BRPI0814196B1 - Process to perform an endothermic reaction, reactor to perform the process and its use - Google Patents

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA EXECUTAR UMA REAÇÃO ENDOTÉRMICA, REATOR PARA EXECUTAR O PROCESSO E SEU USO". A presente invenção refere-se a um processo para executar uma reação endotérmica em um reator contendo tubos de catalisador, os tubos de catalisador contendo um catalisador que promove a reação endotérmica. O documento DE-10229661-A descreve um processo para a desi-drogenação de alcanos, que é um exemplo de uma reação de equilíbrio endotérmica. Este documento descreve um processo no qual tubos contendo um catalisador são aquecidos por queimadores posicionados entre os tubos. Com o controle do calor produzido pelos queimadores, um perfil de temperatura desejada ao longo do comprimento dos tubos é considerado como sendo imposto para alcançar uma alta taxa contínua de seletividade e conversão. Entretanto, nenhuma descrição concreta é fornecida de quanto isto deve ser feito na prática. Adicionalmente, o uso de queimadores nas proximidades dos tubos de catalisador ocasiona o aquecimento irradiante dos tubos, o que pode dar origem a pontos quentes, exigindo material de tubo resistente à alta temperatura de alto custo e ocasionando a formação local de coque que irá necessitar de frequente regeneração do catalisador e que poderá ocasionar a obstrução dos tubos. Como um problema adicional associado com a alta temperatura local, podem ocorrer reações colaterais indesejadas adicionais. O objetivo da presente invenção é o de prover um processo para executar uma reação de equilíbrio endotérmica que produza um perfil de temperatura favorável ao longo dos tubos de reação, impedindo pontos quentes locais. O objetivo é alcançado, de acordo com a invenção, pelo fato de o processo compreender as etapas de pôr o catalisador contido nos tubos de catalisador em contato com um fluxo de alimentação que passa através dos canais de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída, de pôr uma superfície externa dos tubos de catalisador em contato com um fluxo de um meio de aquecimento apresentando uma temperatura de aquecimento inicial e fluindo cossimultaneamente com o fluxo de alimentações pa- ra aquecer a superfície por convecção, de misturar pelo menos parte do meio de aquecimento depois de ter ficado em contato com os tubos de catalisador com um fluxo de meio de aquecimento forte apresentando uma temperatura inicial mais alta do que a temperatura de aquecimento inicial para formar o meio de aquecimento cossimultâneo apresentando a temperatura de aquecimento inicial.Report of the Invention Patent for "PROCESS FOR CARRYING OUT AN ENDOTHERMIC REACTION, REACTOR FOR CARRYING OUT THE PROCESS AND ITS USE". The present invention relates to a process for performing an endothermic reaction in a reactor containing catalyst tubes, the catalyst tubes containing a catalyst that promotes the endothermic reaction. DE-10229661-A describes a process for the dehydrogenation of alkanes, which is an example of an endothermic equilibrium reaction. This document describes a process in which pipes containing a catalyst are heated by burners positioned between the pipes. By controlling the heat produced by the burners, a desired temperature profile along the length of the tubes is considered to be imposed to achieve a continuous high rate of selectivity and conversion. However, no concrete description is provided of how much this should be done in practice. Additionally, the use of burners in the vicinity of the catalyst pipes causes radiant heating of the pipes, which can give rise to hot spots, requiring high cost high temperature resistant pipe material and causing local coke formation which will require frequent catalyst regeneration which may lead to clogging of the pipes. As an additional problem associated with high local temperature, additional unwanted side reactions may occur. The object of the present invention is to provide a process for performing an endothermic equilibrium reaction that produces a favorable temperature profile along the reaction tubes, preventing local hot spots. The objective is achieved according to the invention in that the process comprises the steps of bringing the catalyst contained in the catalyst tubes into contact with a feed stream passing through the channels from an inlet end to an outlet end. , of contacting an external surface of the catalyst tubes with a flow of a heating medium having an initial heating temperature and flowing co-simultaneously with the feed stream to heat the surface by convection, of mixing at least part of the medium. after contacting the catalyst tubes with a strong heating medium flow having a higher initial temperature than the initial heating temperature to form the cosimultaneous heating medium having the initial heating temperature.

Com o uso de aquecimento convectivo dos tubos em combinação com a recirculação parcial do meio de aquecimento, uma temperatura de aquecimento inicial pode ser garantida, a qual está abaixo de um nível máximo, de modo que materiais comuns e de custo mais baixo, tal como aço inoxidável, possam ser usados para os tubos. O presente processo permite o controle da taxa de fluxo e da temperatura de aquecimento inicial do meio de aquecimento independentemente, de modo que o perfil de temperatura ao longo dos tubos possa ser controlado com muita precisão. Além disso, a dita taxa de fluxo e a dita temperatura de aquecimento inicial em combinação com as dimensões do tubo podem ser escolhidas de tal modo que um perfil de temperatura axial ao longo dos tubos possa ser alcançado. O catalisador contido nos tubos de catalisador é posto em contato com um fluxo de alimentação que passa através dos tubos de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída. Com o percurso através dos tubos, a alimentação será convertida no produto desejado.By using convective pipe heating in combination with partial recirculation of the heating medium, an initial heating temperature can be guaranteed which is below a maximum level so that common and lower cost materials such as stainless steel can be used for the pipes. The present process allows the control of the flow rate and the initial heating temperature of the heating medium independently, so that the temperature profile along the pipes can be very precisely controlled. In addition, said flow rate and said initial heating temperature in combination with tube dimensions may be chosen such that an axial temperature profile along the tubes can be achieved. The catalyst contained in the catalyst tubes is contacted with a feed stream passing through the tubes from an inlet end to an outlet end. With the path through the tubes, the feed will be converted to the desired product.

Preferivelmente, o fluxo de alimentação é submetido a uma queda de pressão crítica na extremidade de entrada de cada tubo. Isto impede diferentes taxas de fluxo de alimentação através de diferentes tubos. Taxas de fluxo mais baixas em alguns tubos irão ocasionar temperaturas mais altas nesses tubos, potencialmente até temperaturas altas indesejadas causando a degradação do catalisador e reações colaterais indesejadas nesses tubos. A formação de coque é uma destas reações colaterais indesejadas e irá adicionalmente diminuir a taxa de fluxo e finalmente ocasionar a obstrução desse tubo.Preferably, the feed stream is subjected to a critical pressure drop at the inlet end of each tube. This prevents different rates of feed flow through different tubes. Lower flow rates in some tubes will cause higher temperatures in these tubes, potentially even unwanted high temperatures causing catalyst degradation and unwanted side reactions in these tubes. Coke formation is one of these unwanted side reactions and will additionally slow down the flow rate and ultimately cause the tube to clog.

Catalisadores aplicáveis no processo, de acordo com a invenção, são essencialmente catalisadores particulados, que preferivelmente estão presentes como um estrato nos tubos. A seguir, será assumido que os tubos de reator correm verticalmente e os fluxos cossimultâneos de alimentações e o meio de aquecimento correm na direção ascendente a partir da parte inferior, indicada como fundo ou entrada, para a parte mais alta dos tubos, topo ou saída. Também é possível executar o processo da invenção com os ditos fluxos correndo cossimultâneos em uma direção descendente ou aplicar um reator no qual os tubos correm horizontalmente ou em um ângulo com o plano horizontal. A temperatura de aquecimento inicial do meio de aquecimento é consideravelmente mais alta do que a temperatura da alimentação que entra nos tubos de catalisador. A entalpia do meio de aquecimento será suficiente para compensar o calor consumido pela reação endotérmica da alimentação e para aquecer a mistura de alimentação/produto nos tubos. A diferença de temperatura entre o meio de aquecimento e os conteúdos dos tubos é a força de acionamento para esta troca de calor. Esta diferença irá diminuir ao longo dos tubos da entrada para a saída e de modo que a taxa de transferência de calor diminua da entrada para a saída. Uma vez que a quantidade restante de alimentação não-convertida irá também diminuir da entrada para a saída também é exigido menos calor de compensação. Preferivelmente, a taxa de fluxo e a temperatura inicial do meio de aquecimento são escolhidas de tal modo que a temperatura dos conteúdos do tubo diminuam ao longo do tubo do fundo para o topo e, mais preferivelmente, sejam escolhidas de tal modo que a dita temperatura continuamente aumente ao longo dos tubos. A taxa de fluxo e a temperatura inicial do meio de aquecimento serão escolhidas de tal modo que a temperatura das paredes do tubo e os conteúdos do tubo em sua extremidade de saída permaneçam abaixo de uma temperatura onde podem ocorrer a alimentação ou a decomposição do produto, a formação de coque e outras reações colaterais indesejadas.Process-applicable catalysts according to the invention are essentially particulate catalysts, which are preferably present as a layer in the tubes. Thereafter, it will be assumed that the reactor tubes run vertically and the cosine simultaneous flows of feeds and the heating medium flow upwards from the bottom, indicated as bottom or inlet, to the top of the tubes, top or outlet. . It is also possible to carry out the process of the invention with said flows running co-simultaneous in a downward direction or to apply a reactor in which the tubes run horizontally or at an angle to the horizontal plane. The initial heating temperature of the heating medium is considerably higher than the temperature of the feed entering the catalyst tubes. The enthalpy of the heating medium will be sufficient to compensate for the heat consumed by the endothermic feed reaction and to heat the feed / product mixture in the tubes. The temperature difference between the heating medium and the tube contents is the driving force for this heat exchange. This difference will decrease along the inlet to outlet pipes and so that the heat transfer rate will decrease from inlet to outlet. Since the remaining amount of unconverted power will also decrease from input to output, less compensation heat is also required. Preferably, the flow rate and the initial temperature of the heating medium are chosen such that the temperature of the tube contents decreases along the bottom to top tube and more preferably is chosen such that said temperature. continuously increase along the tubes. The flow rate and the initial temperature of the heating medium will be chosen such that the temperature of the tube walls and the tube contents at its outlet end remain below a temperature where product feeding or decomposition may occur, coke formation and other unwanted side reactions.

No processo, de acordo com a invenção, a reação na entrada dos tubos irá correr em uma taxa elevada devido à presença da quantidade mais alta de alimentação não-convertida. A alta temperatura inicial do meio de aquecimento irá compensar o calor consumido e até mesmo elevar a temperatura dos conteúdos do tubo. Devido ao aquecimento contínuo adicional ao longo do comprimento do tubo, a reação estritamente segue a conversão de equilíbrio crescente, resultando na alta conversão da alimentação na extremidade de saída. A temperatura mais alta que o catalisador pode suportar, de fato, é o fator limitante principal em alcançar a total conversão. No presente processo, a parte principal da alimentação já é convertida em temperatura relativamente baixa e a seletividade da reação aparentou ser alta.In the process according to the invention, the reaction at the inlet of the pipes will run at a high rate due to the presence of the highest amount of unconverted feed. The high initial temperature of the heating medium will compensate for the heat consumed and even raise the temperature of the tube contents. Due to the additional continuous heating over the length of the tube, the reaction strictly follows the increasing equilibrium conversion, resulting in the high feed conversion at the outlet end. The higher temperature the catalyst can withstand, in fact, is the main limiting factor in achieving full conversion. In the present process, the main part of the feed is already converted to relatively low temperature and the selectivity of the reaction appeared to be high.

Também com uma escolha adequada da temperatura de aquecimento inicial e da taxa de fluxo, pode ser alcançada uma situação na qual a temperatura das paredes do tubo é aproximadamente constante sobre a maior parte de seu comprimento.Also with a suitable choice of initial heating temperature and flow rate, a situation can be achieved in which the temperature of the pipe walls is approximately constant over most of its length.

Preferivelmente, as alimentações são preaquecidas a uma temperatura mínima necessária para que o catalisador fique ativo antes de ser colocado em contato com o catalisador. Esta temperatura faz com que a reação comece a correr já em uma alta taxa na extremidade de entrada, a taxa sendo impulsionada pela distância para o equilíbrio na temperatura de controle e com menos risco de reações colaterais indesejadas do que em uma temperatura de entrada mais alta. Com o movimento ascendente, a temperatura da alimentação, gradualmente misturada com uma quantidade maior de produto formado, e do catalisador irá aumentar por meio da troca de calor com o meio de aquecimento, esta elevação de temperatura favorecendo a taxa de reação, mesmo na medida em que a reação foi considerada como seguindo a conversão de equilíbrio crescente com o aumento da temperatura, conferindo uma ótima conversão total.Preferably, the feeds are preheated to a minimum temperature necessary for the catalyst to be active before being in contact with the catalyst. This temperature causes the reaction to start already running at a high rate at the inlet end, the rate being driven by the distance to equilibrium at the control temperature and with less risk of unwanted side reactions than at a higher inlet temperature. . With the upward movement, the feed temperature, gradually mixed with a larger amount of product formed, and the catalyst will increase by heat exchange with the heating medium, this temperature rise favoring the reaction rate even as where the reaction was considered to follow the increasing equilibrium conversion with increasing temperature, giving an optimal total conversion.

Foi considerado que a eficiência de conversão do processo poderá ser até intensificada, quando os tubos de catalisador do fundo para o topo forem enchidos com camadas de pelo menos dois catalisadores diferentes, onde o catalisador mais próximo ao fundo é selecionado para sua atividade relativamente alta, enquanto uma resistência de temperatura relativamente mais baixa ou um nível relativamente baixo de outra propriedade de catalisador dependente da temperatura pode ser aceito, e o catalisador mais próximo do topo é selecionado para sua resistência de temperatura relativamente alta ou um nível relativamente alto de outra propriedade de catalisador dependente da temperatura, enquanto uma atividade relativamente inferior pode ser aceita. Se forem usadas mais de duas camadas de catalisador, a resistência de temperatura ou o nível de outra propriedade de catalisador dependente da temperatura das camadas irá aumentar do fundo para o topo, se for inevitável aceitar alguns decréscimos em sua atividade do fundo para o topo. Isto permite um ótimo uso do perfil de temperatura controlado ao longo dos tubos, obtendo a conversão mais alta possível e possivelmente também a seletividade. A relatividade é usada aqui com relação às camadas adjacentes. A faixa de temperatura controlada sobre os tubos permite a aplicação de catalisadores sensíveis ao calor no processo de acordo com a invenção. Em toda a parte, o processo, de acordo com a invenção, protege a alta atividade catalítica por um longo período.It has been found that the conversion efficiency of the process may even be enhanced when bottom-to-top catalyst tubes are filled with layers of at least two different catalysts, where the nearest bottom catalyst is selected for its relatively high activity, whereas a relatively lower temperature resistance or a relatively low level of another temperature dependent catalyst property may be accepted, and the nearest top catalyst is selected for its relatively high temperature resistance or a relatively high level of another temperature property. temperature-dependent catalyst, while relatively lower activity may be accepted. If more than two catalyst layers are used, the temperature resistance or level of another temperature-dependent catalyst property of the layers will increase from bottom to top, if some decreases in their bottom-to-top activity are inevitable. This allows optimal use of the temperature controlled profile along the pipes, obtaining the highest possible conversion and possibly also selectivity. Relativity is used here with respect to adjacent layers. The controlled temperature range over the pipes allows the application of heat sensitive catalysts in the process according to the invention. Everywhere the process according to the invention protects the high catalytic activity for a long period.

Para aperfeiçoar a seletividade de conversão e o ciclo vital do catalisador, o fluxo de alimentação pode ser diluído com um gás inerte, por exemplo, com dióxido de carbono, nitrogênio ou vapor, o vapor sendo o preferido. Se diluído, a taxa de diluição irá depender da reação executada nos tubos e, na prática, irá variar de 0,1 ou 2 a 12 rnols de gás inerte por alimentação de mol.To improve the conversion selectivity and catalyst life cycle, the feed stream may be diluted with an inert gas, for example carbon dioxide, nitrogen or steam, steam being preferred. If diluted, the dilution rate will depend on the reaction performed on the tubes and in practice will range from 0.1 or 2 to 12 mmol inert gas per mol feed.

Também é possível acrescentar de 0,01 a 1 mol de H2 por mol por alimentação de mol em vez de um gás inerte, por exemplo, quando o catalisador usado não for compatível com os gases inertes. O meio de aquecimento, que flui ao longo dos tubos, irá transferir calor para as paredes dos tubos, que, por sua vez, irão transferir o calor para o catalisador e a alimentação. Quando este fluxo de meio de aquecimento alcançar 0 topo dos tubos, ele terá sido resfriado da temperatura de aquecimento inicial para uma temperatura mais baixa. Conforme descrito posteriormente, parte da energia de calor ainda presente no meio poderá ser usada para gerar vapor ou para outras finalidades de integração de calor do processo, 0 que irá resfriar 0 meio ainda mais. Pelo menos parte do meio resfriado será recirculada para controlar a temperatura de aquecimento inicial do meio de aquecimento. Isto pode ser feito com a mistura do meio de aquecimento recém-gerado, por exemplo, gás de combustão de um queimador ou vapor forte. Este meio forte terá geralmente uma temperatura mais alta do que a temperatura de aquecimento inicial. Com a mistura do mesmo com uma quantidade controlada do meio de aquecimento, que foi resfriado por ter sido posto em contato com os tubos de catalisador, e opcionalmente também por meio de uma troca de calor adicional, por exemplo, para gerar vapor, o meio de calor cossimultâneo forte é formado apresentando a temperatura de aquecimento inicial desejada.It is also possible to add from 0.01 to 1 mol of H2 per mol per mol feed instead of an inert gas, for example when the catalyst used is not compatible with inert gases. The heating medium, which flows along the pipes, will transfer heat to the pipe walls, which in turn will transfer heat to the catalyst and the feed. When this flow of heating medium reaches the top of the tubes, it will have been cooled from the initial heating temperature to a lower temperature. As described later, some of the heat energy still present in the medium may be used to generate steam or for other process heat integration purposes, which will cool the medium further. At least part of the cooled medium will be recirculated to control the initial heating temperature of the heating medium. This can be done by mixing the newly generated heating medium, for example flue gas from a burner or strong steam. This strong medium will generally have a higher temperature than the initial heating temperature. By mixing it with a controlled amount of the heating medium, which has been cooled by being brought into contact with the catalyst tubes, and optionally also by an additional heat exchange, for example to generate steam, the medium Strong cosimultaneous heat is formed having the desired initial heating temperature.

Outra maneira de se alcançar a temperatura de aquecimento inicial desejada, aplicável quando o meio de aquecimento forte for gerado por um queimador, é a de aplicar o meio de aquecimento resfriado recircula-do através do queimador para misturá-lo com o gás de combustão imediatamente quando ele for gerado pela combustão. O meio de aquecimento forte pode ser vapor, mas preferivelmente o meio de aquecimento forte consiste em gases de combustão provenientes de um queimador, por exemplo, um queimador de gás ou óleo. A quantidade de gases de combustão produzida por tal queimador pode ser facilmente controlada, o que permite a versatilidade na relação de meio de aquecimento forte - meio de aquecimento resfriado recirculado a fim de obter o meio de aquecimento com a temperatura de aquecimento inicial desejada e a taxa de fluxo para o contato com os tubos de catalisador novamente. O processo, de acordo com a invenção, permite manter a temperatura ao longo de todo o comprimento dos tubos entre uma temperatura máxima onde podem ocorrer a degradação do catalisador e reações colaterais indesejadas e uma temperatura mínima exigida para que a reação corra em uma velocidade aceitável.Another way to achieve the desired initial heating temperature, applicable when strong heating medium is generated by a burner, is to apply the cooled heating medium recirculated through the burner to mix it with the flue gas immediately. when it is generated by combustion. The strong heating medium may be steam, but preferably the strong heating medium consists of flue gases from a burner, for example a gas or oil burner. The amount of flue gas produced by such a burner can be easily controlled, which allows for versatility in the ratio of strong heating medium to recirculated cooled heating medium in order to obtain the heating medium with the desired initial heating temperature and temperature. flow rate for contact with catalyst tubes again. The process according to the invention allows the temperature to be maintained over the entire length of the pipes between a maximum temperature where catalyst degradation and undesirable side reactions can occur and a minimum temperature required for the reaction to run at an acceptable speed. .

No processo, de acordo com a invenção, a quantidade de gases quentes do queimador e a quantidade de meio de aquecimento consumido recirculado mais frio podem ser independentemente controladas. Isto ocasiona uma grande versatilidade tanto na taxa de fluxo como na temperatura inicial do meio de aquecimento independentemente, permitindo o controle do perfil de troca de calor ao longo do comprimento dos tubos de catalisador sobre uma ampla faixa. No processo conhecido, a relação entre gás combustível e ar de combustão é o único parâmetro de controle. Isto permite apenas a variação limitada na taxa de fluxo e na temperatura, uma vez que a variação na quantidade de ar é restringida pela quantidade mínima de oxigênio exigida para queimar o gás combustível.In the process according to the invention the amount of hot burner gases and the amount of cooler recirculated consumed heating medium can be independently controlled. This provides great versatility in both the flow rate and the initial temperature of the heating medium independently, allowing control of the heat exchange profile over the length of the catalyst tubes over a wide range. In the known process, the relationship between fuel gas and combustion air is the only control parameter. This only allows for limited variation in flow rate and temperature, as variation in the amount of air is restricted by the minimum amount of oxygen required to burn the fuel gas.

No processo, de acordo com a invenção, nenhum aquecimento irradiante dos tubos de catalisador pelo queimador será permitido pelo posicionamento adequado dos queimadores com relação aos tubos de catalisador, pelo posicionamento de proteções entre as chamas do queimador e os tubos de catalisador, pelo isolamento dos tubos de catalisador nos pontos expostos à radiação, ou por combinações destas medidas. O aquecimento dos tubos de catalisador ocorre então através do aquecimento convectivo apenas.In the process according to the invention, no radiant heating of the catalyst tubes by the burner will be permitted by the proper positioning of the burners with respect to the catalyst tubes, by the positioning of shields between the burner flames and the catalyst tubes, by the isolation of the burners. catalyst tubes at the points exposed to radiation, or by combinations of these measures. The heating of the catalyst tubes then occurs through convective heating only.

Os tubos no reator podem ser tubos reformadores convencionais, conforme conhecido a partir do documento DE-A-10229661. Tais tubos podem ser aplicados como tubos de catalisador no processo, de acordo com a invenção, impedindo o aquecimento irradiante e seus problemas associados. Entretanto, eles apresentam um sério intercâmbio no volume do catalisador e nas propriedades de transferência. Para impedir gradientes de temperatura radiais indesejados, seu diâmetro deve ser relativamente pequeno. Isto irá exigir um grande número de tubos para se obter um volume de catalisador desejado. Também, a substituição do catalisador é um processo en-tediante.The tubes in the reactor may be conventional reforming tubes as known from DE-A-10229661. Such tubes may be applied as catalyst tubes in the process according to the invention, preventing radiant heating and its associated problems. However, they do have a serious exchange in catalyst volume and transfer properties. To prevent unwanted radial temperature gradients, their diameter should be relatively small. This will require a large number of tubes to obtain a desired catalyst volume. Also, catalyst replacement is a tedious process.

Estes e outros problemas associados com os reatores tubulares conhecidos foram considerados como sendo solucionados em uma concretização preferida do processo, de acordo com a invenção, com a aplicação de um reator de painel, conforme descrito abaixo. O processo, de acordo com a invenção, é adequado para executar reações endotérmicas. Exemplos deste tipo de reação que podem ser executados com resultados favoráveis com este processo incluem as rea- ções de equilíbrio endotérmicas, por exemplo, desidrogenações de alcanos C2 - Ce a olefinas (por exemplo, etileno, propileno e isobutileno), desidrogenações de misturas de alcanos C2 - Ce e olefinas a diolefinas (por exemplo, butadieno e isopreno), desidrogenação de etilbenzeno a estireno e desidrogenações não-oxidativas de álcoois a aldeídos (por exemplo, metanol a for-maldeído e etanol a acetaldeído) e desidratações de ácidos carboxílicos C2 a Cs a seus anidridos intramoleculares, e reações irreversíveis, por exemplo, craqueamento catalítico de teor mais alto de olefina a teor mais baixo de ole-fina.These and other problems associated with known tubular reactors have been found to be solved in a preferred embodiment of the process according to the invention by applying a panel reactor as described below. The process according to the invention is suitable for carrying out endothermic reactions. Examples of this type of reaction that can be performed with favorable results with this process include endothermic equilibrium reactions, for example dehydrogenation of C2 -C6 alkanes to olefins (eg ethylene, propylene and isobutylene), dehydrogenation of mixtures of C 2 -C 6 alkanes and olefins to diolefins (eg, butadiene and isoprene), dehydrogenation of ethylbenzene to styrene and non-oxidative dehydrogenations of alcohols to aldehydes (eg methanol to formaldehyde and ethanol to acetaldehyde) and carboxylic acid dehydrations C2 to Cs to their intramolecular anhydrides, and irreversible reactions, for example, higher olefin catalytic cracking to lower oleofine content.

Uma reação que provou ser muito adequada para ser executada com o processo, de acordo com a invenção, é a reação de desidrogenação de um hidrocarboneto, com uma ou mais ligações de carbono saturado, em particular, um alcano C2-C8, como etano, propano, (iso)butano, (iso)pentano, hexano, heptano e octano, e etilbenzeno. Estas reações correm com uma conversão mais alta em altas temperaturas de reação. A temperatura de reação máxima permissível é limitada pelo catalisador que pode ser decomposto ou perder sua atividade em alta temperatura. Na prática, são aplicadas temperaturas de cerca de 500 a 750°C, se beneficiando, portanto, mais do suprimento de calor contínuo pelo meio de aquecimento ao longo de todo o comprimento dos tubos de reação. Temperaturas mais altas poderão ser usadas, quando os catalisadores disponíveis assim 0 permitirem. A execução do processo, de acordo com a invenção, impõe exigências específicas ao reator. Desse modo, a invenção adicionalmente refere-se a um reator para executar um processo de reação de equilíbrio endo-térmica, compreendendo uma seção de provisão de calor contendo um meio de provisão de calor, a seção de provisão de calor se comunicando com uma extremidade de entrada de uma seção de reator, a seção de reator contendo tubos de catalisador e apresentando uma extremidade de saída se comunicando com uma seção de espaço de cabeça, os tubos de catalisador sendo protegidos da radiação de calor pelo meio de geração de calor, o reator adicionalmente compreendendo uma seção de recirculação que conecta a seção de espaço de cabeça à seção de provisão de calor. O reator compreende uma seção de provisão de calor. Nesta seção, é preparado o fluxo de meio de aquecimento para suprir o calor exigido para os tubos de catalisador. O meio de provisão de calor pode compreender um ou mais queimadores para gerar gás de combustão. Estes meios podem também ser uma entrada para vapor de temperatura adequada. Adicionalmente, esta seção contém, como conexão à seção de recircula-ção, uma entrada para o meio de aquecimento consumido recirculado. A entrada de meio de aquecimento recirculado pode ser conectada com a seção de provisão de calor em uma posição a jusante a partir do queimador ou entrada de vapor. Ela pode ser também conectada tão próxima ao queimador de modo que o meio de aquecimento se misture imediatamente com o gás de combustão forte. A seção de provisão de calor se comunica com uma extremidade de entrada de uma seção de reator descendente. A comunicação aqui indica que há uma conexão aberta para o fluxo de meio de aquecimento. Ao mesmo tempo, os tubos de catalisador são protegidos do aquecimento irradiante pelo meio de geração de calor. O aquecimento irradiante dos tubos de catalisador pode produzir pontos quentes locais que devem ser evitados. Para se alcançar esta proteção, pode ser provido um caminho opticamente fechado das chamas do queimador para os tubos de catalisador. Para esta finalidade, a seção de provisão de calor e a seção de reator podem ser posicionadas sob um certo ângulo, preferivelmente por uma curva de 90°, ou podem ser providos defletores entre a seção de provisão de calor e de reator, deixando um caminho para o meio de aquecimento, mas bloqueando qualquer caminho ótico direto para o tubo de catalisador para radiação dos queimadores. Outro caminho para impedir o aquecimento irradiante dos tubos de catalisador é termicamente isolando essas partes dos tubos de catalisador que estão viradas para as chamas do queimador. O reator adicionalmente compreende uma seção de reação. Esta seção de reação contém tubos de reator a serem enchidos com partículas de catalisador que podem promover a reação endotérmica a ser conduzida no reator. Os tubos de reator geralmente correm paralelos a um eixo de comprimento do reator e, em geral, também em uma direção substancialmente vertical.One reaction which has proved very suitable to be carried out with the process according to the invention is the dehydrogenation reaction of a hydrocarbon with one or more saturated carbon bonds, in particular a C2 -C8 alkane such as ethane, propane, (iso) butane, (iso) pentane, hexane, heptane and octane, and ethylbenzene. These reactions run with a higher conversion at higher reaction temperatures. The maximum allowable reaction temperature is limited by the catalyst which may decompose or lose its activity at high temperature. In practice, temperatures of about 500 to 750 ° C are applied, thus benefiting most from the continuous heat supply by the heating medium over the entire length of the reaction tubes. Higher temperatures may be used when available catalysts allow it. The execution of the process according to the invention imposes specific requirements on the reactor. Accordingly, the invention further relates to a reactor for performing an endo-thermal equilibrium reaction process comprising a heat supply section containing a heat supply means, the heat supply section communicating with one end. of a reactor section, the reactor section containing catalyst tubes and having an outlet end communicating with a head space section, the catalyst tubes being protected from heat radiation by the heat generating means, the reactor additionally comprising a recirculation section that connects the head space section to the heat supply section. The reactor comprises a heat supply section. In this section, the heating medium flow is prepared to supply the required heat to the catalyst tubes. The heat supply means may comprise one or more burners for generating flue gas. These means may also be a steam inlet of suitable temperature. Additionally, this section contains, as a connection to the recirculation section, an input for the recirculated consumed heating medium. The recirculated heating medium inlet may be connected to the heat supply section in a downstream position from the burner or steam inlet. It can also be connected so close to the burner so that the heating medium immediately mixes with the strong combustion gas. The heat supply section communicates with an inlet end of a descending reactor section. Communication here indicates that there is an open connection for the heating medium flow. At the same time, the catalyst tubes are protected from radiant heating by the heat generating means. Radiant heating of the catalyst tubes can produce local hot spots that should be avoided. To achieve this protection, an optically closed path from the burner flames to the catalyst tubes may be provided. For this purpose, the heat supply section and the reactor section may be positioned at a certain angle, preferably by a 90 ° bend, or baffles may be provided between the heat supply and reactor section, leaving a pathway. to the heating medium, but blocking any direct optical path to the burner radiation catalyst tube. Another way to prevent radiant heating of the catalyst tubes is to thermally insulate those parts of the catalyst tubes that face the burner flames. The reactor additionally comprises a reaction section. This reaction section contains reactor tubes to be filled with catalyst particles that can promote the endothermic reaction to be conducted in the reactor. Reactor tubes generally run parallel to a length axis of the reactor and generally also in a substantially vertical direction.

Um conceito conhecido para tais tubos de reator é o reator multitubular conhecido, que compreende um feixe de tubos paralelos. Cada tubo é individualmente conectado a uma linha de alimentação que provê um fluxo de alimentação referente a uma linha de produto para remover o produto formado do reator para processamento adicional. A seção de reação pode adicionalmente compreender um meio para criar um padrão de fluxo desejado do meio de aquecimento ao longo dos tubos de catalisador, por exemplo, na forma de defletores. O reator, de acordo com a invenção, apresenta uma extremidade de entrada, conectada e se comunicando com a seção de geração de calor, através da qual o meio de aquecimento pode entrar na seção de reação para aquecimento dos tubos de catalisador. A seção de reator apresenta também uma extremidade de saída posicionada oposta à extremidade de entrada além e aqq montante dos tubos de catalisador que conectam a seção de reator a uma seção de espaço de cabeça. A seção de espaço de cabeça é projetada para coletar o meio de aquecimento consumido, isto é, o meio de aquecimento depois de ter passado e deixado a seção de reator. Ele pode conter o equipamento de troca de calor para adicionalmente desviar o calor do meio de aquecimento consumido, por exemplo, para gerar vapor ou para preaquecer a alimentação. A seção de espaço de cabeça apresenta pelo menos uma conexão a uma seção de recirculação. Esta seção de recirculação conecta a seção de espaço de cabeça à seção de provisão de calor. Ela pode compreender um meio para controlar a quantidade e a temperatura do meio de aquecimento consumido a ser suprido a uma entrada da seção de aquecimento. A seção de espaço de cabeça pode adicionalmente compreender uma saída para o meio de aquecimento consumido que não é recircula-do para a seção de aquecimento do reator. Esta saída pode ser conectada ao equipamento para adicionalmente se beneficiar da energia térmica que ainda permanece no meio de aquecimento consumido.A known concept for such reactor tubes is the known multitubular reactor, which comprises a bundle of parallel tubes. Each tube is individually connected to a feed line that provides a feed stream for a product line to remove formed product from the reactor for further processing. The reaction section may further comprise a means for creating a desired flow pattern of the heating medium along the catalyst tubes, for example in the form of baffles. The reactor according to the invention has an inlet end connected to and communicating with the heat generation section through which the heating medium can enter the reaction section for heating the catalyst tubes. The reactor section also has an outlet end positioned opposite the inlet end beyond and upstream of the catalyst tubes connecting the reactor section to a head space section. The head space section is designed to collect the consumed heating medium, that is, the heating medium after it has passed and left the reactor section. It may contain heat exchange equipment to further divert heat from the heating medium consumed, for example to generate steam or to preheat the feed. The head space section has at least one connection to a recirculation section. This recirculation section connects the head space section to the heat supply section. It may comprise a means for controlling the amount and temperature of the consumed heating medium to be supplied to a heating section inlet. The head space section may additionally comprise an outlet for the consumed heating medium that is not recirculated to the reactor heating section. This output can be connected to the equipment to additionally benefit from the thermal energy still remaining in the consumed heating medium.

Preferivelmente, o meio de provisão de calor é pelo menos um queimador. A temperatura do meio de aquecimento de gás de combustão é controlada então ou pela mistura do gás de combustão com o meio de aquecimento consumido recirculado do resfriador ou pela alimentação do meio de aquecimento consumido recirculado em tal proximidade da chama do queimador que o gás de combustão será diluído e resfriado imediatamente. No último caso, também o conteúdo de NOx do meio de aquecimento de gás de combustão poderá ser reduzido. A relação de meio de aquecimento recirculado - gás de combustão forte será escolhida para se obter o meio de aquecimento apresentando a temperatura e a taxa de fluxo desejadas. Na prática, as relações de 90% 10% a 10% - 90% serão aplicadas. O reator irá adicionalmente compreender meios para distribuir a alimentação para os tubos de catalisador e para coletar o produto formado proveniente dos tubos. Ele poderá também compreender um meio para uniformemente distribuir o meio de aquecimento sobre os tubos de reator para impedir regiões quentes ou frias locais no reator. O reator irá também compreender um meio para suprir um fluxo de alimentação para os tubos de reação, conectados a uma linha de alimentação externa, e um meio para conduzir um fluxo de produto formado por alimentação misto proveniente dos tubos de reação, conectados a uma linha de produto.Preferably, the heat supply means is at least one burner. The temperature of the flue gas heating medium is then controlled either by mixing the flue gas with the recirculated consumed heating medium of the chiller or by feeding the recirculated consumed heating medium in such proximity to the burner flame that the flue gas will be diluted and cooled immediately. In the latter case also the NOx content of the flue gas heating medium may be reduced. The ratio of recirculated heating medium to high flue gas will be chosen to obtain the heating medium having the desired temperature and flow rate. In practice, ratios of 90% 10% to 10% - 90% will apply. The reactor will further comprise means for distributing the feed to the catalyst tubes and for collecting the formed product from the tubes. It may also comprise a means for evenly distributing the heating medium over the reactor tubes to prevent local hot or cold regions in the reactor. The reactor will also comprise a means for supplying a feed stream to the reaction tubes, connected to an external supply line, and a means for conducting a mixed feed product stream from the reaction tubes, connected to a line. of product.

Em uma concretização preferida, a linha de produto e a linha de alimentação são conectadas a um trocador de calor para a troca de calor entre o fluxo de alimentação e o fluxo de produto de temperatura mais alta. Esta construção tem a vantagem de que a temperatura do fluxo de alimentação irá permanecer em uma faixa segura impedindo a formação de coque e outras reações colaterais indesejadas.In a preferred embodiment, the product line and feed line are connected to a heat exchanger for heat exchange between the feed stream and the higher temperature product stream. This construction has the advantage that the temperature of the feed stream will remain in a safe range preventing coke formation and other unwanted side reactions.

Preferivelmente, o reator, de acordo com a invenção, compreende painéis de reator que compreendem canais que funcionam como tubos de catalisador.Preferably, the reactor according to the invention comprises reactor panels comprising channels acting as catalyst tubes.

Neste caso, o reator adicionalmente compreende uma linha de alimentação e uma linha de produto e a seção de reator contém painéis de reator, cada painel de reator compreendendo um coletor de alimentação, um coletor de produto e canais adjacentes, cada canal apresentando um comprimento, que corre de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída, e no qual as extremidades de entrada são diretamente conectadas ao coletor de alimentação e abertas para o mesmo e as extremidades de saída são diretamente conectadas ao coletor de produto e abertas para o mesmo, e no qual o coletor de alimentação apresenta pelo menos uma conexão a uma linha de alimentação e o coletor de produto apresenta pelo menos uma conexão a uma linha de produto e no qual parte de pelo menos um dos coletores, o coletor de alimentação ou o coletor de produto, é des-prendível dando acesso às extremidades do canal.In this case, the reactor additionally comprises a feed line and a product line and the reactor section contains reactor panels, each reactor panel comprising a feed collector, a product collector and adjacent channels, each channel having a length, which runs from an input end to an output end, and where the input ends are directly connected to and open to the power manifold and the output ends are directly connected to and open to the product manifold, and wherein the feed manifold has at least one connection to a supply line and the product manifold has at least one connection to a product line and in which part of at least one of the manifolds, the feed manifold or the manifold product is detachable giving access to the ends of the channel.

Os painéis no reator serão posicionados entre a extremidade de entrada e a extremidade de saída da seção de reação do reator e podem ser separadamente e facilmente trocados, os painéis permitindo uma grande versatilidade em dimensões e conferindo uma grande flexibilidade na aplicação de meios de aquecimento para obter perfis de temperatura desejados ao longo de tubos de catalisador.The panels in the reactor will be positioned between the inlet end and the outlet end of the reactor reaction section and can be separately and easily exchanged, the panels allowing great versatility in dimensions and giving great flexibility in applying heating media to obtain desired temperature profiles along catalyst tubes.

Em vez de um feixe de tubos únicos como no reator multitubular conhecido, o volume de reação exigido poderá ser construído a partir de inúmeros painéis de reator, cada qual apresentando uma entrada de alimentação e uma saída de alimentação para inúmeros canais em vez de para cada tubo único e sendo mais fácil de manipular, manter e substituir o catalisador. O volume de reação crescente não exige a conexão de cada vez mais tubos únicos às linhas de alimentação e de produto, mas pode ser simplesmente alcançado com o acréscimo de mais painéis ou de painéis de outro tipo.Instead of a single tube bundle as in the known multitubular reactor, the required reaction volume can be constructed from numerous reactor panels, each featuring a power inlet and a power outlet for multiple channels rather than for each. single tube and being easier to handle, maintain and replace the catalyst. Increasing reaction volume does not require the connection of more and more single tubes to the supply and product lines, but can simply be achieved by adding more panels or other panels.

Os canais de reator são manualmente conectados. Desse modo, eles formam uma unidade apresentando uma maior rigidez contra a curvatura que permite que um painel fique pendurado no reator, apenas sustentado em uma extremidade superior.The reactor channels are manually connected. In this way they form a unit having a higher stiffness against curvature that allows a panel to hang on the reactor, only supported at an upper end.

As extremidades de entrada dos canais são diretamente conec- tadas ao coletor de alimentação e diretamente abertas para o mesmo, o que deve ser entendido que há uma conexão aberta através da qual os reagen-tes do coletor de alimentação podem entrar nos canais, a extremidade de entrada do canal sendo visível a partir de dentro do coletor. Deve ser entendido diretamente, portanto, como não contendo nenhum elemento de construção intermediário como tubo sifão, foles, tubos e similares, mas apenas um meio de conexão direta como flanges cavilhados e soldas.The inlet ends of the channels are directly connected to and directly open to the feed manifold, which should be understood to be an open connection through which feed manifold reagents can enter the channels, the end channel inlet being visible from inside the collector. It should be understood directly, therefore, as containing no intermediate construction elements such as siphon tubes, bellows, tubes and the like, but only a direct connection medium such as bolted flanges and welds.

Preferivelmente, a extremidade de entrada de cada tubo de catalisador é provida com um meio de restrição de fluxo adequado para impor uma queda de pressão quase crítica em um fluxo de alimentação que entra no tubo. Isto irá assegurar uma taxa de fluxo de alimentação constante aos canais, mesmo quando os canais não tiverem exatamente a mesma queda de pressão. A diferença na queda de pressão pode ocorrer devido a diferenças no enchimento ou acondicionamento de catalisador dentro de faixas consideráveis, podendo também ocorrer durante a operação por formação de coque. A queda de pressão quase crítica é definida como a queda de pressão que faz com que a velocidade de fluxo seja pelo menos 50%, preferivelmente pelo menos 70, mais preferivelmente pelo menos 80% da velocidade de fluxo crítica. O reator adicionalmente pode conter um meio de blindagem para impedir a exposição direta dos painéis às paredes do reator que pode causar diferenças de temperatura entre os painéis mais próximos às paredes e a outros painéis. Estes meios de blindagem podem então ter a temperatura controlada separadamente dos outros painéis. Um exemplo de tal meio de blindagem são painéis como aqueles contendo o catalisador, mas não contendo o catalisador e sendo resfriado internamente.Preferably, the inlet end of each catalyst tube is provided with a flow restricting means suitable for imposing an almost critical pressure drop on a feed stream entering the tube. This will ensure a constant feed flow rate to the channels even when the channels do not have exactly the same pressure drop. The difference in pressure drop may occur due to differences in catalyst filling or packing within considerable ranges and may also occur during coke operation. Almost critical pressure drop is defined as the pressure drop that causes the flow rate to be at least 50%, preferably at least 70, more preferably at least 80% of the critical flow rate. The reactor may additionally contain shielding means to prevent direct exposure of the panels to the reactor walls which may cause temperature differences between the panels closest to the walls and other panels. These shielding means may then be temperature controlled separately from the other panels. An example of such shielding means are panels such as those containing the catalyst but not containing the catalyst and being internally cooled.

Detalhes adicionais, especificações, concretizações alternativas e preferidas e vantagens dos painéis com meio para prover os canais de catalisador são descritos na publicação baseada no documento de prioridade do Pedido EP copendente de N° 07013192.5, os conteúdos dos quais são incorporados aqui para referência.Additional details, specifications, alternative and preferred embodiments and advantages of panels with means for providing catalyst channels are described in the publication based on copending EP Priority Document No. 07013192.5, the contents of which are incorporated herein by reference.

Pelo menos um dos coletores, o coletor de alimentação ou o co- letor de produto, é desprendível como um todo ou parcialmente, dando assim acesso às extremidades do canal.At least one of the collectors, the feed collector or the product collector, is completely or partially detachable, thus giving access to the ends of the channel.

Um coletor parcialmente desprendível pode compreender uma abertura travada por uma peça desprendível. A peça pode ser articulada a uma borda de coletor que pode ser trazida para uma posição aberta ou pode ser uma peça solta que pode ser conectada à abertura e retirada da mesma. A peça tem que ser estanque a gás e líquido conectável ao coletor e preferivelmente também facilmente removível. A conexão pode ser estabelecida pelo cavilhamento da peça desprendível para o coletor, mas a peça pode também ser soldada ao coletor e aterrada ao longo da linha de solda para desprender a peça.A partially detachable collector may comprise an opening locked by a detachable part. The part may be hinged to a collector edge that may be brought into an open position or may be a loose part that may be attached to and removed from the opening. The part must be gas and liquid tight, pluggable to the manifold and preferably also easily removable. The connection can be established by pinning the detachable part to the manifold, but the part can also be welded to the manifold and grounded along the weld line to detach the part.

Depois de desprender a peça desprendível, a abertura dá acesso às extremidades do canal. Isto permite o fácil esvaziamento, a limpeza e o reenchimento dos canais. Preferivelmente, tal abertura está presente tanto no coletor de alimentação como no coletor de produto. Isto permite o esvaziamento dos canais através de um coletor, o posicionamento do painel, de tal modo que este coletor fique em uma posição mais baixa do que o outro coletor, e o reenchimento dos canais a partir de cima através do outro coletor, mantendo os painéis na mesma posição. A abertura pode estar presente em uma parede de coletor virada para as extremidades dos canais ou em uma parede normal à direção de comprimento dos canais. A concretização anterior destes dois é preferida como conferindo o acesso mais fácil.After detaching the detachable part, the opening gives access to the ends of the channel. This allows for easy emptying, cleaning and refilling of the channels. Preferably, such an opening is present in both the feed collector and the product collector. This allows the channels to be emptied through one collector, the positioning of the panel such that this collector is in a lower position than the other collector, and the refilling of the channels from above through the other collector, keeping the panels in the same position. The opening may be present in a collector wall facing the ends of the channels or in a wall normal to the length direction of the channels. The foregoing embodiment of these two is preferred as conferring the easiest access.

Os canais preferivelmente são dispostos no máximo em duas fileiras, cada fileira definindo um plano achatado ou curvo, os planos correndo substancialmente paralelos. Desse modo, os painéis permanecem finos em uma primeira dimensão e proveem uma área grande para troca de calor com relação a seu volume. Preferivelmente, os canais são dispostos em uma fileira reta ou curvada para se adaptarem à forma do alojamento de reator no qual serão colocados os painéis. Os coletores de alimentação e de produto seguem então a forma da fileira de canal. Desse modo, os painéis são achatados e, quando dispostos em paralelo em uma distância adequada no reator, os canais podem ser facilmente acessados por um meio de aquecimento que flui no espaço entre os painéis, permitindo o preciso controle de temperatura dos canais sobre seus comprimentos. O painel pode ser construído de forma simples e econômica, por exemplo, a partir de elementos básicos como tubos, placas dobradas, ajustes, folhas e técnicas de construção comumente conhecidas como solda-gem, juntas de cavilha e outros.The channels preferably are arranged at most in two rows, each row defining a flat or curved plane, the planes running substantially parallel. In this way the panels remain thin in a first dimension and provide a large area for heat exchange with respect to their volume. Preferably, the channels are arranged in a straight or curved row to fit the shape of the reactor housing into which the panels will be placed. The feed and product collectors then follow the shape of the channel row. In this way the panels are flattened and, when arranged in parallel at a suitable distance in the reactor, the channels can be easily accessed by a heating medium that flows into the space between the panels, allowing precise temperature control of the channels over their lengths. . The panel can be constructed simply and economically, for example from basic elements such as pipes, bent plates, fittings, sheets and construction techniques commonly known as welding, bolt joints and others.

Preferivelmente, o reator, de acordo com a invenção, contém painéis de reator, o painel de reator sendo composto de uma primeira e uma segunda placas paralelas, limitadas por um primeiro par de bordas externas substancialmente paralelas e um segundo par de bordas externas que conectam as bordas do primeiro par, no qual pelo menos a primeira placa compreende a alternância de tiras de conexão chatas e rebaixos de canal apresentando uma extremidade de entrada e uma extremidade de saída, as tiras e os rebaixos correndo normais ao primeiro par de bordas, no qual as placas são ligadas entre si pelo menos ao longo do segundo par de bordas externas e as tiras de conexão, combinando os rebaixos de canal da primeira placa e a parte virada da segunda placa nos canais, o painel adicionalmente compreendendo um coletor de alimentação, um coletor de produto e canais adjacentes, cada canal apresentando um comprimento, que corre de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída, e no qual as extremidades de entrada são diretamente conectadas ao coletor de alimentação e abertas para o mesmo e as extremidades de saída são diretamente conectadas para o coletor de produto e abertas para o mesmo e no qual o coletor de alimentação apresenta pelo menos uma conexão a uma linha de alimentação e o coletor de produto apresenta pelo menos uma conexão a uma linha de produto e no qual parte de pelo menos um coletor, o coletor de alimentação ou o coletor de produto, é desprendível, dando acesso às extremidades do canal.Preferably, the reactor according to the invention contains reactor panels, the reactor panel being composed of a first and a second parallel plate bounded by a first pair of substantially parallel outer edges and a second pair of outer edges that connect the edges of the first pair, wherein at least the first plate comprises alternating flat connecting strips and channel recesses having an inlet end and an outlet end, the strips and recesses running normal to the first pair of edges in the wherein the plates are connected to each other at least along the second pair of outer edges and the connecting strips, combining the channel recesses of the first plate and the turned part of the second plate in the channels, the panel additionally comprising a feed manifold, a product collector and adjacent channels, each channel having a length running from an inlet end to an outlet end, and where the input ends are directly connected to and open to the power manifold and the output ends are directly connected to and open to the product manifold and where the power manifold has at least one connection to one supply line and the product collector has at least one connection to a product line and in which part of at least one collector, the feed collector or the product collector is detachable, giving access to the ends of the channel.

Os canais estão presentes como uma combinação de um rebaixo de canal de uma placa e a parte oposta da outra placa. Esta parte pode ser um rebaixo de canal, uma tira achatada ou outra parte achatada dessa outra placa.The channels are present as a combination of a channel recess of one plate and the opposite part of the other plate. This part may be a channel recess, a flat strip or another flat part of that other plate.

Os canais se destinam a serem enchidos com partículas de catalisador de tal modo que espaços vazios que correm ao longo de todo o comprimento do canal sejam impedidos tanto quanto possível. Desse modo, o fluido que entra os canais na extremidade de entrada é impedido de alcançar a extremidade de saída sem ter estado suficientemente em contato com o catalisador e permanecendo não-reagido. Embora a seção transversal dos canais possa ter qualquer forma, pela razão acima, a seção transversal dos canais preferivelmente tem uma forma lisa e regular sem ângulos agudos. Exemplos de tais formas são as formas circulares, elípticas ou poligonais com bordas arredondadas.The channels are intended to be filled with catalyst particles such that voids running along the entire length of the channel are prevented as much as possible. In this way, fluid entering the channels at the inlet end is prevented from reaching the outlet end without being sufficiently in contact with the catalyst and remaining unreacted. Although the cross section of the channels may have any shape, for the above reason, the cross section of the channels preferably has a smooth and even shape without sharp angles. Examples of such shapes are circular, elliptical or polygonal shapes with rounded edges.

Os elementos de construção que formam os painéis devem consistir de materiais que se casam com a reação e processam condições e componentes aos quais eles ficarão expostos. Materiais conhecidos para uso sob condições de reação química são o metal, ligas de metal e materiais de cerâmica. Também é conhecido na técnica aplicar camadas de revestimento protetor. Aquele versado na técnica será capaz de selecionar os materiais adequados em vista do uso pretendido. Preferivelmente, o material mostra uma condutividade de calor suficiente.The building elements that make up the panels must consist of materials that match the reaction and process conditions and components to which they will be exposed. Known materials for use under chemical reaction conditions are metal, metal alloys and ceramic materials. It is also known in the art to apply backing layers. One skilled in the art will be able to select the appropriate materials for their intended use. Preferably, the material shows sufficient heat conductivity.

As dimensões dos painéis são principalmente determinadas pelo comprimento e pelo número dos canais. Estes valores podem variar amplamente, dependendo do tipo de reação, da capacidade de produção, do tamanho e do tipo de catalisador para o qual se destina. Uma vez que uma grande vantagem do painel está no caráter modular, cada painel pode ter um tamanho consideravelmente menor do que um feixe multitubular de tubos únicos necessário em um reator para a mesma reação e apresentando a mesma capacidade de produção como uma grande quantidade correspondente de painéis. A área da seção transversal dos canais irá depender do tipo de catalisador e reação. Quanto mais endotérmica a reação corre, menor esta área terá que ser para impedir um perfil de reação não-homogêneo, em particular, grandes gradientes de temperatura radial, no estrato do catalisador e para assegurar o transporte suficiente de calor do estrato de catalisador para ou das paredes do canal. Na prática, a dita área ficará entre 5 e 300 cm2. Preferivelmente, a área é menor do que 200,100 ou mesmo 50 cm2.The dimensions of the panels are mainly determined by the length and number of the channels. These values may vary widely, depending on the type of reaction, production capacity, size and type of catalyst for which it is intended. Since a major advantage of the panel is its modular character, each panel can be considerably smaller in size than a single tube multitubular bundle required in a reactor for the same reaction and having the same production capacity as a corresponding large amount of panels. The cross-sectional area of the channels will depend on the catalyst type and reaction. The more endothermic the reaction runs, the smaller this area will have to be to prevent a non-homogeneous reaction profile, in particular large radial temperature gradients, in the catalyst layer and to ensure sufficient heat transport from the catalyst layer to or of the canal walls. In practice, said area will be between 5 and 300 cm2. Preferably, the area is less than 200,100 or even 50 cm 2.

Mais crítica do que a área dos canais é a menor dimensão linear de uma seção transversal dos canais. Preferivelmente, a mais curta distância linear de qualquer ponto da área de seção transversal do canal para a parede do canal é no máximo de 3,5 cm. Mais preferivelmente, esta distância é no máximo de 2,5 cm. A forma dos canais pode ser circular, elipsoidal ou outras formas lisas e regulares sem cantos agudos.More critical than the channel area is the smallest linear dimension of a channel cross section. Preferably, the shortest linear distance from any point of the channel cross-sectional area to the channel wall is at most 3.5 cm. More preferably, this distance is at most 2.5 cm. The shape of the channels can be circular, ellipsoidal or other smooth and regular shapes without sharp corners.

Os canais não têm que ter uma forma demasiadamente achatada a fim de permitir o fluxo desejado dentro da mesma. Para esta finalidade, como uma regra prática, a mais longa de todas as distâncias lineares mais curtas deve preferivelmente ser pelo menos de 1 cm, quando um catalisador sólido for usado, e pelo menos de 2 mm, quando um catalisador gasoso for usado. O comprimento dos canais pode variar dentro de amplos limites, o comprimento superior sendo potencialmente restringido pela queda de pressão sobre o comprimento do canal. Esta queda de pressão pode também depender do tipo e da densidade do estrato de catalisador. Comprimentos adequados irão variar de 0,5 a 10 metros. A espessura da parede dos canais, esta espessura sendo a espessura das placas no caso de o painel ser construído de duas placas paralelas, será suficiente para suportar forças mecânicas exercidas sobre o mesmo, por exemplo, pelas diferenças de pressão, gravidade ou atividades de montagem. No limite superior, a espessura será praticamente limitada para painéis, de acordo com a invenção, compostos de duas placas paralelas pela exigência de que as placas possam ser formadas por técnicas comuns. A espessura prática pode variar de 0,5 a 5 mm.The channels do not have to be too flat in shape to allow the desired flow within it. For this purpose, as a rule of thumb, the longest of all shorter linear distances should preferably be at least 1 cm when a solid catalyst is used and at least 2 mm when a gaseous catalyst is used. The length of the channels may vary within wide limits, the upper length being potentially restricted by pressure drop over the length of the channel. This pressure drop may also depend on the type and density of the catalyst layer. Suitable lengths will range from 0.5 to 10 meters. The wall thickness of the channels, this thickness being the thickness of the plates in case the panel is constructed of two parallel plates, will be sufficient to withstand mechanical forces exerted on it, for example by differences in pressure, gravity or mounting activities. . At the upper limit, the thickness will be substantially limited for panels according to the invention composed of two parallel plates by the requirement that the plates may be formed by common techniques. The practical thickness may range from 0.5 to 5 mm.

Correspondentemente, a dimensão do painel será determinada pela soma das dimensões das partes de composição. Como um exemplo, esta dimensão na direção do comprimento dos canais será pelo menos igual ao comprimento dos canais mais a altura dos coletores de alimentação e de produto nessa direção. Também, a espessura do painel que é sua dimensão normal à direção do comprimento dos canais será pelo menos igual ao diâmetro do canal nessa direção mais a espessura de parede do canal e a espessura de quaisquer folhas na superfície externa.Correspondingly, the dimension of the panel will be determined by the sum of the dimensions of the composition parts. As an example, this dimension in the channel length direction will be at least equal to the channel length plus the height of the feed and product manifolds in that direction. Also, the thickness of the panel that is its normal dimension to the channel length direction will be at least equal to the channel diameter in that direction plus the channel wall thickness and the thickness of any sheets on the outer surface.

Este painel pode ser construído de maneira fácil e com alta versatilidade pelas técnicas conhecidas, por exemplo, para a fabricação de painéis de radiador de aquecimento central ou na indústria automotiva. A formação de placas de metal na forma e no perfil desejados, por exemplo, por prensagem a quente, permite produzir placas apresentando padrões de forma e perfil complexos. Em outro processo adequado para construir este painel, conhecido como prensagem hidráulica a frio, duas placas chatas são soldadas entre si na posição das bordas e em todas as outras posições onde as placas serão conectadas no painel a ser formado e aplicando pressão hidráulica entre as duas placas a fim de inflar as partes não-soldadas para os canais e coletores exigidos.This panel can be constructed easily and with high versatility by known techniques, for example for the manufacture of central heating radiator panels or in the automotive industry. The formation of metal plates in the desired shape and profile, for example by hot pressing, allows to produce plates having complex shape and profile patterns. In another suitable process for constructing this panel, known as hydraulic cold pressing, two flat plates are welded together at the edge position and at all other positions where the plates will be connected to the panel to be formed and applying hydraulic pressure between the two. plates in order to inflate the non-welded parts to the required channels and manifolds.

Detalhes adicionais, especificações, concretizações alternativas e preferidas e vantagens destes painéis como meio para prover os canais de catalisador são também descritos na publicação baseada no documento de prioridade do pedido EP copendente No. 07013192.5, os conteúdos do qual são aqui incorporados para referência.Additional details, specifications, alternative and preferred embodiments and advantages of these panels as a means for providing catalyst channels are also described in the publication based on copending EP priority document No. 07013192.5, the contents of which are incorporated herein by reference.

Também o reator, de acordo com a invenção, oferece uma grande versatilidade com relação às propriedades de troca de calor. As relativas posição e distância dos painéis podem ser livremente escolhidas permitindo criar um fluxo de troca de calor idealizado e efetivo entre os painéis e o meio de aquecimento. Desse modo, o reator, de acordo com a invenção, tem a vantagem de que nenhuma defletor é exigida para criar um padrão de fluxo de meio de aquecimento desejado na seção de reação ao longo dos painéis. Como uma vantagem adicional do reator, de acordo com a invenção, no caso de obstrução dos canais, vazamento e outros incidentes, apenas o painel envolvido tem que ser removido do reator e substituído ou simplesmente eliminado antes de a produção poder ser resumida. O reparo ou a substituição do catalisador pode ser feita por painel fora de linha enquanto a produ- ção é continuada. No reator conhecido que compreende um feixe de tubos únicos, a produção é paralisada até que o reparo ou a substituição do catalisador seja terminada. A fim de permitir a fácil remoção dos painéis, a parte do reator acima da seção de reação preferivelmente é, pelo menos parcialmente, des-prendível.Also the reactor according to the invention offers great versatility with respect to heat exchange properties. The relative position and distance of the panels can be freely chosen allowing to create an ideal and effective heat exchange flow between the panels and the heating medium. Thus, the reactor according to the invention has the advantage that no deflector is required to create a desired heating medium flow pattern in the reaction section along the panels. As an additional advantage of the reactor according to the invention, in case of channel obstruction, leakage and other incidents, only the panel involved has to be removed from the reactor and replaced or simply eliminated before production can be resumed. Catalyst repair or replacement can be done by off-line panel while production is continued. In the known reactor comprising a single tube bundle, production is stopped until catalyst repair or replacement is completed. In order to allow easy removal of the panels, the reactor part above the reaction section is preferably at least partially detachable.

Preferivelmente, a conexão do painel à linha de alimentação é flexível no sentido de que as diferenças na expansão térmica entre os painéis e a conexão à linha de alimentação podem ser absorvidas, minimizando assim as tensões. Elementos construtivos para se alcançar esta flexibilidade são conhecidos na técnica e, como exemplo, pode ser mencionado que a linha de alimentação contém uma peça de tubo na forma de rabo de porco ou uma peça de conexão na forma de fole.Preferably, the panel connection to the power line is flexible in that differences in thermal expansion between the panels and the power line connection can be absorbed, thus minimizing stresses. Constructive elements for achieving this flexibility are known in the art and, as an example, it may be mentioned that the feed line contains a pigtail shaped tube piece or a bellows shaped connecting piece.

Os painéis serão geralmente posicionados verticalmente no reator. Os canais correm então substancialmente na vertical e os coletores irão correr essencialmente na horizontal. Os painéis serão, em geral, dispostos em paralelo em uma distância entre si. Essa distância pode depender do regime de fluxo de meio de aquecimento idealizado para a transferência de calor exigida e pode variar entre 1 mm e 3 cm. Distâncias maiores são possíveis, mas provaram ser menos eficientes para a troca de calor e também exigem um fluxo de meio de aquecimento maior. A distância entre os painéis indicada aqui é a distância normal mais curta entre dois painéis paralelos adjacentes, medida entre o canal de um painel à parte oposta, canal ou tira, do painel adjacente.Panels will generally be positioned vertically in the reactor. The channels then run substantially vertically and the collectors will run essentially horizontally. The panels will generally be arranged in parallel at a distance from each other. This distance may depend on the flow rate of heating medium designed for the required heat transfer and may range from 1 mm to 3 cm. Larger distances are possible, but have proven to be less efficient for heat exchange and also require a higher heating medium flow. The distance between the panels indicated herein is the shortest normal distance between two adjacent parallel panels, measured between the channel of one panel to the opposite channel or strip of the adjacent panel.

Os painéis podem ser montados dentro do reator sustentado por elementos construtivos do alojamento de reator, mas não fixados aos mesmos. O alojamento do reator é o total do elemento construtivo que blinda o volume de reator interno do ambiente e terá as propriedades normal e conhecida de um alojamento de reator adaptadas para se casarem com as condições de controle de reação e de troca de calor. Em particular, o alojamento compreende pelo menos a seção de geração de calor, a seção de reator e a seção de espaço de cabeça.The panels can be mounted inside the reactor supported by but not attached to the reactor housing constructive elements. The reactor housing is the total of the building element that shields the room's internal reactor volume and will have the normal and known properties of a reactor housing adapted to match reaction control and heat exchange conditions. In particular, the housing comprises at least the heat generation section, the reactor section and the head space section.

Preferivelmente, os painéis poderão se mover com relação ao alojamento, quando da retração ou da expansão. Isto impede a ocorrência de tensões térmicas entre os painéis e o alojamento.Preferably, the panels may move relative to the housing upon retraction or expansion. This prevents thermal stresses from occurring between the panels and the housing.

Preferivelmente, os painéis são pendurados apenas sustentados em sua extremidade maior. Isto permite a expansão térmica ou a retração dos painéis, apenas causando tensões mínimas que prolongam a vida operacional e a confiabilidade dos painéis, e, portanto, do reator como um todo. A invenção adicionalmente refere-se ao uso do reator, de acordo m a invenção, para conduzir o processo de acordo com a invenção.Preferably, the panels are hung only at their largest end. This allows thermal expansion or shrinkage of the panels, only causing minimal stresses that extend the operating life and reliability of the panels, and thus of the reactor as a whole. The invention further relates to the use of the reactor according to the invention to conduct the process according to the invention.

Em particular, a invenção refere-se ao uso do reator, de acordo com a invenção, compreendendo painéis de reator da construção descrita para a reação de desidrogenação de um hidrocarboneto saturado ou etilben-zeno, em particular, de alcanos C2 - C8. A invenção será adicionalmente explicada pelos seguintes desenhos. Nestes desenhos: a Figura 1 é uma seção transversal de uma primeira concretização do reator, de acordo com a invenção, contendo tubos, como tubos de reator; a Figura 2 é uma seção transversal de uma segunda concretização do reator, de acordo com a invenção, contendo painéis de reator; a Figura 3 é uma seção transversal de uma terceira concretização do reator, de acordo com a invenção contendo painéis de reator; a Figura 4 é um gráfico que mostra os perfis de temperatura do meio de aquecimento, parede e fluxo de alimentação/produto ao longo do comprimento do reator; e a Figura 5 é um gráfico que mostra a linha de conversão de equilíbrio e a linha de conversão efetiva em um tubo de catalisador no reator, de acordo com a invenção.In particular, the invention relates to the use of the reactor according to the invention, comprising reactor panels of the construction described for the dehydrogenation reaction of a saturated hydrocarbon or ethylbenzene, in particular of C2 -C8 alkanes. The invention will be further explained by the following drawings. In these drawings: Figure 1 is a cross section of a first embodiment of the reactor according to the invention containing tubes, such as reactor tubes; Figure 2 is a cross section of a second reactor embodiment according to the invention containing reactor panels; Figure 3 is a cross section of a third reactor embodiment according to the invention containing reactor panels; Figure 4 is a graph showing the temperature profiles of the heating medium, wall and feed / product flow along the reactor length; and Figure 5 is a graph showing the equilibrium conversion line and the effective conversion line in a reactor catalyst tube according to the invention.

Nas Figuras 1, 2 e 3, é mostrado um reator apresentando parede de reator 4. O reator compreende uma seção de provisão de calor 6, uma extremidade de entrada 8 para a seção de reação 10, uma extremidade de saída 12 da seção de reação 10, uma seção de espaço de cabeça 14 e uma seção de recirculação 16, compreendendo dutos 18 e 20 e o compressor 22.Figures 1, 2 and 3 show a reactor having reactor wall 4. The reactor comprises a heat supply section 6, an input end 8 for reaction section 10, an output end 12 of reaction section 10, a head space section 14 and a recirculation section 16, comprising ducts 18 and 20 and the compressor 22.

Na Figura 1, a seção de reação 10 contém tubos de reator 24, na extremidade de entrada da seção de reação conectada à linha de alimentação 26 e em sua extremidade oposta à linha de produção 28.In Figure 1, reaction section 10 contains reactor tubes 24 at the inlet end of the reaction section connected to feed line 26 and at its opposite end to production line 28.

Nas Figuras 1, 2 e 3, a seção de provisão de calor 6 é posicionada sob um ângulo de 90° com relação à seção de reação 10. Esta construção protege os tubos de reator da radiação de calor gerada pelo meio de geração de calor 30. O meio de geração de calor 30, nesta concretização, é um queimador conectado a uma entrada de combustível 32 e a uma entrada de ar de combustão 34. A seção de espaço de cabeça 14 é conectada à saída de meio de aquecimento usada 36 que leva a uma seção de recuperação de calor externa (não mostrada). Ela também é conectada ao duto 18 da seção de recirculação 16, que, por sua vez, é conectado ao compressor 22. A saída do compressor 22 é conectada pelo duto 20 à seção de geração de calor 6, onde o meio recirculado será misturado com o meio de aquecimento forte produzido.In Figures 1, 2 and 3, heat supply section 6 is positioned at an angle of 90 ° to reaction section 10. This construction protects the reactor tubes from heat radiation generated by heat generating means 30. Heat generating means 30, in this embodiment, is a burner connected to a fuel inlet 32 and a combustion air inlet 34. The head space section 14 is connected to the used heating medium outlet 36 which leads to an external heat recovery section (not shown). It is also connected to duct 18 of recirculation section 16, which in turn is connected to compressor 22. The output of compressor 22 is connected by duct 20 to heat generation section 6, where the recirculated medium will be mixed with the strong heating medium produced.

Na Figura 2, o item 40 é um painel de reator, visto a partir de um lado frontal, que é livremente pendurado na seção de reação 10 com seu coletor de produto 44 se apoiando nas protuberâncias de suporte 46, fixadas à parede de reator 4. O coletor de alimentação 48 é conectado à linha de alimentação 26 e ao coletor de produto 44 é conectado à linha de produto 28. O painel 40 compreende canais de catalisador 50. O duto 20 é introduzido na seção de geração de calor 6 através do fundo do queimador 30, permitindo assim a mistura do meio de aquecimento usado recirculado com o meio de aquecimento forte imediatamente quando da geração deste último. Números não mencionados têm especificamente o mesmo significado que na Figura 1.In Figure 2, item 40 is a reactor panel, viewed from a front side, which is freely hung from reaction section 10 with its product manifold 44 resting on the support protrusions 46 attached to reactor wall 4 Supply manifold 48 is connected to supply line 26 and product manifold 44 is connected to product line 28. Panel 40 comprises catalyst channels 50. Duct 20 is introduced into heat generation section 6 through bottom of the burner 30, thus allowing mixing of the recirculated used heating medium with the strong heating medium immediately upon generation of the latter. Numbers not mentioned have specifically the same meaning as in Figure 1.

Na Figura 3, a seção de geração de calor 6 é posicionada verticalmente abaixo da seção de reação 10. Na seção de reação 10, estão posicionados inúmeros painéis de reator 40, vistos à parte. A parte inferior dos coletores de alimentação 48 dos painéis de reator 40 é revestida com cama- das 52 do material isolante de calor para proteger as partes dos painéis viradas para o queimador 30 da radiação de calor desse queimador 30, aqui, uma disposição de pequenos queimadores. Números especificamente não mencionados têm o mesmo significado que na Figura 1. A Figura 4, na qual o eixo X indica o relativo comprimento do reator da extremidade de entrada (0) para a extremidade de saída (1) e o eixo Y indica a temperatura em °C, mostra três perfis de temperatura da extremidade de entrada para a extremidade de saída da zona de reação em um reator, conforme descrito na Figura 3, onde a reação de desidrogenação catalisada de propano a propileno é conduzida sob as condições, conforme descrito no Exemplo 1. A linha 70 mostra o perfil de temperatura do meio de aquecimento, à medida que ele flui do lado de entrada da seção de reação para o lado de saída da mesma, sendo resfriado à medida que ele transfere calor para os canais de catalisador. A linha 72 mostra o perfil de temperatura correspondente para a parede dos canais de catalisador que absorvem o calor do meio de aquecimento que flui ao longo dos mesmos. A curva 72 mostra a elevação de temperatura que resulta da absorção de calor do meio de aquecimento e da transferência de calor para o fluxo de alimentação/produto nos tubos de catalisador. A linha 74 mostra o perfil de temperatura correspondente para os conteúdos de alimentação/tubos, resultante do calor transferido pela parede dos canais de catalisador e do calor consumido pela reação endotérmica nos canais de catalisador. A temperatura de parede mostra uma variação muito moderada sobre o comprimento do tubo que impede a tensão térmica e mecânica na construção do reator e impede pontos quentes locais.In Figure 3, the heat generation section 6 is positioned vertically below the reaction section 10. In the reaction section 10, numerous reactor panels 40 are located, viewed separately. The bottom of the feed manifolds 48 of the reactor panels 40 is lined with layers 52 of heat insulating material to protect the burner facing portions of the panels 30 from the heat radiation of that burner 30, here an arrangement of small burners. Numbers specifically not mentioned have the same meaning as in Figure 1. Figure 4, where the X axis indicates the relative length of the input end reactor (0) to the output end (1) and the Y axis indicates the temperature. in ° C, shows three temperature profiles from the inlet to the outlet end of the reaction zone in a reactor as described in Figure 3, where the propane to propylene catalyzed dehydrogenation reaction is conducted under the conditions as described in Example 1. Line 70 shows the temperature profile of the heating medium as it flows from the input side of the reaction section to the output side of it and is cooled as it transfers heat to the heating channels. catalyst. Line 72 shows the corresponding temperature profile for the wall of the catalyst channels that absorb the heat from the heating medium flowing therethrough. Curve 72 shows the temperature rise that results from heat absorption from the heating medium and heat transfer to the feed / product flow in the catalyst tubes. Line 74 shows the corresponding temperature profile for the feed / tube contents resulting from the heat transfer by the wall of the catalyst channels and the heat consumed by the endothermic reaction in the catalyst channels. Wall temperature shows a very moderate variation in pipe length that prevents thermal and mechanical stress in reactor construction and prevents local hot spots.

Na Figura 5, na qual o eixo X indica a temperatura em °C e o eixo Y indica a conversão, a linha 76 é a linha de conversão de equilíbrio da reação de desidrogenação de propano a propileno. A linha 78 mostra a conversão efetiva ao longo do comprimento dos canais de catalisador da extremidade de entrada para a extremidade de saída da seção de reação como uma função da temperatura crescente de fluxo de alimentação/conversão (conforme a linha 74 da Figura 4). No primeiro quarto da faixa de temperatura, a conversão é principalmente acionada pela grande quantidade de alimentação não-convertida presente, e, no último quarto, a temperatura mais alta é a força de acionamento principal. Como um resultado total, é alcançada quase a conversão de equilíbrio na temperatura mais alta. A conversão máxima é restringida pela temperatura máxima permissível em vista da de-generação de catalisador ou da ocorrência de reações colaterais indeseja-das. A invenção será explicada pelos seguintes exemplos, sem ser restringida aos mesmos.In Figure 5, where the X axis indicates the temperature in ° C and the Y axis indicates the conversion, line 76 is the equilibrium conversion line of the propane to propylene dehydrogenation reaction. Line 78 shows the effective conversion along the length of the catalyst channels from the inlet end to the outlet end of the reaction section as a function of increasing feed / conversion flow temperature (according to line 74 of Figure 4). In the first quarter of the temperature range, the conversion is mainly driven by the large amount of unconverted power present, and in the last quarter, the highest temperature is the main drive force. As a total result, almost equilibrium conversion at the highest temperature is achieved. Maximum conversion is restricted by the maximum allowable temperature in view of catalyst degeneration or unwanted side reactions. The invention will be explained by, but not limited to, the following examples.

Exemplo 1: Desidroqenacão de propano Em um reator, conforme mostrado na Figura 3, onde os canais de catalisador dos painéis de reator são enchidos com um Pt/Sn em condutor de alumina como catalisador, o propano é desidrogenado em propileno.Example 1: Propane Dehydrogenation In a reactor, as shown in Figure 3, where the catalyst channels of the reactor panels are filled with an alumina conductor Pt / Sn as catalyst, the propane is dehydrogenated in propylene.

Uma mistura de vapor e propano (relação de vapor-propano de 3,5 mol/mol) apresentando uma temperatura de 550°C e uma pressão de 0,25 MPa é suprida aos coletores de alimentação dos painéis de reator em LHSV de 1,5 m3 propano/m3 cat h. Depois de passar através dos tubos de catalisador, a mistura efluente de alimentação/produto apresenta uma temperatura de 630 graus e uma pressão de 0,15 MPa. O meio de aquecimento é suprido à extremidade de entrada da seção de reação com uma temperatura de 1000°C. Depois de passar a seção de reação, o meio de aquecimento usado apresenta uma temperatura de 715°C. A temperatura da parede dos canais de catalisador na extremidade de entrada é de 565°C, na extremidade de saída 635°C. A conversão de propano perfaz 72% e a seletividade na direção de propileno perfaz 89%.A vapor and propane mixture (3.5 mol / mol vapor-propane ratio) having a temperature of 550 ° C and a pressure of 0.25 MPa is supplied to the LHSV reactor panel feed manifolds of 1, 5 m3 propane / m3 cat h. After passing through the catalyst tubes, the feed / product effluent mixture has a temperature of 630 degrees and a pressure of 0.15 MPa. The heating medium is supplied to the inlet end of the reaction section with a temperature of 1000 ° C. After passing the reaction section, the heating medium used has a temperature of 715 ° C. The catalyst channel wall temperature at the inlet end is 565 ° C, at the outlet end 635 ° C. Propane conversion makes up 72% and propylene direction selectivity makes up 89%.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Processo para executar uma reação endotérmica em um reator contendo tubos de catalisador, os tubos de catalisador contendo um catalisador que promove a reação endotérmica, o processo caracterizado por compreender as etapas de: a. pôr o catalisador contido nos tubos de catalisador em contato com um fluxo de alimentação que passa através dos canais de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída, b. pôr uma superfície externa dos tubos de catalisador em contato com um fluxo de um meio de aquecimento apresentando uma temperatura de aquecimento inicial e fluindo cossimultaneamente com o fluxo de alimentações para aquecer a superfície por convecção, c. misturar pelo menos parte do meio de aquecimento depois de ter ficado em contato com os tubos de catalisador com um fluxo de meio de aquecimento forte apresentando uma temperatura inicial mais alta do que a temperatura de aquecimento inicial para formar o meio de aquecimento cos-simultâneo apresentando a temperatura de aquecimento inicial.Process for performing an endothermic reaction in a reactor containing catalyst tubes, catalyst tubes containing a catalyst that promotes the endothermic reaction, the process comprising the steps of: a. contacting the catalyst contained in the catalyst tubes with a feed stream passing through the channels from an inlet end to an outlet end, b. contacting an external surface of the catalyst tubes with a flow of a heating medium having an initial heating temperature and flowing co-simultaneously with the feed stream to heat the surface by convection, c. mix at least part of the heating medium after contacting the catalyst tubes with a strong heating medium flow having a higher initial temperature than the initial heating temperature to form the cos simultaneous heating medium having the initial heating temperature. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de alimentação é submetido a uma queda de pressão crítica na extremidade de entrada de cada canal.Process according to Claim 1, characterized in that the feed stream is subjected to a critical pressure drop at the inlet end of each channel. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o meio de aquecimento forte são gases de combustão provenientes de um queimador.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the strong heating means are flue gases from a burner. 4. Processo, de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a reação de equilíbrio endotérmica é uma reação de desidrogenação.Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the endothermic equilibrium reaction is a dehydrogenation reaction. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a reação de desidrogenação é executada em um hidrocarbo-neto, preferivelmente um alcano C2 - Cs ou olefina ou etilbenzeno.Process according to Claim 4, characterized in that the dehydrogenation reaction is carried out in a hydrocarbon, preferably a C 2 -C 6 alkane or olefin or ethylbenzene. 6. Reator para executar um processo de reação endotérmica, caracterizado pelo fato de compreender uma seção de provisão de calor contendo um meio de provisão de calor, a seção de provisão de calor se comunicando com uma extremidade de entrada de uma seção de reator, a seção de reator contendo tubos de catalisador e apresentando uma extremidade de saída se comunicando com uma seção de espaço de cabeça, os tubos de catalisador sendo protegidos da radiação de calor do meio de geração de calor, o reator adicional mente compreendendo uma seção de recircu-lação conectando a seção de espaço de cabeça à seção de provisão de calor, sendo que o aquecimento dos tubos catalíticos ocorre através apenas de aquecimento por convecção,6. Reactor for performing an endothermic reaction process, characterized in that it comprises a heat supply section containing a heat supply means, the heat supply section communicating with an inlet end of a reactor section, the reactor section containing catalyst tubes and having an outlet end communicating with a head space section, the catalyst tubes being protected from heat radiation from the heat generating means, the reactor further comprising a recirculation section. connecting the head space section to the heat supply section, the heating of the catalytic pipes only by convection heating, 7, Reator, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o meio de provisão de calor compreende pelo menos um queimador,Reactor according to claim 6, characterized in that the heat supply means comprises at least one burner, 8, Reator, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende uma linha de alimentação e uma linha de produto e no qual a seção de reator contém painéis de reator, cada painel de reator compreendendo um coletor de alimentação, um coletor de produto e canais adjacentes, cada canal apresentando um comprimento, que corre de uma extremidade de entrada para uma extremidade de saída, e no qual as extremidades de entrada são direta mente conectadas ao coletor de alimentação e abertas para o mesmo e as extremidades de saída são direta mente conectadas ao coletor de produto e abertas para o mesmo e no qual o coletor de alimentação apresenta pelo menos uma conexão a uma linha de alimentação e o coletor de produto apresenta pelo menos uma conexão a uma linha de produto e no qual parte de pelo menos um coletor, o coletor de alimentação ou coletor de produto, é desprendivel, dando acesso âs extremidades do canal.Reactor according to claim 6 or 7, characterized in that it further comprises a feed line and a product line and in which the reactor section contains reactor panels, each reactor panel comprising a feed manifold. , a product manifold and adjacent channels, each channel having a length, which runs from an inlet end to an outlet end, and wherein the inlet ends are directly connected to and open to the feed manifold and the output ends are directly connected to and open to the product manifold where the power manifold has at least one connection to a power line and the product collector has at least one connection to a product line and to which part of at least one collector, the feed collector or product collector, is detachable, giving access to the ends of the channel. 9, Reator, de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a extremidade de entrada de cada tubo de catalisador é provida com meio de restrição de fluxo adequado para impor uma queda de pressão crítica em um fluxo de alimentação que entra no tubo,Reactor according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the inlet end of each catalyst tube is provided with a suitable flow restricting means to impose a critical pressure drop on a feed stream that is in enter the tube, 10, Uso do reator, como definido em qualquer das reivindicações 6 a 9, caracterizado por ser para conduzir o processo, como definido em qualquer das reivindicações 1 a 5.Use of the reactor as defined in any one of claims 6 to 9, characterized in that it is for conducting the process as defined in any one of claims 1 to 5. 11. Uso do reator, como definido na reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de ser para conduzir o processo como definido em uma das reivindicações 4 ou 5.Use of the reactor as defined in claim 8 or 9, characterized in that it is for conducting the process as defined in one of claims 4 or 5.

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