BRPI0821251B1

BRPI0821251B1 - Prato filtrante de pré-distribuição com tubo vertedor para reator de leito fixo com cocorrente descendente de gás e de líquido

Info

Publication number: BRPI0821251B1
Application number: BRPI0821251-1A
Authority: BR
Inventors: Abdelhakim Koudil; Christophe Boyer
Original assignee: Ifp
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2019-08-20
Also published as: FR2924950A1; US8487151B2; EP2225009A2; FR2924950B1; WO2009092875A2; JP5680967B2; BRPI0821251A2; CN101918100B; ES2584277T3; RU2010129496A; KR20100105677A; CN101918100A; JP2011507677A; US20110092754A1; WO2009092875A3; EP2225009B1; RU2476255C2; KR101607343B1

Abstract

prato filtrante de pré-distribuição com tubo vertedor para reator de leito fixo com cocorrente descendente de gás e de líquido a presente invenção refere-se a um dispositivo que permite efetuar uma pré-distribuição da carga de gás e de líquido que alimenta um reator que funciona com cocorrente descendente de gás e de líquido, com o auxílio de um prato de pré-distribuição que compreende um meio filtrante e um tubo vertedor que permite regular a vazão de líquido que chega a um prato distribuidor situado a jusante do dito dispositivo. o presente dispositivo aplica-se mais especialmente ao tratamento de hidrogenação seletiva de cargas que contêm compostos acetilênicos e diênicos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PRATO FILTRANTE DE PRÉ-DISTRIBUIÇÃO COM TUBO VERTEDOR PARA REATOR DE LEITO FIXO COM COCORRENTE DESCENDENTE DE GÁS E DE LÍQUIDO.

Domínio da Invenção

A presente invenção refere-se ao domínio dos pratos distribuidores destinados a alimentar com gás e com líquido reatores químicos que funcionam com cocorrente descendente de gás e de líquido.

Tais reatores são encontrados no domínio do refino, mais especialmente nas reações de hidrogenação seletiva de diversos cortes petrolíferos, e mais geralmente nos hidrotratamentos que necessitam de fluxos de hidrogênio sob pressão elevada e trabalham com cargas líquidas pesadas que podem conter impurezas constituídas por partículas sólidas que colmatam.

Em certos casos de fato, a carga líquida contém impurezas que podem depositar-se sobre o próprio leito catalítico e, ao longo do tempo, reduzir o volume intersticial desse leito catalítico.

Entre essas cargas líquidas que colmatam, podem ser citadas as misturas de hidrocarbonetos que têm de 3 a 50 átomos de carbono, e preferencialmente de 5 a 30 átomos de carbono, e que podem conter uma proporção não desprezível de compostos insaturados ou poli-insaturados acetilênicos ou diênicos, ou uma combinação desses diferentes compostos, a proporção total de compostos insaturados podendo ir até 90% em peso na carga.

É possível citar a título de exemplo representativo das cargas concernidas pela presente invenção a gasolina de pirólise, a pirólise designando um processo de craqueamento térmico bem conhecido pelo profissional.

A presente invenção permite ao mesmo tempo limitar a colocação de partículas que colmatam dentro do leito catalítico e regular a vazão líquida que chega ao prato distribuidor situado a jusante do presente dispositivo. Por essa razão, o presente dispositivo é qualificado de prato filtrante de pré-distribuição ou pré-distribuidor filtrante.

O prato distribuidor situado a jusante do presente pré-distribuidor é um prato distribuidor que compreende chaminés que efetuam a mistura do gás e do líquido, e que apresenta um nível de líquido mínimo. Por exemplo, esse prato distribuidor a jusante pode ser análogo àquele descrito no pedido francês depositado sob o número: FR 2 899 973.

O pré-distribuidor descrito na presente invenção aumenta a capacidade do reator para trabalhar com cargas líquidas que colmatam e garante uma alimentação líquida homogênea do prato distribuidor situado a jusante (mais simplesmente chamado na sequência do texto de prato a jusante).

De fato, quando um entupimento produz-se dentro de um leito catalítico, é constatado muito rapidamente uma subida da perda de carga do escoamento através do reator.

A perda de carga pode tornar-se tal que o explorante é obrigado a paralisar o reator e substituir uma parte ou a totalidade do catalisador, o que acarreta evidentemente uma redução considerável das durações de ciclos do processo.

O entupimento de uma parte do leito catalítico pode ser devido a vários mecanismos.

Diretamente, a presença de partículas no fluxo da carga pode acarretar um entupimento por depósito das ditas partículas dentro do leito catalítico, esse depósito tendo como efeito reduzir a fração vazia do leito catalítico.

Indiretamente, a formação de uma camada de subprodutos provenientes das reações químicas parasitas, subprodutos agrupados sob o termo genérico de coque, que se depositam na superfície dos grãos de catalisador, pode também contribuir para a redução da fração vazia do leito.

Além disso, o depósito das partículas, que colmatam, é feito geralmente dentro do leito, de maneira aleatória, disso podem resultar heterogeneidades na repartição da fração vazia desse leito que vão se traduzir pela criação de caminhos preferenciais para a fase líquida que circula com cor3 rente descendente.

Esses caminhos preferenciais são extremamente prejudiciais no plano hidrodinâmico visto que eles perturbam gravemente a homogeneidade do escoamento das fases dentro do leito e podem levar a heterogeneidades ao nível do avanço da reação química, assim como no plano térmico.

A presente invenção permite reduzir a probabilidade de ascensão desses fenômenos. Quando eles se produzem, ela permite aumentar o tempo de funcionamento do reator antes do entupimento que obriga a uma paralisação.

Exame da Técnica Anterior

As patentes U.S.-4.313.908 e EP-0.050.505-B1 descrevem dispositivos que permitem diminuir a perda de carga gerada no leito catalítico e minimizar seu aumento desviando para isso uma parte do escoamento através de tubos. Uma série de tubos que formam curto-circuito atravessa o leito catalítico. A entrada desses tubos está situada a jusante de um prato distribuidor e a saída desses tubos desemboca acima da entrada do leito catalítico em diferentes níveis. O sistema permite assim desviar independentemente os escoamentos de gás e de líquido com a condição de que um nível líquido estabeleça-se a montante do leito. O dispositivo descrito nas patentes citadas não permite controlar a relação entre as vazões de líquido e de gás desviadas para os tubos que compõem o dito sistema. De fato, o gás é desviado desde o início do funcionamento do reator, e o líquido só é desviado quando um nível suficiente de líquido estabelece-se acima do leito devido ao engorduramento.

Por outro lado, na saída dos dispositivos descritos nas duas patentes citadas, não há nenhum efeito de distribuição dos fluidos, o que necessita a colocação no lugar a jusante do dispositivo, de um prato distribuidor ou de um sistema equivalente. No caso da presente invenção, uma parte da função de distribuição é incorporada ao sistema de filtração para formar um dispositivo único, mesmo se o presente dispositivo for acoplado com um prato distribuidor posicionado a jusante.

Na patente U.S. 3.958.952 o prato, objetivo da invenção, é cons4 tituído por uma série de unidade de filtração cada uma delas sendo constituída por uma alternância de câmaras concêntricas, umas vazias e as outras ocupadas por corpos filtrantes que não são precisados.

Em um tal sistema, a função de filtração é completamente separada da função de mistura e de distribuição, enquanto que no dispositivo objeto da presente invenção, há uma integração entre o leito de filtração e a distribuição assegurada pelas chaminés dedicadas ao gás e pelos orifícios do prato para o líquido.

De fato o tubo vertedor integrado ao prato, de acordo com a invenção, tem uma função de estabilização da interface gás/líquido do prato situado a jusante, e contribui assim para uma alimentação uniforme com líquido do dito prato a jusante.

O dispositivo descrito na presente invenção é acoplado com um prato distribuidor situado a jusante e tem como efeito proteger esse último dos eventuais movimentos bruscos na vazão de líquido.

Ele permite efetuar uma primeira filtração da carga eventualmente completada ao nível do prato distribuidor quando esse último é equipado com elementos de filtração, como é o caso do prato descrito no pedido de patente FR 2 889 973. No entanto, o presente dispositivo pode ser acoplado com um prato distribuidor a jusante que não compreende elemento de filtração da carga, caso no qual é o dispositivo objeto da presente invenção que assegura sozinho a função de filtração.

Descrição Sumária das Figuras

A figura 1 representa um esquema de um prato de prédistribuição filtrante de acordo com a invenção, o dito prato sendo posicionado a montante de um prato de distribuição tal como descrito no pedido de patente FR 2 899 973, a figura 2 representa uma vista de conjunto de um reator equipado com o prato de pré-distribuição de acordo com a invenção, seguido por um prato de distribuição posicionado a jusante, e depois ainda a jusante do próprio leito catalítico, a carga de gás e de líquido escoando com cocorrente descendente ao longo do leito catalítico.

A figura 3 utilizada no exemplo comparativo representa a evolução no tempo da perda de carga tomada entre dois pontos do leito catalítico com e sem o dispositivo de acordo com a invenção.

Descrição Sumária da Invenção

O dispositivo descrito na presente invenção permite captar as partículas que colmatam contidas no escoamento líquido que constitui a carga líquida de um reator que funciona com cocorrente descendente de gás e de líquido, com o auxílio de um prato de pré-distribuição que compreende um meio filtrante.

Esse prato de pré-distribuição é também equipado com pelo menos um tubo, dito tubo vertedor, substancialmente vertical do qual a extremidade inferior situa-se a uma distância do prato distribuidor a jusante (Di), tal que essa distância (Di) seja inferior a 300 mm, e preferencialmente inferior a 200 mm.

Em uma variante preferida do dispositivo de acordo com a invenção, o tubo vertedor mergulha dentro da fase líquida do prato distribuidor a jusante, de maneira que em caso de variação brutal da vazão de carga líquida, a repercussão dessa variação seja atenuada ao nível do prato distribuidor a jusante.

O presente dispositivo assegura portanto uma dupla função de filtração e de regulação da vazão líquida. Além disso, ele contribui para a boa distribuição do gás e do líquido visto que o líquido escoa em maior parte através dos orifícios dispostos no fundo do prato de pré-distribuição, e o gás escoa através das chaminés regularmente repartidas em toda a seção do prato de pré-distribuição.

Mais precisamente, o dispositivo objeto da presente invenção pode definir-se como um prato de filtração e de pré-distribuição de uma fase gasosa de uma fase líquida que constituem a alimentação de um reator catalítico que funciona com cocorrente descendente de gás e de líquido, a fase líquida sendo carregada em partículas que colmatam, o dito prato de prédistribuição sendo situado a montante de um prato distribuidor, dito prato distribuidor a jusante (10), e sendo constituído:

- por um prato perfurado (1) de orifícios (7) de diâmetro (do), substancialmente horizontal e solidário das paredes do reator, no qual são fixadas chaminés (3) substancialmente verticais, abertas em sua extremidade superior para a admissão do gás, e em sua extremidade inferior para a evacuação do dito gás, o dito prato sustentando um leito de filtração (2) que circunda as chaminés (3),

- por pelo menos um tubo (4) chamado tubo vertedor, que serve de escoadouro líquido, que se estende substancialmente verticalmente a partir de um nível superior situado abaixo do nível da extremidade superior das chaminés (3) até um nível inferior situado a uma distância (Di) do nível de base do prato distribuidor a jusante, Di sendo inferior a 300 mm, e preferencialmente inferior a 200 mm.

De acordo com uma variante preferida do dispositivo de acordo com a invenção, o tubo que serve de escoadouro (4) estende-se até um nível inferior situado dentro da fase líquida que eleva o prato distribuidor a jusante (10).

De preferência, o leito de filtração que equipa o dispositivo de acordo com a invenção é constituído por várias camadas de partículas sólidas que são geralmente inertes, mas podem em certos casos ser cataliticamente ativas.

O leito de filtração pode ser constituído por uma só camada de partículas de tamanho compreendido entre o diâmetro (do) dos orifícios (7) do dito dispositivo, e um valor que não excede 30 mm.

De maneira preferida, o leito de filtração compreende pelo menos duas camadas de partículas e nesse caso, a primeira camada superior é constituída por partículas inertes de diâmetro compreendido entre 10 e 30 mm, e a segunda camada inferior é constituída por partículas inertes de diâmetro compreendido entre 2 e 10 mm.

De maneira preferida, as chaminés (3) que servem para o escoamento do gás são regularmente repartidas em toda a seção do prato de pré-distribuição, e a densidade das chaminés é compreendida entre 10 e

150 por m² de seção de leito, e preferencialmente compreendida entre 30 e

100 por m² de seção de leito.

De maneira preferida, o diâmetro (do) dos orifícios (7) para a passagem do líquido sobre o prato é compreendido entre 2 e 10 mm, e de maneira mais preferida compreendido entre 3 e 6 mm.

O diâmetro (Dt) do tubo vertedor (4), e o diâmetro (ds) do orifício de saída (6) do dito tubo vertedor são, de preferência, calculados em função do diâmetro do reator (Dr) de maneira a poder escoar facilmente os movimentos bruscos de vazões de líquido, sem por isso perturbar a fase líquida que eleva o prato distribuidor a jusante (10).

O diâmetro (Dt) do tubo vertedor (4) é uma função crescente do diâmetro do reator (Dr), e é de preferência compreendido entre 40 mm e 350 mm, e preferencialmente compreendido entre 70 mm e 250 mm.

O diâmetro (ds) do orifício de saída (6) do dito tubo vertedor é uma função crescente do diâmetro do reator (Dr), e é de preferência compreendido entre 30 mm e 300 mm.

A determinação precisa do diâmetro (ds) do orifício de saída (6) do tubo vertedor é feita respeitando-se um critério de velocidade de saída do líquido que é de preferência inferior a 150 cm/s, e mais preferencialmente inferior a 120 cm/s.

De preferência, a altura total (Ht) do leito de filtração é compreendida entre 100 mm e 800 mm, e mais preferencialmente é compreendida entre 200 mm e 600 mm.

De maneira preferida, as chaminés (3) do prato de prédistribuição de acordo com a invenção excedem o nível superior do leito de filtração de uma altura (Hc) compreendida entre 5 mm e 100 mm. Eventualmente, as chaminés (3) destinadas ao escoamento do gás são equipadas em sua extremidade superior de um chapéu de proteção contra a entrada do líquido. Nesse caso, o diâmetro dos chapéus é preferencialmente superior de 10 mm ao diâmetro das chaminés (3).

Da mesma maneira, a fim de limitar a entrada de gás no interior do tubo vertedor (4), cada tubo vertedor (4) pode ser munido em sua parte superior de um chapéu (5). Nesse caso, o chapéu (5) tem preferencialmente um diâmetro superior de 10 mm pelo menos ao diâmetro (Dt) do tubo dito tubo vertedor (4).

De maneira preferida, cada tubo vertedor (4) tem sua parte superior que permanece contida dentro do leito de filtração (2). O caso especial de um tubo vertedor (4) que aflora o nível superior do leito de filtração (2) permanece perfeitamente dentro do âmbito da invenção.

O prato de distribuição de acordo com a invenção permite alimentar um prato distribuidor (10) posicionado a jusante. Esse prato distribuidor pode ser de qualquer tipo, e em especial de um tipo que corresponde àquele descrito no pedido de patente FR 2 889 973.

De preferência, o prato distribuidor a jusante (10) compreende chaminés para o escoamento do gás, as ditas chaminés apresentando fendas laterais ou orifícios perfurados na parede lateral das ditas chaminés, de maneira a permitir uma entrada do líquido dentro das próprias chaminés nas quais vai ser efetuada a mistura com a fase gasosa. Essa função de mistura do gás e do líquido não é procurada ao nível das chaminés (3) do prato de pré-distribuição que não possui portanto, geralmente aberturas laterais.

A distância (Dc) que separa o prato de pré-distribuição do prato de distribuição a jusante é tal que o plano de base do dispositivo é situado a mais de 50 mm da parte mais alta do prato distribuidor a jusante (10). Entende-se pela expressão parte mais alta do prato de distribuição a jusante, a extremidade do dito prato que apresenta a maior altura. Ela é, em geral, a extremidade superior das chaminés que equipam o prato distribuidor a jusante (10), como representado na figura 2.

O dispositivo de acordo com a presente invenção pode se aplicar a qualquer tipo de reator que funciona com cocorrente descendente de gás e de líquido e que trabalha em uma carga líquida que colmata.

Em especial, o dispositivo de pré-filtração e de distribuição de acordo com a invenção pode ser utilizado em um reator de hidrotratamento, de hidrogenação seletiva, ou de conversão de resíduos ou de conversão de cortes hidrocarbonados com número de átomos de carbono que pode ir de 3 a 50, e preferencialmente de 5 a 30.

O dispositivo de filtração e de distribuição de acordo com a presente invenção permite um alongamento significativo da duração de ciclo do catalisador empregado no reator, como será ilustrado no exemplo abaixo. Na maior parte das vezes, a substituição periódica do leito de filtração é realizada com uma periodicidade de pelo menos 6 meses, e mais preferencialmente de pelo menos 9 meses.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente descrição é efetuada com o auxílio das figuras 1 e 2.

O dispositivo objeto da presente invenção é composto por um prato de pré-distribuição que compreende um plano de base (1) substancialmente horizontal (chamado na sequência de plano de base), solidário das paredes do reator, no qual é fixado um conjunto de chaminés substancialmente verticais (3), munidas de uma abertura superior situada acima do nível superior do leito de filtração (2), e de uma abertura inferior situada substancialmente ao nível do plano horizontal do prato (1).

O plano de base (1) é perfurado de orifícios (7) de diâmetro (do) repartidos de maneira regular em toda a seção do prato (1).

A parte gás da alimentação penetra na parte de dentro das chaminés (3) pela abertura superior, e a parte líquida da alimentação é introduzida acima do leito de filtração (2) dentro do qual ela espalha-se progressivamente para deixar o prato pelos orifícios (7) exortados no plano de base (1).

O prato distribuidor sustenta um leito de filtração (2) constituído por pelo menos uma camada de sólido granular que desempenha o papel de filtro, o dito leito sólido granular circundando cada uma das chaminés.

As chaminés (3) ultrapassam de preferência o nível do leito de filtração de uma altura (Hc) compreendida entre 5 e 100 mm.

O leito de filtração pode compreender várias camadas de partículas de forma qualquer.

O tamanho das partículas que constituem cada camada do leito de filtração diminui de preferência de cima para baixo do leito de filtração.

As partículas da camada inferior (ou a mais baixa) possuem um tamanho médio de preferência inferior ao tamanho das partículas de catalisador que constituem o leito catalítico situado a jusante do prato distribuidor.

Na maior parte das vezes, mas não sistematicamente, o tamanho das partículas de cada camada varia entre 2 mm e 30 mm.

Em uma variante do dispositivo de filtração e de distribuição de acordo com a invenção, o leito de filtração é composto por pelo menos duas camadas de partículas sólidas, o tamanho das partículas de uma camada dada sendo inferior àquele das partículas da camada imediatamente superior.

Em uma variante especial do dispositivo de acordo com a invenção, o tamanho das partículas da camada superior do leito de filtração é compreendido entre 10 e 30 mm, e o tamanho das partículas da camada inferior é compreendido entre 2 mm e 10 mm.

A título puramente ilustrativo, e sem que isso constitua uma limitação qualquer, um leito de filtração de acordo com o dispositivo de acordo com a invenção pode ser constituído:

- por uma camada superior que representa 25% da altura total do leito de filtração, e composta por partículas de tipo ACT 068, de tamanho 25 mm.

- por uma camada intermediária que representa 25% da altura total do leito de filtração, e composta por partículas de tipo ACT 108, de tamanho 8 mm.

- por uma camada inferior que representa 50% da altura total do leito de filtração, e composta por partículas inertes de tamanho inferior ou igual àquele dos grãos do catalisador.

As partículas que formam o leito de filtração podem ter uma forma qualquer, por exemplo esférica ou cilíndrica, com ou sem volume vazio na parte de dentro. Elas são geralmente inertes, mas podem eventualmente ser catalíticas. Nesse último caso, as partículas ativas do leito de filtração são de preferência constituídas por um catalisador da mesma família que o catalisador utilizado no leito catalítico situado a jusante do leito de filtração.

O leito de filtração pode também ser constituído por elementos de guarnecimento que oferecem uma grande superfície de captação das impurezas ao mesmo tempo em que têm uma fração de vazio grande, como por exemplo elementos de grade JOHNSON.

Um exemplo de composição de um leito de filtração com o auxílio de várias camadas é dado no exemplo detalhado que vem depois da presente descrição.

A altura total do leito de filtração é preferencialmente compreendida para a maior parte dos reatores industriais concernidos entre 100 mm e 800 mm, e mais preferencialmente compreendida entre 200 e 600 mm.

O diâmetro interno das chaminés é de preferência compreendido entre 10 mm e 150 mm, e mais preferencialmente compreendido entre 25 mm e 80 mm.

As chaminés (3) são de preferência regularmente espaçadas de uma distância compreendida entre 150 e 600 mm, mais preferencialmente compreendida entre 300 e 500 mm.

O leito de filtração colmata-se progressivamente ao longo do tempo começando pelas camadas inferiores, e cria-se substancialmente uma interface entre a porção inferior colmatada, e a porção superior não colmatada.

O líquido atravessa o leito de filtração em sua porção superior não colmatada, e termina por atingir o nível superior dos tubos vertedores (4). Ele atravessa então os ditos tubos vertedores para ser diretamente introduzido na proximidade do prato distribuidor a jusante (10), e preferencialmente na fase líquida do prato distribuidor a jusante (10).

A fase gasosa atravessa as chaminés a partir da abertura superior até a abertura inferior das mesmas.

A abertura superior das chaminés é de preferência situada a uma altura (Hc) acima do leito de filtração compreendida entre 5 e 100 mm. As aberturas superiores das chaminés (3) são eventualmente protegidas por um chapéu ou qualquer forma equivalente, que tem como objetivo impedir a introdução direta de líquido pelas ditas aberturas superiores das chaminés. Nesse caso, o diâmetro dos chapéus que recobrem a extremidade superior das chaminés (3) é superior de 10 mm ao diâmetro das ditas chaminés.

Da mesma maneira, o ou os tubos vertedores (4) podem ser equipados de chapéus ou qualquer forma equivalente, para evitar a introdução de gás.

Na figura 1, o tubo vertedor (4) é munido de um chapéu do qual o diâmetro é superior da 10 mm àquele do dito tubo vertedor, de maneira a reduzir o máximo possível as eventuais entradas de gás na parte de dentro do tubo vertedor.

Na figura 2, o tubo vertedor mergulha dentro da fase líquida do prato distribuidor a jusante, o que corresponde a uma configuração preferida.

A título de ilustração, a figura 1 mostra um leito de filtração constituído de cima para baixo por 4 camadas:

- uma primeira camada (I) de 100 mm de espessura constituída por esferas inertes de tipo ACT 068, de 25 mm de diâmetro,

- uma segunda camada (II) de 100 mm de espessura constituída por esferas inertes de tipo ACT 108, de 8 mm de diâmetro, uma terceira camada (III) de 200 mm de espessura constituída por partículas de catalisador de 2 mm de diâmetro,

- uma quarta (IV) camada de esferas de alumina de 6,3 mm de diâmetro.

A denominação ACT é uma denominação comercial de esferas vendidas pela empresa CTI situada em Salindres (Gard).

Exemplo

O exemplo seguinte é um exemplo comparativo entre duas configurações de um reator de hidrogenação seletiva:

- uma configuração (A) com um prato distribuidor único

- uma configuração (B) com o prato distribuidor da configuração (A) precedido pelo prato de pré-distribuição com tubo vertedor de acordo com a presente invenção.

O reator tem um diâmetro de 1 metro, e uma altura total de 5 metros, que inclui o prato de pré-distribuição de acordo com a invenção, o prato distribuidor e o leito catalítico.

O leito catalítico é composto por partículas de um catalisador tradicional para efetuar a hidrogenação seletiva. Trata-se de um catalisador que contém Ni colocado sobre um suporte de alumina.

O tamanho das partículas de catalisador que formam o leito catalítico situado a jusante do prato distribuidor a jusante é de 2 mm.

A alimentação do reator é composta por uma parte líquida e por uma parte gasosa.

O líquido é constituído por uma gasolina de pirólise de intervalo de distribuição compreendido entre 50°C e 280°C com um ponto de ebulição médio a 120°C nas condições-padrão.

A fase gasosa é composta a 90% molar de hidrogênio, o resto sendo essencialmente metano.

O prato de distribuição de acordo com a invenção possui:

- 10 chaminés de um diâmetro de 50 mm, regularmente repartidas no dito prato,

- 1 tubo vertedor de um diâmetro de 50 mm munido de um orifício com diâmetro de 45 mm,

- um leito de filtração constituído por uma camada inferior de 40 cm de espessura,e por uma camada superior de 10 cm de espessura.

A camada inferior é constituída por partículas de alumina de 2 mm de diâmetro e a camada superior é constituída por partículas de tipo ACT 068 de 25 mm de diâmetro.

O tubo vertedor mergulha na fase líquida do prato distribuidor a jusante.

O tubo vertedor a jusante possui 40 chaminés de um diâmetro de 25 mm e de uma altura de 175 mm, cada chaminé sendo munida de furos laterais dispostos em três andares para permitir a introdução do líquido dentro das chaminés e a mistura do líquido com o gás.

As propriedades do gás e do líquido nas condições de operação são dadas na tabela I abaixo:

Massa volúmica do líquido (kg/m3)	700
Massa volúmica do gás (kg/m3)	20
Viscosidade dinâmica do líquido (Pa.s)	0,0005

Viscosidade dinâmica do gás (Pa.s)	0,00002
Concentração em partículas que colmatam no líquido (em grama/litro)	0,05
Velocidade superficial líquido (cm/s)	0,65
Velocidade superficial gás (cm/s)	10,0

Tabela I. Propriedades dos fluidos

A curva apresentada na figura 3 mostra a evolução da perda de carga tomada entre dois pontos do leito catalítico com o prato de prédistribuição de acordo com a invenção (curva A), e sem prato de prédistribuição (curva B).

A perda de carga em ordenada é normalizada em relação ao valor inicial que é determinado utilizando-se correlações bem conhecidas pelo profissional, e o tempo em abscissa é medido em dezenas de horas.

É constatado que o prato de pré-distribuição de acordo com a invenção permite reduzir a perda de carga, e mais especialmente seu aumento não longo de tempo, de tal modo que no final de 80 unidades de tempo (800 horas), a perda de carga relativa é de 1,3, com o prato de prédistribuição e de 1,7 sem o prato de pré-distribuição.

Uma outra maneira de apreciar o efeito do prato de prédistribuição de acordo com a invenção é fixar o valor limite da perda de carga admissível no leito catalítico e medir os tempos respectivos para atingir o dito valor, ou seja Ta com o prato de pré-distribuição e Tb sem prato de prédistribuição. A diferença entre Ta e Tb (Ta - Tb) pode ser da ordem de vários meses, e tipicamente de 3 meses, o que representa um alongamento significativo da duração de funcionamento do reator antes de paralisação por colmatagem.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de filtração e de pré-distribuição de uma fase gasosa e de uma fase líquida que constituem a alimentação de um reator catalítico que funciona com cocorrente descendente de gás e de líquido, a fase líquida sendo carregada em partículas que colmatam, o dito dispositivo sendo situado a montante de um prato distribuidor, dito prato distribuidor a jusante, a distância (Dc) separando o prato de pré-distribuição e o prato distribuidor a jusante sendo tal que o plano de base do dispositivo é localizado a mais de 50 mm da porção superior do prato distribuidor a jusante, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de filtração e de pré-distribuição é constituído:

- por um prato perfurado de orifícios (7) de diâmetro (d0), variando entre 3 e 6 mm, que é horizontal e solidário das paredes do reator, no qual são fixadas chaminés (3) verticais, a densidade das chaminés (3) estando na faixa de 30 a 100 por m² de seção de leito, que são abertas em sua extremidade superior para a admissão do gás e em sua extremidade inferior para a evacuação do dito gás, o dito prato sustentando um leito de filtração (2) que circunda as chaminés (3), as chaminés (3) excedendo o limite superior do leito de filtragem (2) em uma altura (Hc) na faixa de 5 a 100 mm;

- por pelo menos um tubo de escoadouro (4) que serve de escoadouro líquido com um diâmetro (Dt) variando entre 70 mm e 250 mm, que se estende substancialmente verticalmente a partir de um nível superior situado abaixo do nível da extremidade superior das chaminés e que permanece contido dentro do leito de filtração (2), até um nível inferior situado a uma distância (Di) do nível de base do prato distribuidor a jusante, a distância (Di) sendo inferior a 300 mm, e preferencialmente inferior a 200 mm, o diâmetro (ds) do orifício de saída do tubo de escoadouro estando na faixa de 30 mm a 300 mm, e o dito leito de filtração sendo constituído por pelo menos duas camada de partículas, uma primeira camada superior sendo constituída por partículas inertes com um diâmetro na faixa de 10 a 30 mm, e uma segunda camada inferior constituída por partículas inertes com um diâmetro na faixa de 2 a 10

Petição 870190044300, de 10/05/2019, pág. 4/9 mm, a altura total (Ht) do leito de filtração (2) estando na faixa de 200 mm a

600 mm.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção superior de cada tubo de escoadouro (4) é munido

5 de um chapéu (5) que limita a entrada de gás, de um diâmetro que é pelo menos 10 mm superior àquele do dito tubo vertedor (Dt).
3. Utilização de um dispositivo de filtração e de pré-distribuição como definido na reivindicação 1, caracterizado por ser em um reator de hidrotratamento, de hidrogenação seletiva, ou de conversão de resíduos, ou

10 de conversão de cortes hidrocarbonados com número de átomos de carbono que pode ir de 3 a 50, e preferencialmente de 5 a 30.