura dos segmentos (13) ser na faixa de 3 a 12 mm, preferivelmente na faixa de 4 a 8 mm.

11. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de a segunda fileira de tubos aletados (19) ser disposta de modo que os tubos sejam localizados próximos das aberturas da primeira fileira de tubos aletados (19).

12. Reator (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de ter três fileiras de tubos aletados (19), com a terceira fileira de tubos aletados (19) sendo disposta de modo que os tubos fiquem próximos das aberturas da segunda fileira de tubos aletados (19).

13. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de ter em cada caso duas aberturas (14) por canal (15) entre as aletas (16) dos tubos aletados (19), em posições diametralmente opostas nos canais (15), com a distância mínima ao tubo aletado adjacente (19) da fileira de tubos aletados.

14. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 13, caracterizado pelo fato de a placa perfurada a montante (17) ser disposta em uma distância correspondendo a de 7 a 20 vezes o diâmetro das aberturas (22) da placa perfurada a montante (17) a partir do plano de influxo da primeira fileira de tubos aletados (19) para a corrente de gás de alimentação (2).

15. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de o diâmetro das aberturas (22) na placa perfurada a montante (17), ser menor do que metade do espaço livre das aletas (16) entre duas voltas sucessivas.

16. Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de a relação de abertura na placa perfurada a montante (17) definida como a soma das áreas livres das aberturas (22) da placa perfurada a montante (17), com base na área de seção transversal total perpendicular à direção de influxo da corrente de gás de alimentação (2) para dentro do dispositivo de mistura (12) ser < 0,5, preferivelmente < 0,3.

17.Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações1a 16, caracterizado pelo fato de a relação da espessura de placa perfurada para o diâmetro das aberturas (22, 23) na placa perfurada (17, 18) ser na faixa de 0,75 a 2,0.

18.Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a17, caracterizado pelo fato de a placa perfurada a jusante (18) ser localizada em uma distância de 0,5 a 2 vezes o diâmetro dos tubos aletados (19) da última fileira de tubos aletados (19) a partir do plano de efluxo dos tubos aletados (19).

19.Reator (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações1a 18, caracterizado pelo fato de o diâmetro das aberturas (23) da placa perfurada a jusante (18) ser maior do que ou igual ao diâmetro das aberturas (22) da placa perfurada a montante (17).

20. Reator (2) de acordo com qualquer uma das reivindicações1 a 19, caracterizado pelo fato de a distância da placa perfurada a jusante (18) para a entrada da mistura de reação para dentro do leito catalisador fixo (4) corresponder a de 5 a 20 vezes o diâmetro das aberturas (23) da placa perfurada a jusante (18).

21.Processo para realizar uma oxidesidrogenação contínua de uma corrente de gás de alimentação (2) de hidrocarbonetos saturados, dito processo caracterizado pelo fato de ser realizado em um reator como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 20.

22.Processo de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de a corrente de gás de alimentação (2) ser uma corrente de gás compreendendo propano ou butano.

23.Processo de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de a corrente de gás compreendendo oxigênio (3) ser ar um oxigênio de grau técnico.

24.Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações .21 a 23, caracterizado pelo fato de uma subcorrente da mistura de gás de reação da última seção de reator (9) na direção de fluxo ser reciclada para dentro da primeira seção de reator (9).

25.Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 21a 24, caracterizado pelo fato de a corrente de gás de alimentação (2) ser preaquecida por transferência indireta de calor da mistura de gás de reação deixando a última seção de reator (9).