BRPI0908246B1 - “Processo de modificação superficial de materiais utilizando radiação monocromática síncrotron na presença de gases reativos ” - Google Patents

“Processo de modificação superficial de materiais utilizando radiação monocromática síncrotron na presença de gases reativos ” Download PDF

Info

Publication number
BRPI0908246B1
BRPI0908246B1 BRPI0908246-8A BRPI0908246A BRPI0908246B1 BR PI0908246 B1 BRPI0908246 B1 BR PI0908246B1 BR PI0908246 A BRPI0908246 A BR PI0908246A BR PI0908246 B1 BRPI0908246 B1 BR PI0908246B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
radial
plates
radial ducts
heat exchanger
reactor
Prior art date
Application number
BRPI0908246-8A
Other languages
English (en)
Inventor
Rizzi Enrico
Filippi Ermanno
Tarozzo Mirco
Original Assignee
Methanol Casale S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Methanol Casale S.A. filed Critical Methanol Casale S.A.
Publication of BRPI0908246A2 publication Critical patent/BRPI0908246A2/pt
Publication of BRPI0908246B1 publication Critical patent/BRPI0908246B1/pt

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285Heating or cooling the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0207Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly horizontal
    • B01J8/0214Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly horizontal in a cylindrical annular shaped bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0006Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the plate-like or laminated conduits being enclosed within a pressure vessel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F9/026Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
    • F28F9/0263Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by varying the geometry or cross-section of header box
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/0015Plates; Cylinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

(54) Título: PROCESSO DE MODIFICAÇÃO SUPERFICIAL DE MATERIAIS UTILIZANDO RADIAÇÃO MONOCROMÁTICA SÍNCROTRON NA PRESENÇA DE GASES REATIVOS (51) lnt.CI.: B01J 8/02; F28D 9/00 (30) Prioridade Unionista: 18/02/2008 EP 08002925.9 (73) Titular(es): METHANOL CASALE S.A.
(72) Inventor(es): ENRICO RIZZI; ERMANNO FILIPPI; MIRCOTAROZZO
1/13
REATOR QUÍMICO ISOTÉRMICO COM TROCADOR DE CALOR DE PLACAS
Campo da Invenção [001] A presente invenção se relaciona ao campo de reatores químicos isotérmicos equipados com um trocador de calor interno de placas.
[002] A invenção é aplicável, por exemplo, aos reatores químicos isotérmicos ou pseudo-isotérmicos, para reações heterogêneas exotérmicas ou endotérmicas, em que o trocador de calor interno é imerso em uma camada catalítica, ou aos reatores em que o trocador de calor interno, quando em operação, é imerso em um fluido.
Estado da Técnica [003] Os reatores químicos isotérmicos ou pseudo-isotérmicos são reatores equipados com um trocador de calor interno, adaptado para manter a temperatura da reação em uma faixa de eficiência ótima, mediante fornecimento ou remoção de calor dos reagentes. Os reatores isotérmicos são amplamente usados, por exemplo, nas instalações de síntese de metanol, onde o reator compreende um trocador de calor de resfriamento interno para remover o calor gerado pela reação exotérmica da síntese do metanol.
[004] Os reatores isotérmicos equipados com um trocador de calor de placas são conhecidos pelo fato de apresentarem diversas vantagens. O termo reator de placas é usado na descrição a seguir para se referir a um reator químico isotérmico ou pseudo-isotérmico, equipado com pelo menos um trocador de calor interno de placas. Um reator de placas é disposto, por exemplo, no documento de patente EPA-1284813.
[005] Os elementos de troca de calor chamados placas se apresentam na forma de corpos achatados no formato de caixa, compreendendo duas paredes substancialmente retangulares, conectadas entre si, pelo
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 6/22
2/13 menos, ao longo do perímetro, de forma a definir uma câmara interna ou passagem, onde um fluido de troca de calor (por exemplo, água ou vapor) é circulado. As placas são suportadas no interior do reator através de dispositivos conhecidos, sendo conectadas a dispositivos apropriados para alimentação e coleta do fluido de troca de calor. Placas diferentemente estruturadas são conhecidas no estado técnica, incluindo as chamadas placas dilatadas, formadas por duas folhas de metal planas unidas por uma soldagem de perímetro e outros pontos de soldagem, e submetidas à expansão hidráulica por alta pressão para obtenção de uma câmara interna entre as duas folhas.
[006] Os reatores de placas são apreciados por sua grande superfície disponível de troca de calor, comparado ao tamanho geral, seu baixo custo e facilidade de montagem no interior do reator.
[007] O trocador de calor interno de placas é normalmente formado como uma unidade substancialmente anular, com placas radiais convergindo na direção do eixo do reator. Em um leiaute conhecido de um reator vertical com um trocador de calor interno de fluxo axial ou fluxo axial-radial, as placas do trocador de calor são dispostas com longos lados paralelos ao eixo vertical do reator e os lados curtos radiais convergindo na direção do mesmo eixo; além disso, tubos cilíndricos são fixados ao lado curto inferior e superior de cada placa, para alimentar e coletar o fluido trocador de calor.
[008] De um modo mais geral, o dispositivo para alimentação e coleta do fluido de troca de calor dos trocadores de calor anulares, como definido acima, normalmente compreendem tubos ou dutos radiais alinhados com os lados curtos radiais das placas
Consequentemente, os tubos cilíndricos para fluido de troca de calor
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 7/22
3/13 apresentam extremidades divergentes, ou seja, as extremidades externas se estendendo sobre um diâmetro externo da estrutura anular do trocador de calor em si, e extremidades convergentes, ou seja, as extremidades opostas se estendendo sobre um diâmetro interno das mesmas, próximo ao eixo do reator químico.
[009] O espaçamento entre as placas depende de diversos parâmetros do projeto, mas, como via de regra, as placas são relativamente próximas uma a outra, a fim de aumentar a proporção entre a superfície trocadora de calor e o volume global do trocador. Consequentemente, as extremidades convergentes dos tubos radiais podem interferir entre si, ou, em qualquer caso, o espaço intermediário entre as extremidades convergentes pode se tornar demasiadamente pequeno, inconveniências práticas, como, dificuldade para a descarga ou para o reenchimento do catalisador. Para solucionar esse problema, o estado da técnica dispõe soluções como as mostradas nas figuras 5 e
6.
provocando algumas por exemplo, uma [0010] Com referência à figura 6, as placas 100 de um trocador de calor de placa anular apresentam coletores de fluido 101, fixados aos seus lados curtos. As extremidades internas dos coletores 101 convergem em uma zona 112, próxima ao eixo central do reator. Conforme mostrado, para evitar interferência entre os coletores 101 na zona 112, as placas 100 são dispostas em dois níveis, de modo que os coletores 101 estão situados alternadamente sobre um plano superior e um plano inferior. Em casos excepcionais, mais de dois níveis podem ser usados. Entretanto, essa solução apresenta os inconvenientes de uma construção mais complexa e dispendiosa.
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 8/22
4/13 [0011]
Com referência à figura 7, é mostrada outra solução do estado da técnica, em que as placas 100 apresentam desbastes angulares (ou chanfros) 113, para manter as extremidades convergentes dos coletores 101 distanciadas do eixo do reator (isto é, se situando em um diâmetro maior) e, consequentemente, evitando interferência. Essa solução, entretanto, nem sempre é totalmente satisfatória; as placas são mais difíceis de serem fabricadas e o fluxo de fluido interior é perturbado pelos desbastes 113; além disso, um fluxo transversal deve ser permitido no interior das placas, a fim de equalizar o fluxo de saída e compensar a presença dos desbastes 113.
[0012] As soluções apresentadas pelas figuras 6 e 7 são algumas vezes usadas em combinação, ocasionando, entretanto, trocadores de calor ainda mais complexos e
dispendiosos. acima é sentido
[0013] 0 problema
especialmente em reatores para reações fortemente
exotérmicas, em que o fluido de troca de calor é um líquido
que se expande, pelo menos parcialmente, para a fase de
vapor, e os coletores necessitam de uma seção transversal maior. Este é o caso, por exemplo, dos reatores em que o calor removido da reação química é usado para produzir vapor, e a interferência entre as extremidades convergentes dos grandes coletores de vapor é difícil de ser evitada. Sumário da Invenção [0014] O problema em que a presente invenção se fundamenta é aquele de proporcionar um espaçamento apropriado e evitar interferência mecânica entre as extremidades internas dos dutos de alimentação ou coleta do fluido de troca de calor radial, de placas trocadoras de calor radiais instaladas no interior de reatores químicos isotérmicos.
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 9/22
5/13 [0015] O problema é solucionado mediante a provisão de um reator químico isotérmico, compreendendo pelo menos um trocador de calor de placas, com uma estrutura substancialmente anular, o trocador de calor compreendendo uma pluralidade de placas trocadoras de calor dispostas radialmente, e pelo menos um conjunto de dutos radiais para alimentação ou coleta de um fluido de troca de calor para/a partir da passagem/passagens interna(s) das placas, os dutos radiais sendo alinhados com lados radiais das placas, os dutos radiais tendo extremidades divergentes e extremidades convergentes opostas devido a sua disposição radial, o reator sendo caracterizado pelo fato de que as extremidades convergentes dos dutos radiais do pelo menos um conjunto de dutos radiais apresentam uma seção transversal reduzida, se comparado às respectivas extremidades divergentes.
[0016] A invenção também se refere a um trocador de calor de placas, para uso em reatores químicos isotérmicos, o trocador de calor compreendendo uma pluralidade de placas trocadoras de calor radialmente dispostas, e pelo menos um conjunto de dutos radiais para alimentação ou coleta de um fluido de troca de calor para/a partir da passagem/passagens interna(s) das placas, os dutos radiais sendo alinhados com lados radiais das placas, os dutos radiais tendo extremidades divergentes e extremidades convergentes opostas devido a sua disposição radial, o reator sendo caracterizado pelo fato de que as extremidades convergentes dos dutos radiais apresentam uma seção transversal reduzida, se comparado às respectivas extremidades divergentes.
[0017] As extremidades convergentes e divergentes opostas dos dutos radiais se situam, respectivamente, sobre um primeiro e segundo diâmetro da
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 10/22
6/13 estrutura anular, isto é, são distribuídas sobre uma circunferência interna e externa, tendo os primeiro e segundo diâmetros, respectivamente.
[0018] Os dutos radiais, de acordo com a
invenção, são os dutos de alimentação e/ou dutos de coleta
do fluido de troca de calor. Os dutos radiais para o fluido
de troca de calor, de acordo com uma modalidade da
invenção, são fixados (por exemplo, soldados) aos lados
curtos das placas.
[0019] Em uma modalidade da invenção, o trocador de calor apresenta dutos radiais opostos para a alimentação e coleta do fluido de troca de calor para/a partir das placas trocadoras de calor, por exemplo, dutos superiores e dutos inferiores em uma disposição vertical, e todos os dutos radiais opostos apresentam as extremidades convergentes com uma seção transversal reduzida, se comparado às respectivas extremidades divergentes.
[0020] Em outra simplificada modalidade da invenção, os dutos radiais são formados com extremidades convergentes de seção transversal reduzida somente em um lado das placas, preferivelmente, o lado de saída do fluido. Essa modalidade pode ser preferida quando o fluxo volumétrico de saída do fluido de troca de calor é significativamente maior do que o fluxo volumétrico de entrada, por exemplo, o fluido é pelo menos parcialmente evaporado através das placas. Nesse caso, dutos de saída maiores podem ser exigidos para acomodar o aumento de fluxo volumétrico, e o problema acima da interferência física das extremidades convergentes é crítico no lado de saída de fluido do trocador de calor. Um duto convencional com uma seção transversal constante, em alguns casos, pode ainda ser usado no lado de entrada de fluido.
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 11/22
7/13 preferivelmente constantemente afunilada, transversal extremidades uma seçao direção das [0021] Em uma modalidade preferida, cada duto ou tubo radial apresenta, pelo menos, uma porção cônica, onde a seção transversal é continuamente decrescente na direção da extremidade convergente interna do duto. Mais preferivelmente, a porção afunilada é uma porção de formato cônico ou de formato de tronco de cone.
[0022] De acordo com as modalidades da invenção, os dutos de fluido trocador de calor compreendem uma porção cilíndrica e uma porção cônica, com diminuindo na convergentes; de acordo com outra modalidade, os dutos são afunilados ou cônicos por toda a extensão radial, a partir da extremidade divergente externa à extremidade convergente interna.
[0023] O ângulo cônico dos dutos cônicos é preferivelmente inferior a 10 graus, mais preferivelmente, entre 10' (dez minutos de arco) e 5 graus.
[0024] De acordo com outra modalidade, os dutos radiais das placas trocadoras de calor compreendem uma pluralidade de porções com diferentes respectivas seções transversais, a porção próxima da extremidade convergente de cada duto tendo uma seção transversal menor que das outras porções do mesmo duto. Preferivelmente, cada um dos dutos radiais é executado com uma porção cilíndrica externa tendo um primeiro diâmetro e uma segunda porção interna, próxima da extremidade convergente, tendo um segundo diâmetro menor que o primeiro diâmetro.
[0025] De acordo com um aspecto da invenção, os dutos com seção transversal reduzida nas extremidades convergentes são usados em combinação com placas trocadoras de calor tendo uma estrutura ensanduichada, cada placa compreendendo duas paredes e elementos espaçadores
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 12/22
8/13 internos, os elementos espaçadores conectando as paredes e definindo canais para o fluido de troca de calor entre as duas paredes.
[0026] A invenção soluciona o problema da interferência dos dutos de alimentação/coleta, conforme definido acima.
[0027] A invenção é particularmente vantajosa quando o trocador de calor é equipado com as placas ensanduichadas, conforme definido acima. As placas apresentam uma forte resistência a um alto diferencial de pressão entre o lado interno e o lado externo das mesmas (tal como 100 bars e valores além) e foram descobertas como redutoras de queda de pressão interna, de modo que o uso das mesmas pode ser preferível se comparado, por exemplo, às placas infladas tipo almofada. Entretanto, devido a sua estrutura compreendendo os canais internos definidos pelos elementos espaçadores, essas placas não permitem a implementação de uma solução conforme visto na figura 7, na medida em que não seria possível facilmente conectar o(s) canal(is) interno(s), próximo(s) ao eixo do reator, ao respectivo duto de fluido. Conforme o estado da técnica conhecido, um trocador de calor com placas ensanduichadas exigiria a disposição complexa e dispendiosa apresentada na figura 6, de modo a evitar a interferência das extremidades internas dos dutos de fluido, dessa forma, limitando a possível aplicação desses trocadores.
[0028] A invenção, entretanto, pode ser usada com qualquer tipo de placas trocadoras de calor, incluindo as placas infladas anteriormente mencionadas, mantendo a vantagem de um correto espaçamento entre as extremidades convergentes internas dos dutos de fluido, além do baixo custo e facilidade de instalação.
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 13/22
9/13 [0029] As características e vantagens da presente invenção se tornarão mais evidentes a partir da descrição a seguir de modalidades indicativas preferidas e não-limitativas, fazendo-se referência às figuras em anexo.
Breve Descrição dos Desenhos [0030] A figura 1 mostra, esguematicamente, uma vista em corte parcial de um reator guímico isotérmico, de acordo com uma modalidade preferida da invenção.
[0031] A figura 2 mostra, esguematicamente, alguns detalhes correlacionados à figura 1.
[0032] A figura 3 é uma seção transversal de uma das placas do trocador, no interior do reator mostrado na figura 1, de acordo com uma modalidade preferida.
[0033] A figura 4 mostra detalhes da placa e do duto de fluido apresentados nas figuras 1 e 2.
[0034] A figura 5 se refere à outra modalidade da invenção.
Descrição Detalhada de Modalidades Preferidas [0035] Com referência à figura 1, é mostrado um reator guímico isotérmico de fluxo radial, o gual compreende essencialmente um casco cilíndrico de eixo vertical 2, uma extremidade inferior 3 e uma extremidade superior 4, respectivamente, com um flange de entrada 5 para o carregamento de reagentes recém-produzidos, e um flange de saída 6 para os produtos de uma reação guímica.
[0036] O reator 1 contém um leito catalítico anular, gue é conhecido por si e não será descrito em detalhes, contendo um catalisador apropriado e sendo externamente delimitado por uma parede cilíndrica perfurada
7. Os reagentes circulam numa direção radial, a partir de um espaço intermediário entre a parede 7 e o casco 2, para um coletor central 8, o gual está em comunicação com o flange de saída 6. O espaço anular definido pelo leito
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 14/22
10/13 catalítico é substancialmente o espaço reacional, onde os reagentes são convertidos em produtos.
[0037] Um trocador de calor de placas de fluxo axial 10 é montado no interior do reator 1, imerso no catalisador. O trocador de calor 10 apresenta uma estrutura substancialmente anular, com placas radiais 11 na forma de corpos achatados no formato de caixa substancialmente retangular, tendo lados longos 12i, 12e paralelos ao eixo do reator e lados curtos radiais 13s, 13i.
[0038] As placas 11 são conectadas a meios de distribuição adequados de um fluido de troca de calor, por exemplo, água de resfriamento. No exemplo em questão, o fluido de troca de calor entra nos lados inferiores 13i, circula axialmente no interior das placas 11 e sai nos lados superiores 13s. O fluido é distribuído através de dutos radiais conectados às placas 11 de uma maneira apropriada; no exemplo, o fluido é distribuído através de um conjunto de tubos radiais 14, fixados aos lados inferiores 13i das placas trocadoras de calor 11 e coletado por um conjunto de tubos radiais 15 fixados aos lados superiores 13s. Cada placa 11 é equipada com um respectivo tubo distribuidor 14 e um respectivo tubo coletor 15.
[0039] O fluido é alimentado através de um sistema de tubulação compreendendo um flange de entrada 20, um tubo 21 e outro tubo anular 22, alimentando os tubos distribuidores 14. O fluido passa a partir de cada um dos tubos distribuidores 14 ao interior da respectiva placa 11, por exemplo, através de furos ou fendas do tubo 14, os quais são conhecidos por si. Os tubos coletores 15 recebem o fluido das placas 11 e são conectados a um tubo anular 23 e a um flange de saída 24.
[0040] Os tubos 14 e 15 devido à disposição radial no interior do reator 1, apresentam extremidades
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 15/22
11/13 divergentes 14d, 15d dispostas sobre uma primeira circunferência, tendo um primeiro diâmetro ligeiramente inferior ao diâmetro da parede 7, e extremidades convergentes opostas 14c, 15c dispostas sobre um segundo perímetro, tendo um segundo diâmetro ligeiramente maior ao diâmetro do duto central 8. 0 primeiro diâmetro é substancialmente igual ao diâmetro externo do trocador de calor anular 10, enquanto o segundo diâmetro é substancialmente igual ao diâmetro interno da mesma estrutura anular.
[0041] Os tubos distribuidores 14 e/ou os tubos coletores 15 apresentam uma seção transversal reduzida, pelo menos próxima às extremidades convergentes 14c, 15c, a fim de evitar a interferência e manter um espaçamento adequado entre as extremidades dos tubos. Para tal fim, os tubos 14 e/ou os tubos 15 são, preferivelmente, tubos cônicos, conforme mostrado.
[0042] Com referência à vista detalhada apresentada na figura 2, os tubos coletores cônicos 15 são fixados nos lados curtos superiores 13s das placas 11, assim, tendo extremidades convergentes 15c próximas ao eixo do reator, com uma seção transversal menor que as extremidades opostas 15d e deixando um espaçamento adequado (S) entre as extremidades dos tubos.
[0043] Os tubos cônicos 15 (figura 2) têm uma seção transversal diminuindo uniformemente a partir das extremidades 15d às extremidades 15c. Preferivelmente, os tubos anulares 22 e 23 são colocados em volta das extremidades divergentes 15d onde um maior espaço é disponível.
[0044] De acordo com uma modalidade (figuras
3-4), cada placa 11 compreende, essencialmente, duas paredes 31 e 32 paralelas entre si, conectadas pelos
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 16/22
12/13 espaçadores internos 33 que definem canais 34 para o fluido de troca de calor. Espaçadores adicionais podem ser providos ao longo das bordas perimétricas longitudinais das paredes 31 e 32, para a vedação lateral da placa 30. As paredes 31 e 32, numa modalidade preferida, são formadas de respectivas folhas de metal planas, e os espaçadores 33 são representados pelas tiras de placa, de espessura apropriada igual à altura dos canais 34. Os tubos cônicos 15 compreendem aberturas ou fendas 40, cada fenda 40 estando em comunicação de fluido com pelo menos um dos canais 34. Preferivelmente, existe uma fenda 40 para cada canal 34.
[0045] Os tubos distribuidores 14 podem ser produzidos da mesma maneira que os tubos coletores 15, conforme acima descrito. De acordo com a invenção, pelo menos os distribuidores de fluido de troca de calor ou os coletores de fluido de troca de calor apresentam seção transversal reduzida nas extremidades convergentes.
[0046] De acordo com outras modalidades, os tubos distribuidores 14 e/ou os tubos coletores 15 compreendem porções com respectivas diferentes seções transversais. Com referência ao exemplo da figura 5, cada um dos tubos 15 compreende uma porção cilíndrica externa 15e tendo um primeiro diâmetro, e uma porção cilíndrica interna 15f, próximo à extremidade convergente 15c do duto 15, tendo um segundo diâmetro menor que o diâmetro da primeira porção 15e. De acordo com outra modalidade (não mostrada), os tubos radiais 14 e/ou os tubos 15 compreendem mais de duas porções, com a seção transversal diminuindo a partir da extremidade externa à extremidade interna do tubo em si.
[0047] A operação é conforme a descrição a seguir. Os reagentes são alimentados ao reator 1 pelo flange 5 e radialmente circulam através da zona reacional
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 17/22
13/13 catalítica, onde o trocador 10 se encontra instalado. Um fluido de troca de calor, por exemplo, água, é alimentado às placas 11, entrando e saindo através dos flanges 20, 24 e tubulação correlacionada.
[0048] As extremidades convergentes de seção transversal reduzida 14c, 15c dos tubos 14, 15, conforme visto na figura 1, evitam a interferência entre os tubos e deixam um espaço livre adequado (S) (figura 2) entre os tubos, de utilidade, por exemplo, para descarga/realimentação do catalisador.
[0049] Com referência, por exemplo, a uma reação exotérmica, o trocador (10) resfria o leito catalítico e os produtos reacionais, mantendo a temperatura da reação em uma faixa de eficiência ótima. O fluido de troca de calor, para tal fim, pode ser água, que é pelo menos parcialmente evaporada no interior das placas (11) . Nesse caso, na medida em que o vapor exige tubos maiores, a provisão de coletores de água/vapor tendo uma reduzida seção transversal nas extremidades convergentes é particularmente vantajosa.
[0050] Como é evidente para um técnico no assunto, a invenção é aplicável a qualquer tipo de reator químico contendo um trocador de calor de placa, em particular, reatores de fluxo radial, de fluxo axial ou de fluxo transversal.
Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 18/22
1/3

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Reator químico isotérmico (1), compreendendo pelo menos um trocador de calor de placas (10) com uma estrutura anular, o trocador de calor (10) compreendendo uma pluralidade de placas trocadoras de calor (11) dispostas radialmente, e pelo menos um conjunto de dutos radiais (14, 15) para alimentação ou coleta de um fluido de troca de calor à(s) ou proveniente da(s) passagem/passagens interna(s) (34) das placas (11), os dutos radiais sendo alinhados com lados radiais (13i, 13s) das placas (11), os dutos radiais (14, 15) tendo extremidades divergentes (14d, 15d) e extremidades convergentes opostas (14c, 15c) devido a sua disposição radial, o reator (1) sendo caracterizado pelo fato de que as extremidades convergentes (14c, 15c) dos dutos radiais (14, 15) do pelo menos um conjunto de dutos radiais apresenta uma seção transversal reduzida, quando comparada às respectivas extremidades divergentes (14d, 15d) .
  2. 2. Reator, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção de cada um dos dutos radiais é uma porção afunilada, tendo uma seção transversal continuamente decrescente na direção da extremidade convergente do duto.
  3. 3. Reator, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a porção afunilada dos dutos radiais é de formato cônico ou de tronco de cone.
  4. 4. Reator, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção afunilada apresenta um ângulo cônico inferior a 10 graus.
  5. 5. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os dutos radiais (14, 15) são fixados aos correspondentes lados das placas (11).
    Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 19/22
    2/3
  6. 6. Reator, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dutos radiais das placas trocadoras de calor compreendem uma pluralidade de porções (15e, 15f) com respectivas seções transversais distintas, cada duto (15) tendo uma porção (15f) próxima à extremidade convergente (15c), com uma seção transversal menor do que a(s) outra(s) porção(ões) (15e) do mesmo duto (15).
  7. 7. Reator, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada um dos dutos radiais apresenta uma porção cilíndrica externa (15e) com um primeiro diâmetro e uma porção cilíndrica interna (15f) próxima à extremidade convergente (15c) do duto (15), e em que a porção interna (15f) apresenta um diâmetro menor do que o diâmetro da primeira porção (15e).
  8. 8. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as placas (11) apresentam uma estrutura que compreende uma primeira parede (31) e uma segunda parede (32), e ainda elementos espaçadores internos (33) conectando a primeira parede à segunda parede, definindo canais (34) para um fluido de troca de calor entre as primeira e segunda paredes (31, 32).
  9. 9. Reator, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os dutos radiais (14, 15) apresentam aberturas (40) em comunicação de fluido com os canais (34) formados nas placas (11) para o fluido de troca de calor.
  10. 10. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (10) compreende um conjunto de dutos radiais (14) de alimentação de fluido e um conjunto de dutos radiais (15) de coleta de fluido, para alimentar e coletar um fluido de troca de calor às ou proveniente das
    Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 20/22
    3/3 placas (11), os dutos radiais (14) de alimentação de fluido e dutos radiais (15) de coleta de fluido tendo extremidades convergentes com uma seção transversal reduzida, quando comparado às respectivas extremidades divergentes.
  11. 11. Reator, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (10) compreende um duto radial de alimentação de fluido (14) e um duto radial oposto de coleta de fluido (15) , para cada uma das placas (11) dispostas radialmente, os dutos radiais opostos de alimentação de fluido (14) e de coleta de fluido (15) tendo extremidades convergentes com uma seção transversal reduzida, quando comparado às respectivas extremidades divergentes.
  12. 12. Trocador de calor de placas com uma estrutura anular, para uso em um reator químico isotérmico, do tipo definido na reivindicação 1, o trocador de calor compreendendo uma pluralidade de placas trocadoras de calor (11) dispostas radialmente e pelo menos um conjunto de dutos radiais (14, 15) para alimentação ou coleta de um fluido de troca de calor à(s) ou proveniente da(s) passagem/passagens interna(s) (34) das placas (11), os dutos radiais sendo alinhados com lados radiais (13i, 13s) das placas (11), os dutos radiais (14, 15) tendo extremidades divergentes (14d, 15d) e extremidades convergentes opostas (14c, 15c) devido a sua disposição radial, o trocador de calor de placas (10) sendo caracterizado pelo fato de que as extremidades convergentes (14c, 15c) dos dutos radiais (14, 15) do pelo menos um conjunto de dutos radiais apresenta uma seção transversal reduzida, quando comparada às respectivas extremidades divergentes (14d, 15d).
    Petição 870170090995, de 24/11/2017, pág. 21/22
BRPI0908246-8A 2008-02-18 2009-02-13 “Processo de modificação superficial de materiais utilizando radiação monocromática síncrotron na presença de gases reativos ” BRPI0908246B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08002925.9 2008-02-18
EP08002925A EP2090355A1 (en) 2008-02-18 2008-02-18 Isothermal chemical reactor with plate heat exchanger
PCT/EP2009/001046 WO2009103461A1 (en) 2008-02-18 2009-02-13 Isothermal chemical reactor with plate heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0908246A2 BRPI0908246A2 (pt) 2015-07-21
BRPI0908246B1 true BRPI0908246B1 (pt) 2018-01-23

Family

ID=39639107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0908246-8A BRPI0908246B1 (pt) 2008-02-18 2009-02-13 “Processo de modificação superficial de materiais utilizando radiação monocromática síncrotron na presença de gases reativos ”

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9120068B2 (pt)
EP (2) EP2090355A1 (pt)
CN (1) CN101952022B (pt)
AR (1) AR070400A1 (pt)
AU (1) AU2009217005A1 (pt)
BR (1) BRPI0908246B1 (pt)
CA (1) CA2714470A1 (pt)
CL (1) CL2009000350A1 (pt)
MX (1) MX2010008712A (pt)
RU (1) RU2482909C2 (pt)
WO (1) WO2009103461A1 (pt)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130199288A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Visteon Global Technologies, Inc. Fluid flow distribution device
CN103060188A (zh) * 2013-01-29 2013-04-24 南京工业大学 内置板翅式换热器的外循环气升式反应器及控温方法
FR3009862B1 (fr) * 2013-08-26 2015-09-11 Commissariat Energie Atomique Echangeur de chaleur entre deux fluides, utilisation de l'echangeur avec du metal liquide et du gaz, application a un reacteur nucleaire a neutrons rapides refroidi avec du metal liquide
MX2017011230A (es) * 2015-03-26 2017-11-01 Casale Sa Intercambiador de placas para reactores quimicos con colectores automaticamente soldables.
CN113226536A (zh) 2019-02-01 2021-08-06 托普索公司 板式换热器与放热反应器的结合使用
CN113477187A (zh) * 2021-07-21 2021-10-08 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 一种板式轴向反应器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2642897A (en) * 1948-05-13 1953-06-23 Rover Co Ltd Heat interchange apparatus
US3364951A (en) * 1965-04-22 1968-01-23 Olin Mathieson Heat exchanger
GB1444235A (en) * 1973-11-27 1976-07-28 Tkach G A Smolyak V D Frumin V Plate heat exchangers
FR2625112B1 (fr) * 1987-12-23 1993-10-22 Institut Francais Petrole Reacteur a controle thermique interne par plaques creuses echangeuses de chaleur
SU1666175A1 (ru) * 1989-08-11 1991-07-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Нефтяного Машиностроения Реактор с движущимс слоем катализатора
CA2166395C (en) * 1993-07-03 2006-05-09 Josef Osthues Plate heat exchanger with a refrigerant distributor
EP1153653A1 (en) 2000-05-11 2001-11-14 Methanol Casale S.A. Reactor for exothermic or endothermic heterogeneous reactions
EP1221339A1 (en) * 2001-01-05 2002-07-10 Methanol Casale S.A. Catalytic reactor with heat exchanger for exothermic and endothermic heterogeneous chemical reactions
DE10112074A1 (de) * 2001-03-12 2002-10-02 Forschungszentrum Juelich Gmbh Brennstoffzelle mit gleichmäßiger Verteilung von Betriebsmitteln
EP1306126A1 (en) * 2001-10-19 2003-05-02 Methanol Casale S.A. Heat exchange unit for isothermal chemical reactors
FR2874129A1 (fr) * 2004-08-04 2006-02-10 Helion Sa Systeme de distribution des fluides dans une pile a combustible
EP1787715A1 (en) * 2005-11-18 2007-05-23 Methanol Casale S.A. Plate type heat exchanger for a isothermal chemical reactor
EP1854534A1 (en) 2006-05-12 2007-11-14 Methanol Casale S.A. Isothermal reactor

Also Published As

Publication number Publication date
EP2244821B1 (en) 2016-09-21
AU2009217005A1 (en) 2009-08-27
CA2714470A1 (en) 2009-08-27
RU2010138279A (ru) 2012-03-27
US9120068B2 (en) 2015-09-01
MX2010008712A (es) 2010-09-24
CL2009000350A1 (es) 2010-07-19
CN101952022B (zh) 2015-02-25
BRPI0908246A2 (pt) 2015-07-21
EP2244821A1 (en) 2010-11-03
US20110052457A1 (en) 2011-03-03
RU2482909C2 (ru) 2013-05-27
EP2090355A1 (en) 2009-08-19
AR070400A1 (es) 2010-03-31
WO2009103461A1 (en) 2009-08-27
CN101952022A (zh) 2011-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0908246B1 (pt) “Processo de modificação superficial de materiais utilizando radiação monocromática síncrotron na presença de gases reativos ”
JP4651889B2 (ja) 発熱または吸熱不均一反応のための等温反応器
RU2435639C2 (ru) Изотермический реактор
KR870000086B1 (ko) 반응기
US3871445A (en) Reaction apparatus for carrying out exothermic and endothermic chemical processes with radial flow of a heat exchange medium
CN102164662B (zh) 用于等温化学反应器的具有径向布置的元件的热交换器
TWI700124B (zh) 具有混合及交換區域之混合及分佈裝置
US9528772B2 (en) Multi-passage thermal sheet and heat exchanger equipped therewith
RU2690828C2 (ru) Смесительное и распределительное устройство, содержащее распределительную тарелку с периферийными отверстиями
US7767172B2 (en) Shell-type reactor with radial baffles
US8414840B2 (en) Vertical isothermal shell-and-tube reactor
BRPI0618293A2 (pt) reator quìmico isotérmico
CN207102556U (zh) 卧式反应器
BR112019023353B1 (pt) Conversor catalítico de leito múltiplo com resfriamento entre leitos
BRPI0715800A2 (pt) reator isotÉrmico
JP2013154310A (ja) 多管式反応器
WO2009019045A1 (en) Chemical reactor
CN106902714A (zh) 浆态床反应器
CN219415884U (zh) 一种换热器内换热管端部的支撑结构
CN206597522U (zh) 浆态床反应器
CN214438883U (zh) 一种列管式热反应器构件
RU2775262C2 (ru) Химический реактор с адиабатическими слоями катализатора и аксиальным потоком
WO2009080191A1 (en) Radial isothermal chemical reactor
CN206597520U (zh) 浆态床反应器
RU2716797C2 (ru) Каталитический реактор

Legal Events

Date Code Title Description
B06A Notification to applicant to reply to the report for non-patentability or inadequacy of the application according art. 36 industrial patent law
B09A Decision: intention to grant
B16A Patent or certificate of addition of invention granted
B25A Requested transfer of rights approved