BRPI1106728A2 - CATALYST PARTICLE CHARGER FOR VERTICAL TUBULAR REACTOR AND LOADING METHOD - Google Patents
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Abstract
CARREGADOR DE PARTÍCULAS DE CATALISADOR PARA REATOR TUBULAR VERTICAL E MÉTODO DE CARREGAMENTO - O carregador é constituído por três partes interligadas: cabeça (100) na parte superior, corpo (200) na parte central e distribuidor (300) na parte inferior. Em sua configuração, o equipamento permite o carregamento orientado de catalisador em reatores, em leito múltiplo, além melhorar a eficiência e a segurança operacional quando comparado com os procedimentos usualmente praticados.CATALYST PARTICULAR CHARGER FOR VERTICAL TUBULAR REACTOR AND CHARGING METHOD - The charger consists of three interconnected parts: head (100) at the top, body (200) at the center and distributor (300) at the bottom. In its configuration, the equipment allows oriented loading of catalyst in multi-bed reactors, in addition to improving efficiency and operational safety when compared to the usual procedures.
Description
CARREGADOR DE PARTÍCULAS DE CATALISADOR PARA REATOR TUBULAR VERTICAL E MÉTODO DE CARREGAMENTOCATALYST PARTICLE CHARGER FOR VERTICAL TUBULAR REACTOR AND LOADING METHOD
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
O carregador constitui um equipamento útil para introduzir partículas de catalisador no interior de um reator tubular vertical de modo a criar um ou mais leitos densos de catalisador com distribuição uniforme das partículas e nivelamento de cada leito.The magazine is useful equipment for introducing catalyst particles into a vertical tubular reactor to create one or more dense catalyst beds with uniform particle distribution and leveling of each bed.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
A distribuição de partículas de catalisadores no interior de um reator 10 de leito fixo usualmente impacta o seu desempenho, afetando a eficiência e o rendimento do processo ao qual se aplica. Outros aspectos a serem considerados são os possíveis danos mecânicos às partículas do catalisador que podem ocorrer durante o procedimento de carregamento e a segurança da operação em si.The distribution of catalyst particles within a fixed bed reactor 10 usually impacts its performance, affecting the efficiency and throughput of the process to which it applies. Other aspects to consider are the possible mechanical damage to the catalyst particles that may occur during the loading procedure and the safety of the operation itself.
O carregamento orientado de catalisadores é um procedimentoOriented catalyst loading is a
utilizado para reatores de leito fixo, com o objetivo de minimizar os espaços vazios entre as partículas de catalisador e evitar caminhos preferenciais da carga no leito catalítico do reator. Quando comparado com o método manual de carregamento a partir do topo do reator à zona 20 de carregamento, o carregamento orientado possibilita obter aumento médio de aproximadamente 20% da quantidade de catalisador no leito gerado, e consequentemente maior interação entre a carga e o catalisador.It is used for fixed bed reactors in order to minimize void spaces between catalyst particles and to avoid preferential load paths in the catalyst bed of the reactor. When compared to the manual loading method from the top of the reactor to the loading zone 20, oriented loading enables an average increase of approximately 20% in the amount of catalyst in the generated bed to be obtained, and consequently greater interaction between the charge and the catalyst.
São usualmente denominados carregadores os equipamentos utilizados para introduzir partículas de catalisador no interior de reatores tubulares verticais segundo procedimento de carregamento orientado.Loaders are usually referred to as equipment used to introduce catalyst particles into vertical tubular reactors according to the oriented loading procedure.
Na literatura especializada são revelados diversos carregadores. Entretanto, muitas vezes os carregadores não permitem que se obtenha um leito denso, homogêneo e uniforme, e/ou envolvem procedimentos complexos e dispendiosos, tais como revelam as patentes US 3,804,273 e US 3,995,753.In the specialized literature several carriers are disclosed. However, shippers often do not allow a dense, homogeneous and uniform bed to be obtained, and / or involve complex and costly procedures, as disclosed in US patents 3,804,273 and US 3,995,753.
Já a patente Pl 9001803-6 revela um dispositivo e um procedimento simples para o carregamento orientado de reatores, em que o dispositivo é apoiado na boca de visita de um reator tubular vertical, diretamente no 5 flange superior, por meio de cantoneiras de apoio. Com este dispositivo, conforme ilustra a Figura 1, as partículas descem pelo corpo tubular e são projetadas radialmente para criar um leito denso de catalisador, uniformemente distribuído.Pl 9001803-6 discloses a device and a simple procedure for oriented loading of reactors, wherein the device is supported on the manhole of a vertical tubular reactor, directly on the upper 5 flange, by means of support angles. With this device, as shown in Figure 1, the particles descend through the tubular body and are radially projected to create a dense, evenly distributed catalyst bed.
Entretanto, tal dispositivo permite realizar apenas o carregamento de catalisador em reator de um único leito, além de exigir a entrada de pessoal no interior do reator para efetuar o nivelamento do leito denso assim constituído. Conforme mostra a Figura 1, o dispositivo compreende um corpo tubular principal (25) dotado em sua extremidade superior de um flange (27) e um corpo tubular superior (29), dotado lateralmente de uma conexão de entrada (35) e superiormente de um mangote flexível (37), e um corpo tubular guia (41) posicionado entre o corpo tubular principal (25) e o corpo tubular superior (29), em que o corpo tubular principal (25) é provido interna e concentricamente de uma tubulação (43) apresentando em sua extremidade inferior uma luva (51) fixada a um disco distribuidor (53) que se liga a um disco de carregamento (55) através de reguladores (57).However, such a device only allows the loading of catalyst in a single bed reactor and requires personnel to enter the reactor to level the dense bed thus constituted. As shown in Figure 1, the device comprises a main tubular body (25) provided at its upper end with a flange (27) and an upper tubular body (29), laterally provided with an inlet connection (35) and upper of a flexible hose (37), and a tubular guide body (41) positioned between the main tubular body (25) and the upper tubular body (29), wherein the main tubular body (25) is internally and concentrically provided with a tubing ( 43) having at its lower end a sleeve (51) attached to a distributing disc (53) which connects to a loading disc (55) through regulators (57).
Entretanto, para um especialista são evidentes as dificuldades de um carregamento de catalisador, especialmente quando se trata de um reator de grandes dimensões. Uma primeira dificuldade está relacionada à 25 manipulação do carregador em si, outra à mão-de-obra para realizar o carregamento. Portanto, ainda é necessário o desenvolvimento de um carregador simples, eficiente e seguro, que possibilite reduzir o risco de acidente. Esta necessidade é potencializada quando se trata de criar mais de um leito denso de catalisador de modo que, além da boa distribuição 30 das partículas de catalisador, os leitos resultem nivelados sem a necessidade da entrada pessoal no interior do reator.However, for one expert the difficulties of catalyst loading are evident, especially when dealing with a large reactor. A first difficulty relates to the handling of the charger itself, another to the labor to carry out the charging. Therefore, the development of a simple, efficient and safe charger to reduce the risk of accidents is still necessary. This need is enhanced when it comes to creating more than one dense catalyst bed so that, in addition to the good distribution of the catalyst particles, the beds are leveled out without the need for personal entry into the reactor.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOSDESCRIPTION OF DRAWINGS
A Figura 1 apresenta um esquema simplificado do um dispositivo de carregamento orientado tal como descrito no Pl 9001803-6 (estado da 5 técnica).Figure 1 shows a simplified schematic of an oriented loading device as described in Pl 9001803-6 (state of the art).
A Figura 2 apresenta esquematicamente o carregador constituído por cabeça (100) na parte superior, corpo (200) na parte central, e terminal (300) na parte inferior.Figure 2 shows schematically the magazine consisting of head (100) in the upper part, body (200) in the central part, and terminal (300) in the lower part.
A Figura 2a apresenta detalhes da parte superior do carregador para se ligar a um silo de armazenamento de catalisador (não mostrado), sendo uma cabeça (100), em um único bloco subdividido em segmentos: a) um primeiro segmento tubular (1) com dois olhais laterais (2); b) um segundo segmento tubular (3) de formato tronco-cônico unido ao primeiro segmento tubular (1) por sua abertura superior de menor diâmetro; c) um terceiro segmento tubular (4) cilíndrico, unido ao segundo elemento tubular (3) e terminado por um flange (7) em forma de anel perfurado; d) braços retráteis (5) fixados radialmente na parede lateral do segmento tubular (4), alongados e bipartidos, tendo uma parte móvel (5a) que desliza com auxílio dos rodízios (5c) ao longo de uma parte fixa (5b) e se imobiliza dentro da cavidade da parte fixa (5b) por meio de pinos travas que transpassam furos (5d); e e) um flange (6) fixo na parede lateral do segmento tubular (4) para ligar uma linha de gás de uma fonte externa (não mostrada).Figure 2a shows details of the upper part of the magazine to connect to a catalyst storage silo (not shown), one head being (100) in a single segmented block: a) a first tubular segment (1) with two side eyes (2); b) a second trunk-shaped tubular segment (3) joined to the first tubular segment (1) by its smaller diameter upper opening; c) a third cylindrical tubular segment (4) joined to the second tubular element (3) and terminated by a perforated ring-shaped flange (7); d) retractable arms (5) fixed radially to the side wall of the tubular segment (4), elongated and split, having a movable part (5a) that slides with the aid of the casters (5c) along a fixed part (5b) and it immobilizes within the cavity of the fixed part (5b) by means of locking pins that pass through holes (5d); and e) a flange (6) attached to the side wall of the tubular segment (4) for connecting a gas line from an external source (not shown).
A Figura 2b apresenta detalhes da parte central do carregador, sendo um corpo (200) constituído por um tubo de alimentação (8), terminado por um flange (7a) em forma de anel perfurado, e um tubo de gás (6a) para passagem de gás proveniente de uma fonte externa (não mostrada).Figure 2b shows details of the central part of the magazine, a body (200) consisting of a feed tube (8), terminated by a perforated ring flange (7a), and a gas tube (6a) for passage gas from an external source (not shown).
A Figura 2c apresenta detalhes da parte inferior do carregador, constituída por um terminal (300) com um disco distribuidor (10), um disco soprador (11), e uma luva (12) que se liga a um tubo de gás (6a) (não mostrado).Figure 2c shows details of the lower part of the charger, consisting of a terminal (300) with a distributing disc (10), a blower disc (11), and a sleeve (12) that connects to a gas pipe (6a). (not shown).
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Para facilitar o entendimento, o equipamento, carregador de partículas de catalisador para um reator tubular vertical, está descrito com o auxílio das figuras anexas.For ease of understanding, the catalyst particle loader equipment for a vertical tubular reactor is described with the aid of the accompanying figures.
O carregador é útil para criar um ou mais leitos densos de catalisador, uniformes e nivelados, no interior do reator. A verticalização e movimentação do carregador no interior do reator se realizam com o auxílio de cabos que sustentam o carregador também para montagem e alinhamento de suas partes.The charger is useful for creating one or more dense, uniform, level catalyst beds within the reactor. The verticalization and movement of the loader inside the reactor is performed with the help of cables that support the loader also for mounting and alignment of its parts.
O carregador deve ser montado com suas três partes constituintes interligadas, conforme ilustra a Figura 2, quais sejam: cabeça (100) na parte superior, corpo (200) na parte central, e terminal (300) na parte 15 inferior, que têm dimensões proporcionadas às do reator e à da altura do leito de catalisador a ser criado. O alinhamento entre as três partes é fundamental para garantir o posicionamento do carregador no interior do reator tubular, centralizado e verticalizado, de tal forma que sejam evitadas irregularidades na distribuição das partículas do catalisador e que sejam 20 obtidos leitos nivelados no carregamento.The charger must be assembled with its three interconnected constituent parts as illustrated in Figure 2, namely: head (100) at the top, body (200) at the center, and terminal (300) at the bottom 15, which have dimensions proportional to those of the reactor and the height of the catalyst bed to be created. Alignment between the three parts is critical to ensure the positioning of the loader within the centralized and vertical tubular reactor such that irregularities in the distribution of the catalyst particles are avoided and level beds in the loading are obtained.
O corpo (200) é constituído por um tubo de alimentação (8) com diâmetro selecionado na faixa entre 4 e 8 polegadas, terminado em sua extremidade superior por um flange (7a) em forma de anel perfurado para interligar o corpo (200) à cabeça (100), tendo um tubo de gás (6a), 25 rigidamente fixado à parede interna do tubo de alimentação (8) de modo centralizado e alinhado longitudinalmente para se ligar ao terminal (300).The body (200) is comprised of a feed tube (8) of selected diameter in the range of 4 to 8 inches terminated at its upper end by a perforated ring-shaped flange (7a) to interconnect the body (200) to the head (100) having a gas pipe (6a) rigidly fixed to the inner wall of the feed pipe (8) centrally and longitudinally aligned to connect to terminal (300).
O comprimento do tubo de alimentação (8) é definido de acordo com a altura do leito do catalisador a ser criado, o que torna possível efetuar o carregamento orientado de leitos múltiplos, bastando simples trocas do tubo de alimentação (8) de acordo com a altura de cada leito de tubo de alimentação (8) de acordo com a altura de cada leito de catalisador no interior do reator.The length of the feed tube (8) is defined according to the height of the catalyst bed to be created, which makes it possible to perform multi-bed oriented loading by simply changing the feed tube (8) according to height of each feed tube bed (8) according to the height of each catalyst bed inside the reactor.
A cabeça (100) é constituída por um único bloco, subdividido em segmentos tubulares, sendo: a) um primeiro segmento tubular (1) no topo 5 para se ligar a um silo externo, com dois olhais laterais (2) para suporte via cabo; b) um segundo segmento tubular (3) de formato tronco-cônico unido ao primeiro segmento tubular (1) por sua abertura superior de menor diâmetro; c) um terceiro segmento tubular (4) cilíndrico, de diâmetro igual ao do corpo (200), unido ao segundo elemento tubular (3) e terminado por 10 um flange (7) em forma de anel perfurado que se interliga ao anel do flange (7a) do corpo (200), por meio de pinos de ajuste que transpassam as perfurações dos flanges (7a) e (7) e fixam o corpo (200) à cabeça (100);The head (100) consists of a single block, subdivided into tubular segments, as follows: a) a first tubular segment (1) at the top 5 to connect to an external silo, with two lateral eyes (2) for cable support ; b) a second trunk-shaped tubular segment (3) joined to the first tubular segment (1) by its smaller diameter upper opening; c) a third cylindrical tubular segment (4), equal in diameter to that of the body (200), joined to the second tubular member (3) and terminated by a perforated ring-shaped flange (7) interconnecting with the flange ring (7a) of the body (200) by means of adjusting pins which pass through the perforations of the flanges (7a) and (7) and secure the body (200) to the head (100);
d) braços retráteis (5) fixados radialmente na parede lateral do segmento tubular (4), alongados e bipartidos, tendo uma parte móvel (5a) que desliza 15 com auxílio dos rodízios (5c) ao longo de uma parte fixa (5b) e se imobiliza dentro da cavidade da parte fixa (5b) por meio de pinos travas que transpassam furos (5d); e e) um flange (6) fixo na parede lateral do segmento tubular (4) para ligar uma linha de gás de uma fonte externa para o interior do carregador.d) retractable arms (5) radially fixed to the side wall of the elongated and split tubular segment (4), having a movable part (5a) that slides 15 with the aid of the castors (5c) along a fixed part (5b) and immobilizes within the cavity of the fixed part (5b) by means of locking pins that pass through holes (5d); and e) a flange (6) attached to the side wall of the tubular segment (4) for connecting a gas line from an external source to the interior of the magazine.
O terminal (300) é constituído em sua extremidade por um discoThe terminal (300) is constituted at its end by a disk
distribuidor (10), de diâmetro entre 'Ae3A maior que o diâmetro do tubo de alimentação (8), superposto a um disco soprador (11) de diâmetro entre 1/4 e % menor que o do tubo de alimentação (8), sendo os discos (10) e (11) fixados por meio de um pino de interligação que ajusta o afastamento 25 entre as superfícies dos discos (10) e (11) para serem interligados à extremidade do tubo de gás (6a) por meio de uma luva (12) que define a altura entre a extremidade inferior do corpo (200) e a superfície do disco distribuidor (10). Esta altura varia entre 10 mm e 21 mm, de acordo com o diâmetro do reator.diameter 10 'Ae3A greater than the diameter of the feed pipe (8), superimposed on a blower disc (11) between 1/4 and% smaller in diameter than that of the feed pipe (8), the discs (10) and (11) are fixed by means of an interlocking pin which adjusts the spacing 25 between the surfaces of the discs (10) and (11) to be interconnected to the end of the gas pipe (6a) by means of a sleeve (12) defining the height between the lower end of the body (200) and the surface of the distributing disc (10). This height varies between 10 mm and 21 mm, depending on the diameter of the reactor.
O disco distribuidor (10) é constituído por uma placa circular cilíndrica, sólida e metálica, com um furo central. E o disco soprador (11) é constituído por uma placa circular cilíndrica, sólida e metálica, perfurada radialmente com múltiplos canais que têm saídas em orifícios uniformemente distribuídos na superfície lateral para a passagem de gás, 5 com um furo central para se interligar ao furo central do disco distribuidor (10) e à luva (12). Os canais radiais convergem para a parte central do disco soprador (11), se conectando ao tubo de gás (6a) por meio da luvaThe dispensing disk 10 is comprised of a solid, cylindrical circular metal plate with a central bore. And the blower disc (11) is a solid, radially perforated cylindrical metal circular plate with multiple channels having openings in holes evenly distributed on the side surface for gas passage, 5 with a central bore to connect to the bore. distributor disc center (10) and sleeve (12). The radial channels converge to the central part of the blower disc (11), connecting to the gas pipe (6a) through the sleeve.
(12) de modo a conduzir o gás que entra pela luva (6) proveniente de uma fonte externa.(12) to conduct gas entering the sleeve (6) from an external source.
A abertura de passagem para as partículas de catalisador, entre oThe opening of passage for the catalyst particles between the
corpo tubular principal (8) e o disco distribuidor (10), responde pela melhor distribuição do catalisador no leito denso criado.main tubular body (8) and the distributing disk (10), account for the best distribution of the catalyst in the dense bed created.
Após o alinhamento de suas três partes: cabeça (100), corpo (200) e terminal (300), o carregador pode ser introduzido no reator para o carregamento orientado de partículas de catalisador em leito múltiplo, segundo o método, em suas etapas:After alignment of its three parts: head (100), body (200) and terminal (300), the charger may be introduced into the reactor for oriented loading of multi-bed catalyst particles, in accordance with the method, in their steps:
a) selecionar as três partes para montagem do carregador tendo dimensões proporcionais à largura do reator tubular e à altura do leito de catalisador a ser carregado;a) selecting the three parts for mounting the loader having dimensions proportional to the width of the tubular reactor and the height of the catalyst bed to be loaded;
b) montar as três partes, interligando seqüencialmente: a cabeçab) assemble the three parts, sequentially interconnecting: the head
(100) ao corpo (200), por meio de pinos de ajuste; o tubo de gás (6a) à luva (6); e o corpo (200) ao terminal (300) por meio da luva (12);(100) to the body (200) by means of adjusting pins; the gas pipe (6a) to the sleeve (6); and the body (200) to the terminal (300) by means of the sleeve (12);
c) suportar verticalmente o carregador por meio de cabos que se prendem aos olhais (2);c) supporting the charger vertically by means of cables that attach to the eyes (2);
d) alinhar verticalmente o tubo de gás (6) ao tubo de alimentação (8) com o auxílio dos pinos de ajuste da cabeça (100) ao corpo (200);d) vertically aligning the gas pipe (6) to the supply pipe (8) with the aid of the head adjusting pins (100) to the body (200);
e) alinhar radialmente o disco de distribuição (10) e do disco soprador (11), perpendiculares ao tubo de gás (6), com auxílio da luva (12);e) radially aligning the distribution disc (10) and the blower disc (11), perpendicular to the gas pipe (6), with the aid of the sleeve (12);
f) interligar o segmento tubular (1) da cabeça (100) a um silo de armazenamento de catalisador, por meio de um mangote ligado à saída do silo;f) connecting the tubular segment (1) of the head (100) to a catalyst storage silo by means of a hose connected to the silo outlet;
g) interligar a luva (6) a uma fonte externa de gás inerte;g) connecting the sleeve (6) to an external source of inert gas;
h) deslizar a parte móvel (5a) dos braços retráteis (5) com auxílio dos rodízios (5c) ao longo da parte fixa (5b) e imobilizá-las por meio de pinos de trava (5d);h) sliding the movable part (5a) of the retractable arms (5) with the aid of the casters (5c) along the fixed part (5b) and securing them by means of locking pins (5d);
i) descer o carregador no interior do reator com o auxílio dos cabosi) lower the charger inside the reactor with the aid of the cables
até a posição correspondente à altura definida para o topo doto the position corresponding to the height set for the top of the
primeiro leito de catalisador;first catalyst bed;
j) ligar a fonte externa de gás inerte de modo que um fluxo uniforme de gás atravesse o disco soprador (11) e saia pelos orifícios laterais;j) connecting the external source of inert gas so that a uniform flow of gas passes through the blower disc (11) and exits through the side holes;
k) iniciar a transferência do catalisador para o tubo de alimentaçãok) start transfer of catalyst to feed tube
(8);(8);
I) manter constante a transferência do catalisador do silo de armazenamento para o reator até atingir a altura definida para o leito no interior do reator;I) keep the transfer of catalyst from the storage silo to the reactor constant until it reaches the defined bed height inside the reactor;
m) opcionalmente, suportar o carregador na altura correspondente am) optionally support the charger at the height corresponding to
um segundo leito de catalisador e reiniciar a transferência de catalisador a partir da etapa j) para criar um segundo leito subsequente no interior do reator, repetindo esta etapa para criar um ou mais leitos subseqüentes no interior do reator.a second catalyst bed and restarting catalyst transfer from step j) to create a subsequent second bed inside the reactor, repeating this step to create one or more subsequent beds inside the reactor.
De acordo com o método em suas etapas, o carregador descritoAccording to the method in its steps, the charger described
constitui um equipamento útil para efetuar o carregamento orientado de catalisadores em um reator tubular vertical, e vantajosamente permite criar leitos múltiplos que resultam homogêneos e nivelados, com eficiência e segurança operacional no que diz respeito ao tempo e à mão-de-obra.It is a useful equipment for oriented loading of catalysts in a vertical tubular reactor, and advantageously allows to create multiple beds that are homogeneous and level, with efficiency and operational safety with regard to time and labor.
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