BRPI1002449B1 - unidade de conversão catalítica, processo de reformação catalítica, processo de isomerização esqueletal e processo de metátese - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO DE DISTRIBUIÇÃO DA CARGA E DE RECUPERAÇÃO DOS EFLUENTES EM UM REATOR CATALÍTICO DE LEITO RADIA. A invenção refere-se a uma unidade de conversão catalítica em leito radial que apresenta um recinto exterior cilíndrico (1), um recinto interno (20 também cilíndrico, a zona anular compreendida entre o recinto exterior e o recinto interno, dita zona de reação (I) sendo cheia de catalisador em escoamento gravitante lento, e a carga sendo introduzida por uma tubuladura de entrada (E), conectada a uma caixa intermediária (F) que é ela própria conectada a uma pluralidade de tubos de distribuição (3) dispostos dentro da zona de reação (I) na proximidade do recinto exterior (1).

Description

DOMÍNIO DA INVENÇÃO
[001] O domínio da invenção é aquela das unidades em leito móvel que apresentam uma circulação radial da carga e dos reagentes a partir da periferia do recinto de reação para o centro, ou a partir do centro do recinto de reação para a periferia. O profissional qualifica de "radial" um escoamento dos reagentes gasosos que é feito através de um leito catalítico geralmente móvel de acordo com um conjunto de direções que correspondem a raios orientados a partir da periferia para o centro ou a partir do centro para a periferia.
[002] A unidade mais representativa desse tipo de escoamento é a reformação regenerativa dos cortes hidrocarbonetos de tipo gasolinas que pode ser definida como tendo um intervalo de destilação compreendido entre 80 e 250°C. Mas o domínio de aplicação da presente invenção é mais amplo e podem ser citados além da reformação catalítica das gasolinas, a isomerização esqueletal de diversos cortes olefínicos com C4, C5, ou ainda o processo de metátese para a produção de propileno por exemplo. Essa lista de processo não é exaustiva, e a presente invenção pode ser aplicada a qualquer tipo de processo catalítico de fluxo radial e carga gasosa. Assim no âmbito das novas tecnologias da energia, o processo etanol para diesel, por exemplo, poderia utilizar esse tipo de tecnologia.
[003] Algumas dessas unidades de leito radial, entre as quais a reformação regenerativa, recorrem a um escoamento do catalisador dito em leito móvel, quer dizer um escoamento gravitacional lento das partículas de catalisador confinadas dentro do recinto anular limitado pela parede externa do reator e uma parede interna que corresponde ao coletor central que recupera os efluentes de reação.
[004] Mais precisamente, nesse tipo de unidades de leito radial o leito de catalisador tem uma forma anular pelo fato de que ele se estende a partir da periferia exterior do recinto até a periferia interna do dito recinto que define o coletor central que permite a coleta dos efluentes.
[005] A carga é geralmente introduzida pela periferia exterior do leito anular e atravessa o leito catalítico de maneira substancialmente perpendicular à direção vertical de escoamento desse último. Os efluentes de reação são recuperados em um coletor central.
[006] A presente invenção consiste em um dispositivo de introdução da carga diretamente dentro do leito catalítico anular, e de coleta dos efluentes de reação em um coletor central que permite reduzir certos problemas ligados à tecnologia atual.
[007] A presente invenção permite também em uma variante introduzir a carga pela tubulação central e recuperar os efluentes de reação na periferia.
[008] Finalmente, a presente invenção melhora nitidamente a taxa de utilização da unidade permitindo para isso uma reparação facial do sistema de distribuição da carga em caso de danos, reparação que consiste nesse caso em uma simples substituição do ou dos tubos de distribuição danificados, e leva, portanto, a uma melhor operabilidade do processo.
EXAME DA TÉCNICA ANTERIOR
[009] A maioria dos reatores utilizados na indústria petroleira para realizar as reações de reformação de hidrocarbonetos ou de isomeri- zação esqueletal de cortes olefínicos são reatores radiais. O leito catalítico tem a forma de um anel cilíndrico vertical limitado no lado interno por uma grade interna que retém o catalisador e no lado exterior, ou por uma outra grade do mesmo tipo que a grade interna, ou por um dispositivo que consiste em uma união de elementos de grade em forma de coquilhas.
[0010] Esse dispositivo é essencialmente destinado a facilitar as operações de reparação, visto que ele substitui uma grade contínua por uma série de módulos intercambiáveis.
[0011] Na sequência do texto, quando se falará de grade exterior, se englobará o dispositivo constituído por elementos de grade em forma de coquilhas (conhecido sob a denominação anglo-saxônica de "scallops").
[0012] As grades interna e exterior são porosas de maneira a permitir no lado da grade exterior a passagem da carga no leito catalítico anular, e no lado da grade interna a passagem dos efluentes de reação no coletor central.
[0013] A carga gasosa entra pelo topo do reator e se reparte na zona de distribuição situada entre a parede exterior do reator e a grade exterior, e depois atravessa de maneira substancialmente radial o leito catalítico anular.
[0014] Depois da travessia do leito catalítico, os efluentes de reação são coletados em um coletor cilíndrico vertical através da grade interna de retenção do catalisador.
[0015] Por outro lado, se for desejado manter o nível de atividade do catalisador, é possível eventualmente substituir uma parte do catalisador usado por catalisador fresco. Essas operações de trasfega de catalisador usado e de introdução de catalisador fresco são realizadas de acordo com a arte anterior com o auxílio de pernas de trasfega colocadas no fundo de reator, e de pernas de introdução situadas na zona anular entre a grade exterior e a grade interna.
[0016] O catalisador utilizado nos reatores de reformação pode ter formas diversas extrudadas, esferas ou outras. O diâmetro ou diâmetro equivalente varia geralmente entre 1 mm e 4 mm, e mais especialmente 1,5 e 3 mm. As restrições de fabricação das internas de reatores estão em relação direta com as características físicas do catalisador.
[0017] A problemática ligada à tecnologia dos reatores catalíticos de leito radial em fase gás é essencialmente aquela do confinamento do catalisador na zona anular delimitada pelas grades exterior e interna, e isso quaisquer que sejam as condições de funcionamento (em operação, em situação de resfriamento, de reaquecimento, ou em caso de paralisação de emergência) que podem gerar dilatações diferenciais grandes ligadas aos diferentes níveis térmicos da unidade.
[0018] O confinamento do catalisador necessita numerosos internos com restrições de fabricação e de união muito severas.
[0019] Em um certo número de unidades industriais, problemas de resistência mecânica apareceram na grade exterior, notadamente fenômenos de flambagem de uma parte dessa grade.
[0020] A reparação da grade em questão não é fácil considerando- se a zona de trabalho disponível, e necessita geralmente o recorte da grade em pedaços para passar a abertura, e depois a soldagem das novas porções de grade. Esse tipo de reparação leva a uma imobilização (e, portanto, uma não produção) da unidade em períodos que podem ir de 1 a 2 meses.
[0021] A presente invenção consiste essencialmente em substituir a grade exterior por um dispositivo de distribuição da carga que consiste em uma pluralidade de tubos de distribuição verticais, imersos dentro do leito catalítico na proximidade da parece externa do reator.
[0022] Um tal dispositivo apresenta além disso, uma grande resistência mecânica que permite limitar, e mesmo suprimir os problemas mencionados acima, portanto, in fine reduzir o tempo de imobilização da unidade.
[0023] Em uma variante da presente invenção, a forma recurvada dos tubos verticais de distribuição do gás de carga em sua extremidade inferior, contribui para uma melhor utilização do volume catalítico.
[0024] Finalmente, em uma outra variante da presente invenção, é possível inverter o sentido de circulação dos gases reagentes, a carga sendo introduzida por uma tubulação central, e os efluentes recuperados pelo dispositivo de acordo com a invenção que desempenha então o papel de dispositivo de coleta.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0025] A figura 1 é uma vista em corte da parte de dentro de uma unidade de acordo com a invenção que mostra o circuito de distribuição da carga com o auxílio de tubos verticais imersos dentro do leito catalítico, e de coleta dos efluentes de reação pelo coletor central, assim como a circulação do catalisador que utiliza pernas de introdução no topo, e pernas de trasfega no fundo de reator.
[0026] A figura 2 é uma vista em corte da parte de cima da unidade que mostra as diferentes distâncias tubos/parede, distância entre tubos, e diferentes ângulos que desempenham um papel na definição da unidade.
[0027] A figura 3 é uma vista de uma variante da presente invenção na qual uma parte do dispositivo de introdução da carga é desviada para o exterior da unidade.
[0028] A figura 4 é uma vista em corte da parte interna da unidade de acordo com uma variante da invenção, na qual a carga é introduzida pela tubulação central, e os efluentes são coletados pela pluralidade de tubos situados na periferia do recinto externo da dita unidade.
DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA INVENÇÃO
[0029] A presente invenção pode ser definida de maneira geral como uma nova unidade de conversão catalítica em leito radial em fase gás, e de escoamento gravitacional lento do catalisador. Esse tipo de unidade encontra um grande número de aplicações no refino, entre as quais podem ser citadas a reformação catalítica das gasolinas, a isomerização esqueletal de diversos cortes olefínicos com C4, C5 ou outras, ou ainda o processo de metátese para a produção de propile- no, ou ainda de modo não exaustivo, qualquer sistema catalítico móvel de fluxo radial de gás.
[0030] A unidade de acordo com a presente invenção apresenta um recinto exterior cilíndrico (1) e um recinto interno (2) também cilíndrico, a zona anular compreendida entre o recinto exterior e o recinto interno, dita zona de reação (I), sendo cheia de catalisador em escoamento gravitacional lento.
[0031] A presente invenção se declina de acordo com duas variantes principais anotadas na sequência A) e B). A) De acordo com uma primeira variante da presente invenção, a carga é introduzida por uma tubulação de entrada (E), conectada a uma caixa intermediária (F) que é ela própria conectada a uma pluralidade de tubos de distribuição (3) dispostos na parte interna da zona de reação (I) na proximidade do recinto exterior (1), os ditos tubos de distribuição sendo substancialmente verticais, e se estendendo aproximativamente em toda a altura da zona de reação (I).
[0032] Entende-se por substancialmente vertical o fato de que os tubos podem apresentar uma inclinação em um plano tangente aos ditos tubos de um ângulo compreendido entre 0 e 15°. A noção de plano tangente será definida mais precisamente na descrição detalhada.
[0033] Entende-se por "se estendendo aproximativamente", o fato de que os tubos têm um comprimento vertical igual a pelo menos 80% da altura da zona de reação (I).
[0034] Os efluentes de reação são coletados na zona cilíndrica central (II) definida pelo recinto interno (2), chamado também coletor central (II).
[0035] A introdução do catalisador é feita na parte superior da zona de reação (I) com o auxílio de uma pluralidade de pernas de introdução (4) que desembocam na parte superior do recinto (I), e a trasfega do catalisador é feita por uma pluralidade de pernas de trasfega (6) situadas na parte inferior da zona de reação (I).
[0036] Em um grande número de situações, a caixa intermediária (F) de distribuição da carga é situada na parte de dentro da zona de reação (I), mas uma variante da invenção consiste em posicionar a zona de distribuição (F) da carga no exterior do recinto externo (I), os tubos de distribuição (3) sendo sempre situados na parte de dentro do dito recinto externo (I).
[0037] De acordo com a presente invenção, os tubos de distribuição (3) da carga podem ser dispostos de acordo com uma ou várias fileiras, que são circunferências aproximadamente concêntricas. En- tende-se por aproximadamente concêntrica, o fato de que os centros de todas as fileiras são contidos em um círculo centrado no centro da unidade e de raio inferior a 20 cm.
[0038] - No caso em que os tubos de distribuição (3) da carga são dispostos de acordo com uma circunferência em uma só fileira, a dita circunferência está situada à distância Dp em relação ao recinto exterior (1) da zona de reação (I), a dita distância Dp sendo compreendida entre Dt e 0,5 Ep, designando-se por Dt o diâmetro de um tubo (3), e por Ep a espessura do leito da zona catalítica, e preferencialmente entre 1,5 Dt e < 4 Dt.
[0039] A espessura Ep do leito catalítico é definida precisamente como a diferença entre o raio do recinto exterior (10 e o raio do coletor central (II).
[0040] - No caso em que os tubos de distribuição (3) são reparti dos de acordo com várias fileiras concêntricas, cada fileira correspondendo a uma circunferência, a distância Dr entre duas fileiras consecutivas é compreendida entre 1,5 Dt e 4 Dt.
[0041] De acordo com uma característica especial da presente invenção, a distância centra a centra (De) que separa dois tubos de distribuição (3) consecutivos é tal que o ângulo <p formado pelos raios que passam pelo centro do tubo e pelo centro da unidade tem um valor compreendido entre 5o e 90°, e preferencialmente compreendido entre 10°e 30°
[0042] De acordo com uma outra característica especial da presente invenção, o setor angular de distribuição da carga em um tubo de distribuição (3) é orientado na direção da parede do recinto exterior (1) com um ângulo de abertura α compreendido entre 30° e 360°, e preferencialmente compreendido entre 30° e 180°.
[0043] De acordo com uma outra característica especial da presente invenção, o setor angular de distribuição dos tubos de distribuição (3) da carga é realizado com o auxílio de uma grade Johnson.
[0044] De acordo com uma outra característica especial da presente invenção, o setor de distribuição dos tubos de distribuição (3) da carga é realizado com o auxílio de orifícios repartidos na parede do dito setor, o diâmetro dos orifícios sendo compreendido entre 0,3 e 0,8 dp, dp designando o diâmetro equivalente dos grãos de catalisador.
[0045] Entende-se por diâmetro equivalente, o diâmetro que conserva a relação superfície sobre volume das partículas de catalisador.
[0046] De acordo com uma outra característica especial da presente invenção, a extremidade inferior dos tubos de distribuição (3) é recurvada de maneira a penetrar na parte inferior arqueada da zona de reação (I) se ajustando à forma do fundo arqueado.
[0047] De acordo com uma característica especial da presente invenção, os tubos de distribuição (3) podem apresentar um ângulo de inclinação em relação à vertical em um plano dito "tangente" aos ditos tubos, o ângulo de inclinação sendo compreendido entre 0o e 15°. É chamado plano tangente a um tubo de distribuição (3) o plano que passa pelo dito tubo e que é perpendicular ao raio (RT) que liga o dito tubo ao eixo central da unidade.
[0048] Outras características especiais da unidade serão dados na descrição detalhada. B) De acordo com uma segunda variante da presente invenção, a carga é introduzida por uma tubulação central (E) que é prolongada dentro do recinto de reação (I), os efluentes de reação sendo coletados por uma pluralidade de tubos de coleta (3) dispostos dentro da zona de reação (I) na proximidade do recinto exterior (I), os ditos tubos de coleta (3) sendo substancialmente verticais e se estendendo substancialmente em toda a altura da zona de reação, e sendo conectados a uma zona de coleta (F) ligada à tubulação de saída dos efluentes (S). A zona de coleta (F) pode nesse caso estar ou dentro da zona de reação, ou eventualmente no exterior da dita zona. A introdução do catalisador é feita na parte superior da zona de reação (I) com o auxílio de uma pluralidade de pernas de introdução (4) que desembocam na parte superior do recinto (I), e a trasfega do catalisador é feita por uma pluralidade de pernas de trasfega (6) situadas na parte inferior da zona de reação.
[0049] A unidade de conversão catalítica de acordo com a presente invenção pode se aplicar em todas as suas variantes aos processos tal como a reformação catalítica das gasolinas, a isomerização esque- letal das olefinas, eventualmente o processo de metátese para a produção de propileno, e eventualmente os processos de oligocraquea- mento, assim como para o processo de transformação do etanol em base para carburante diesel por exemplo.
[0050] De maneira geral, o domínio de aplicação da unidade de acordo com a presente invenção é aquele das unidades de escoamento radial de gás e de escoamento gravitacional lento de catalisador.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0051] Na configuração de acordo com a técnica anterior dos reatores em leito radial, a distribuição da carga na zona anular compreendida entre a parede exterior do reator e a grade exterior apresenta numerosos problemas. De fato, é preciso confinar o catalisador nessa zona durante as diferentes fases operatórias reaquecimento resfriamento e paralisação de emergência da instalação. Considerando-se as metalurgias utilizadas e as tolerâncias de fabricação e de união, a disposição dos internos do reator é especialmente restritiva a fim de limi-tar os vazamentos possíveis de catalisadores no lado de distribuição do gás, entre a parede exterior do reator e a grade exterior.
[0052] A fim de se liberar desses problemas, a presente invenção permite simplificar os internos dos reatores de leito radial e substituir a grade exterior por um dispositivo de distribuição periférica do gás constituído por uma pluralidade de tubos substancialmente verticais e paralelos que apresentam um setor radial de distribuição do gás. O catalisador se encontra, portanto, confinado diretamente entre a parede exterior do reator e a grade interna que se comunica com o coletor central.
[0053] A seqüência da descrição é feita seguindo-se as figuras 1, 2 e 3.
[0054] A carga gasosa é introduzida dentro do leito catalítico (I) por um sistema de tubos verticais (3) que apresentam na parte interna de um setor angular bem definido, perfurações distribuídas de uma maneira regular, ou elementos de paredes constituídos de grade co- mumente chamada "Johnson". Uma grade "Johnson" é uma grade que apresenta linhas regularmente orientadas de acordo com uma direção dada, a rigidez sendo assegurada por cordões transversos às linhas.
[0055] A carga gasosa é introduzida dentro do reator por uma tubulação central (E), ligada a uma caixa intermediária (F) a partir da qual se distribuem os tubos de distribuição (3) substancialmente verti- cais.
[0056] O termo "substancialmente" deve ser compreendido como correspondendo a uma possibilidade de inclinação dos tubos (3) em um plano tangente ao dito tubo de acordo com um ângulo que pode ir até 15°. A expressão "plano tangente" deve ela própria ser compreendida como definindo um plano tal que a distância do tubo à parede externa do reator permanece constante.
[0057] Várias formas podem ser dadas à caixa intermediária (F) que tem como única restrição se comunicar por um lado com a tubulação central (E), e por outro lado com os tubos substancialmente verticais (3).
[0058] Pode se tratar de simples elementos de tubos aproximadamente horizontais, de um coletor em forma tórica, ou de uma caixa cilíndrica que recebe em seu centro a tubulação (E) e da qual partem os tubos substancialmente verticais (3). A presente invenção é compatível com qualquer forma da caixa intermediária (F) que poderá em certos casos ser inclinada em relação à horizontal, em especial para respeitar restrições de volume.
[0059] Os tubos verticais ou ligeiramente inclinados (3) podem ser de seção cilíndrica, ou de seção elíptica e mesmo "multilóbica", quer dizer apresentar vários lobos. Qualquer forma da seção dos tubos é compatível com a presente invenção.
[0060] O catalisador circula geralmente em leito móvel, quer dizer de maneira gravitacional a velocidades relativamente baixas da ordem do metro por hora, na zona anular (I) compreendida entre a parede exterior (1) do reator e a parede do coletor (2).
[0061] O catalisador pode, portanto, circular em torno dos tubos (3) de distribuição da carga.
[0062] O catalisador é introduzido na zona anular (I) por pernas de introdução (4) situadas na parte superior do reator, e o catalisador é trasfegado da zona anular (I) por intermédio de pernas de trasfega (6) situadas na parte inferior do reator.
[0063] O dispositivo de distribuição da carga pelos tubos substancialmente verticais (3) é também otimizado para ter uma melhor utilização do leito catalítico.
[0064] Dentro dessa ótica, os tubos de distribuição (3) podem estar no fundo de reator mais ou menos inclinados, e mesmo recurvados de acordo com uma parte (3') a fim de utilizar do melhor modo possível o volume de reação no fundo de reator.
[0065] A figura 2 apresenta uma vista em corte do reator que permite visualizar a disposição dos tubos de distribuição (3) na proximidade (3) na proximidade da parede externa (1) do reator, assim como a posição do coletor central (2).
[0066] Os tubos de distribuição (3) são geralmente dispostos de acordo com uma circunferência situada na distância Dp em relação à parede externa (1) do reator, mas podem se alinhar em várias circunferências concêntricas que são nesse caso separadas dessa mesma distância Dp a mais ou menos próximo de 15%.
[0067] No caso em que os tubos de distribuição (3) da carga são dispostos de acordo com uma circunferência em uma só fileira, a dita circunferência está situada na distância Dp em relação ao recinto exterior (10 da zona de reação (I), a dita distância Dp sendo compreendida entre Dt e 0,5 Ep, designando-se por Dt o diâmetro de um tubo (3), e por Ep a espessura do leito da zona catalítica, e preferencialmente entre 1,5 Dt e < 4 Dt.
[0068] A espessura Ep do leito catalítico se define precisamente como a diferença entre o raio do recinto exterior (1) e o raio do coletor central (2).
[0069] No caso em que os tubos de distribuição (3) são repartidos de acordo com várias fileiras concêntricas, cada fileira correspondendo a uma circunferência, a distância Dr entre duas fileiras consecutivas é compreendida entre 1,5 Dt e 4 Dt.
[0070] Em uma fileira dada, a distância Dc que separa dois tubos consecutivos (distância dita "centro a centro") é tal que o ângulo <p formado pelos raios RT que passam pelo centro do tubo e pelo centro da unidade tem um valor compreendido entre 5o e 90°, e preferencialmente compreendido entre 10° e 30°. No caso em que os tubos (3) são repartidos em várias fileiras, o ângulo <p quando se passa de uma fileira para a fileira seguinte, pode ser deslocado de um valor de cerca de cp/2, a mais ou menos próximo de 15%.
[0071] Cada tubo apresenta um setor de distribuição (7) de ângulo a. Esse setor de distribuição (7) se estende na maior parte do comprimento vertical de cada tubo (3). Entende-se por maior parte uma parte que corresponde a pelo menos 80% do comprimento vertical do tubo (3), e preferencialmente pelo menos 90% do dito comprimento.
[0072] O ângulo α é compreendido entre 30° e 360°, e preferencialmente compreendido entre 30° e 180°.
[0073] A posição desse setor de distribuição é tal que esse último é simetricamente orientado na direção da parede externa (1) do reator. Entende-se por simetricamente orientado o fato de que o setor de distribuição é orientado na direção da parede externa (1) do reator, e se reparte em dois meio ângulos iguais de um lado e de outro do raio (Rt) que liga o centro do reator ao tubo em questão, (anotado (Rt) na figura 2).
[0074] O setor de distribuição (7) pode simplesmente ser constituído por perfurações feitas no dito setor na parede do tubo vertical (3), ou ser materializado por um elemento de parede em grade Johnson.
[0075] Cada tubo (3) possui um setor de distribuição (7), e todos os setores (7) são orientados na direção da parede externa do reator.
[0076] No caso especial em que o setor de distribuição é aberto em toda a circunferência (quer dizer em que o ângulo α é igual a 360°), a distribuição dentro desse setor é não homogênea no sentido em que o meio setor orientado na direção da parede (1) da unidade tem um grau de abertura estritamente maior do que aquele do meio setor orientado na direção do coletor central (2).
[0077] De acordo com uma variante da presente invenção representada na figura 3, a caixa intermediária (F) está situada no exterior do reator. Os tubos de distribuição (3) atravessam então a parede do recinto externo (10, geralmente ao nível da parte superior arqueada.
[0078] Essa disposição permite melhor utilizar o volume catalítico da zona de reação (I), pois a parte dos tubos (3) abertas para a distribuição pelo setor angular (70 pode nesse caso exceder 90% do comprimento dos ditos tubos.
[0079] De acordo com uma variante da presente invenção, representada na figura 4, é possível modificar a circulação da carga gasosa introduzindo-se para isso essa última pelo coletor central (II) e depois recuperando-se os efluentes de reação pelos tubos (3) que se tornam então tubos coletores.
[0080] Na figura 4 foi conservada a mesma numeração para os elementos de estrutura idêntica mesmo se a função dos mesmos mudou. Esse é o caso do coletor central (II) que se torna distribuidor na presente variante.
[0081] Os efluentes deixam então o reator pela caixa intermediária (F) ligada à tubulação de saída (S). Na figura 4 a carga é introduzida pela parte de baixo do coletor central (II), mas a invenção cobre também o caso em que a carga fosse introduzida pela parte de cima do dito coletor central (II), a extremidade inferior desse último sendo nesse caso fechada.
[0082] A presente invenção melhora nitidamente a taxa de utilização da unidade permitindo para isso uma reparação fácil do sistema de distribuição da carga em caso de danos, reparação que consiste nesse caso em uma simples substituição do ou dos tubos de distribuição (3) danificados, e leva, portanto, a uma melhor operabilidade do processo ao qual a presente unidade é aplicada.
EXEMPLO
[0083] Os exemplos seguintes permitem avaliar melhor o ganho esperado com o novo sistema de distribuição.
[0084] Em todos os casos (técnica anterior ou de acordo com a invenção), a unidade é uma unidade de reformação regenerativa das gasolinas constituída por 4 reatores em série, anotados R1, R2, R3 e R4. A carga é introduzida no topo do reator R1, os efluentes provenientes do reator R1 são introduzidos no topo do reator R2 e assim por diante. Os efluentes de reação finais são recuperados na saída do reator R4.
[0085] Os reatores R1, R2, R3 e R4 trabalham a níveis de pressão decrescentes, compreendidos entre (2 bars e 1 bar absolutos (1 bar = 105 Pascais)).
[0086] Essa unidade trata uma vazão de carga de 150 T/h, a carga sendo constituída por um corte gasolina de intervalo de destilação compreendido entre 80 e 250°C.
[0087] O catalisador é um catalisador à base de platina colocado sobre um suporte de sílica alumina que tem a forma de bolinhas esféricas com diâmetro de 2 mm.
[0088] A carga vaporizada dentro de um forno a montante da dita unidade é introduzida gasosa.
[0089] As dimensões comparadas dos reatores de acordo com a arte anterior e de acordo com a invenção são dadas nas tabelas abaixo.
[0090] Os desempenhos da unidade são idênticos de acordo com a arte anterior e de acordo com a invenção. Somente as dimensões dos reatores mudam.
Unidade de acordo com a arte anterior:
[0091] A unidade da arte anterior é uma unidade de reformação catalítica das gasolinas que compreende 4 reatores anotados R1, R2, R3 e R4. Cada um dos reatores R1, R2, R3 e R4 é um reator de fluxo radial de acordo com a arte anterior, quer dizer com uma distribuição da carga assegurada por uma grade exterior colocada na periferia do recinto de reação. O diâmetro do coletor central é de 1150 mm.
[0092] A tabela 1 abaixo dá as dimensões de cada um dos reatores e os volumes catalíticos correspondentes.TABELA 1
Figure img0001
Unidade de acordo com a invenção:
[0093] A unidade de acordo com a invenção compreende 4 reatores R1, R2, R3 e R4 de dimensões idênticas àquelas dos reatores R1, R2, R3 e R4 da arte anterior.
[0094] A distribuição da carga é assegurada por um conjunto de 24 tubos de 100 mm de diâmetro, repartidos em uma só fileira de distribuição, a dita fileira sendo situada a uma distância Dp de 300 mm em relação à parede do recinto exterior (1) de cada um dos reatores. TABELA 2
Figure img0002
Figure img0003
[0095] A comparação entre as tabelas 1 (de acordo com a arte anterior) e 2 (de acordo com a invenção) mostra que o volume catalítico total (e, portanto, útil) aumenta de cerca de 80% com dimensões exteriores iguais dos reatores.
[0096] O segundo exemplo é destinado a mostrar que a presente invenção permite reduzir o tamanho dos reatores com volume de catalisador dado em relação à arte anterior.
[0097] A unidade compreende sempre 4 reatores e a distribuição da carga é assegurada por um conjunto de 24 tubos de 100 mm de diâmetro, repartidos em uma só fileira de distribuição, a dita fileira sendo situada a uma distância Dp de 300 mm em relação à parede do recinto exterior (1) de cada um dos reatores.TABELA 3
Figure img0004
[0098] A comparação entre as tabelas 1 (de acordo com a técnica anterior) e 3 (de acordo com a invenção) mostra que, em uma unidade de capacidade média, é possível reduzir o diâmetro dos reatores de mais de 20% para um mesmo volume catalítico útil.

Claims (15)

1. Unidade de conversão catalítica em leito radial caracterizada pelo fato de que apresenta um recinto exterior cilíndrico (1) e um recinto interno (2) também cilíndrico, a zona anular compreendida entre o recinto exterior e o recinto interno, dita zona de reação (I), sendo cheia de catalisador em escoamento gravitacional lento, e a carga sendo introduzida por uma tubulação de entrada (E), conectada a uma caixa intermediária (F) que é ela própria conectada a uma pluralidade de tubos de distribuição (3) dispostos na parte interna da zona de rea-ção (I) na proximidade do recinto exterior (1), os ditos tubos de distribuição sendo substancialmente verticais, e se estendendo substancialmente sobre toda a altura da zona de reação (I), os efluentes de reação sendo coletados no coletor central (II) definido pelo recinto interno (2), e a introdução do catalisador sendo feita na parte superior da zona de reação (I) com o auxílio de uma pluralidade de pernas de introdução (4) situadas na parte superior da zona de reação (I), e a trasfega do catalisador sendo feita por uma pluralidade de pernas de trasfega (6) situadas na parte inferior da zona de reação (I).
2. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a caixa intermediária (F) que conecta a tubulação de entrada (E) aos tubos de distribuição (3) está situada no exterior da zona de reação (I).
3. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os tubos de distribuição (3) da carga são dispostos de acordo com uma circunferência em uma só fileira, a dita circunferência sendo situada à distância Dp em relação ao recinto exterior (1) da zona de reação (I), a dita distância Dp sendo compreendida entre Dt e 0,5 Ep, e preferencialmente entre 1,5 Dt e < 4 Dt designando-se por Dt o diâmetro de um tubo (3), e por Ep a espessura do leito da zona catalítica,
4. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os tubos de distribuição da carga são dispostos de acordo com várias fileiras, cada fileira correspondendo a uma circunferência, a distância Dr entre duas fileiras consecutivas sendo compreendida entre 1,5 Dt e 4 Dt.
5. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a distância Dc entre dois tubos consecutivos de uma mesma fileira é tal que o ângulo <p formado pelos raios que passam pelo centro do tubo e pelo centro da unidade tem um valor compreendido entre 5o e 90°, e preferencialmente compreendido entre 10° e 30°.
6. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o setor angular (7) de distribuição da carga em um tubo de distribuição (3) é orientado na direção da parede do recinto exterior (1) com um ângulo de abertura α compreendido entre 30° e 360°, e preferencialmente compreendido entre 30° e 180°.
7. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 6 caracterizada pelo fato de que, quando o ângulo α de abertura de um setor de distribuição (7) é igual a 360°, a distribuição dentro desse setor é não homogênea no sentido em que o meio setor orientado na direção da parede (1) da unidade tem um grau de abertura estritamente maior do que aquele do meio setor orientado na direção do coletor central (2).
8. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o setor angular de distribuição (7) dos tubos de distribuição (3) da carga é realizado com o auxílio de uma grade de tipo "Johnson" ou equivalente.
9. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o setor de distribuição (7) dos tubos de distribuição (3) da carga é realizado com o auxílio de orifícios repartidos na parede do dito setor, o diâmetro dos orifícios sendo compreendido entre 0,3 e 0,8 dp, dp designando o diâmetro equivalente dos grãos de catalisador.
10. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a extremidade inferior dos tubos de distribuição (3) é recurvada de maneira a penetrar na parte inferior arqueada da zona de reação (I) se ajustando à forma do fundo arqueado.
11. Unidade de conversão catalítica em leito radial de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os tubos de distribuição (3) apresentam um ângulo de inclinação em relação à vertical em um plano dito "tangente" aos ditos tubos, o ângulo de inclinação sendo compreendido entre 0o e 15°.
12. Unidade de conversão catalítica em leito radial caracterizada pelo fato de que apresenta um recinto exterior cilíndrico (1) e um recinto interno (2) também cilíndrico, a zona anular compreendida entre o recinto exterior e o recinto interno, dita zona de reação (I), sendo cheia de catalisador em escoamento gravitacional lento, a carga é introduzida por uma tubulação central (E) que é prolongada dentro do recinto de reação (I), os efluentes de reação sendo coletados por uma pluralidade de tubos de coleta (3) dispostos dentro da zona de reação (I) na proximidade do recinto exterior (I), os ditos tubos de coleta sendo substancialmente verticais e se estendendo substancialmente em toda a altura da zona de reação, e sendo conectados a uma zona de coleta (F) ligada à tubulação de saída dos efluentes (S), a introdução do catalisador sendo feita na parte superior da zona de reação (I) com o auxílio de uma pluralidade de pernas de introdução (4) que desembocam na parte superior do recinto (I), e a trasfega do catalisador sendo feita por uma pluralidade de pernas de trasfega (6) situadas na par- te inferior da zona de reação (I).
13. Processo de reformação catalítica das gasolinas caracterizado pelo fato de que utiliza a unidade como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, ou na reivindicação 12.
14. Processo de isomerização esqueletal dos cortes C5 caracterizado pelo fato de que utiliza a unidade de acordo com uma das reivindicações 1 ou 11, ou de acordo com a reivindicação 12.
15. Processo de metátese para a produção de propileno caracterizado pelo fato de que utiliza a unidade como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, ou na reivindicação 12.
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