BRPI1106728B1 - catalyst particle loader 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 particle loader for vertical tubular reactor and loading method - the loader 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 CARREGAMENTO CAMPO DA INVENÇÃOCATALYST PARTICLE LOADER FOR VERTICAL TUBULAR REACTOR AND FIELD LOADING METHOD OF THE 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 charger is a useful device for introducing catalyst particles into a vertical tubular reactor in order 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 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 inside a fixed bed reactor usually impacts its performance, affecting the efficiency and the yield of the process to which it is applied. Other aspects to be considered are the possible mechanical damage to the catalyst particles that can occur during the loading procedure and the safety of the operation itself.
O carregamento orientado de catalisadores é um procedimento 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 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.The guided loading of catalysts is a procedure used for fixed bed reactors, with the objective of minimizing the empty spaces between the catalyst particles and avoiding preferential paths of the load in the reactor catalytic bed. When compared with the manual method of loading from the top of the reactor to the loading zone, guided loading makes it possible to obtain an average increase of approximately 20% in the amount of catalyst in the generated bed, and consequently greater interaction between the load 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.Equipment used to introduce particles of catalyst into vertical tubular reactors is usually called loaders, according to a guided 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 eVarious chargers are revealed in the specialized literature. However, loaders often do not allow a dense, homogeneous and uniform bed to be obtained, and / or involve complex and expensive procedures, as revealed by US patents 3,804,273 and
2/72/7
US 3,995,753.US 3,995,753.
Já a patente PI 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 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.The patent PI 9001803-6, on the other hand, reveals a device and a simple procedure for guided loading of reactors, in which the device is supported on the manhole of a vertical tubular reactor, directly on the upper flange, using 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 bed of catalyst, evenly distributed.
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 allows only the loading of catalyst into a single bed reactor, in addition to requiring 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), provided laterally with an inlet connection (35) and superiorly with a flexible hose (37), and a tubular guide body (41) positioned between the main tubular body (25) and the upper tubular body (29), in which the main tubular body (25) is provided internally and concentrically with a pipe ( 43) presenting at its lower end a sleeve (51) attached to a distributor disc (53) which is connected 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 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 das partículas de catalisador, os leitos resultem nivelados sem aHowever, for a specialist, the difficulties of loading a catalyst are evident, especially when it comes to a large reactor. A first difficulty is related to the handling of the loader itself, another to the labor force to carry out the loading. Therefore, it is still necessary to develop a simple, efficient and safe charger, which makes it possible to reduce the risk of accident. This need is enhanced when it comes to creating more than one dense bed of catalyst so that, in addition to the good distribution of the catalyst particles, the beds are level without
3/7 necessidade da entrada pessoal no interior do reator.3/7 need for personal entry into the reactor.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A Figura 1 apresenta um esquema simplificado do um dispositivo de carregamento orientado tal como descrito no PI 9001803-6 (estado da técnica).Figure 1 shows a simplified diagram of an oriented charging device as described in PI 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 schematically shows the loader consisting of a head (100) at the top, a body (200) at the center, and a terminal (300) at the bottom.
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 loader to connect to a catalyst storage silo (not shown), with a head (100), in a single block subdivided into segments: a) a first tubular segment (1) with two side eyes (2); b) a second tubular segment (3) with a conical trunk shape joined to the first tubular segment (1) by its upper opening of smaller diameter; 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 help of the casters (5c) along a fixed part (5b) and immobilizes inside 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) to connect 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 charger, a body (200) consisting of a feed tube (8), terminated by a flange (7a) in the shape of a perforated ring, and a gas tube (6a) for passage of 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 discoFigure 2c shows details of the lower part of the loader, consisting of a terminal (300) with a distributor disc (10), a disc
4/7 soprador (11), e uma luva (12) que se liga a um tubo de gás (6a) (não mostrado).4/7 blower (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.In order to facilitate understanding, the equipment, a catalyst particle loader for a vertical tubular reactor, is described with the aid of the attached 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 catalyst beds, uniform and level, inside the reactor. The verticalization and movement of the charger inside the reactor is carried out with the help of cables that support the charger also for the assembly 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 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 obtidos leitos nivelados no carregamento.The loader must be assembled with its three constituent parts interconnected, as shown in Figure 2, namely: head (100) at the top, body (200) at the central part, and terminal (300) at the bottom, which have proportional dimensions those of the reactor and the height of the catalyst bed to be created. The alignment between the three parts is essential to ensure the positioning of the loader inside the tubular reactor, centralized and vertical, in such a way that irregularities in the distribution of the catalyst particles are avoided and that leveled beds are obtained in the loading.
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), 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) consists of a feed tube (8) with a diameter selected in the range between 4 and 8 inches, terminated at its upper end by a flange (7a) in the shape of a perforated ring to interconnect the body (200) to the head (100), having a gas tube (6a), rigidly fixed to the inner wall of the supply tube (8) centrally and longitudinally aligned to connect to the 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 deThe length of the feed tube (8) is defined according to the height of the catalyst bed to be created, which makes it possible to carry out guided loading of multiple beds, simply by changing the feed tube (8) according to height of each bed
5/7 tubo de alimentação (8) de acordo com a altura de cada leito de catalisador no interior do reator.5/7 supply tube (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 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 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, being: a) a first tubular segment (1) at the top to connect to an external silo, with two side eyes (2) for support via cable; b) a second tubular segment (3) with a conical trunk shape joined to the first tubular segment (1) by its upper opening of smaller diameter; c) a third cylindrical tubular segment (4), with the same diameter as the body (200), joined to the second tubular element (3) and terminated by a perforated ring-shaped flange (7) that interconnects with the flange ring ( 7a) of the body (200), by means of adjustment pins that pass through the perforations of the flanges (7a) and (7) and fix 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 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) fixed radially to the side wall of the tubular segment (4), elongated and split, having a movable part (5a) that slides with the help of the casters (5c) along a fixed part (5b) and immobilizes inside 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) to connect a gas line from an external source to the interior of the charger.
O terminal (300) é constituído em sua extremidade por um disco distribuidor (10), de diâmetro entre e % maior que o diâmetro do tubo de alimentação (8), superposto a um disco soprador (11) de diâmetro entre 1Z> 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 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.The terminal (300) is constituted at its end by a distributor disk (10), with a diameter between and% larger than the diameter of the feed tube (8), superimposed on a blower disk (11) with a diameter between 1 Z> and % smaller than the feed tube (8), the discs (10) and (11) being fixed by means of an interconnecting pin that adjusts the spacing 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) which defines the height between the lower end of the body (200) and the surface of the distributor disc (10). This height varies between 10 mm and 21 mm, according to the reactor diameter.
O disco distribuidor (10) é constituído por uma placa circularThe distributor disc (10) consists of a circular plate
6/7 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, 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 luva (12) de modo a conduzir o gás que entra pela luva (6) proveniente de uma fonte externa.6/7 cylindrical, solid and metallic, with a central hole. And the blower disk (11) consists of a circular, solid, metallic circular plate, radially perforated with multiple channels that have outlets in holes evenly distributed on the lateral surface for the passage of gas, with a central hole to connect to the central hole the distributor disc (10) and the sleeve (12). The radial channels converge to the central part of the blower disk (11), connecting to the gas pipe (6a) through the sleeve (12) in order to conduct the gas that enters the sleeve (6) from an external source.
A abertura de passagem para as partículas de catalisador, entre o corpo tubular principal (8) e o disco distribuidor (10), responde pela melhor distribuição do catalisador no leito denso criado.The passage opening for the catalyst particles, between the main tubular body (8) and the distributor disk (10), accounts for the better distribution of the catalyst in the created dense bed.
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 the alignment of its three parts: head (100), body (200) and terminal (300), the loader can be introduced into the reactor for the guided loading of multiple bed catalyst particles, according to the method, in its stages:
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) select 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 sequencialmente: a cabeça (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);b) assemble the three parts, interconnecting sequentially: the head (100) to the body (200), by means of adjustment pins; the gas tube (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) support the charger vertically by means of cables attached to the eyelets (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 align the gas pipe (6) with the supply pipe (8) with the aid of the head adjustment 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 dae) align the distribution disc (10) and the blower disc (11) radially, perpendicular to the gas tube (6), with the aid of the
7/7 luva (12);7/7 glove (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 outlet of the silo;
g) interligar a luva (6) a uma fonte externa de gás inerte;g) connect 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) slide the movable part (5a) of the retractable arms (5) with the aid of the casters (5c) along the fixed part (5b) and immobilize them by means of locking pins (5d);
i) descer o carregador no interior do reator com o auxílio dos cabos até a posição correspondente à altura definida para o topo do primeiro leito de catalisador;i) lower the charger inside the reactor with the aid of cables to the position corresponding to the height defined for the top of the 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) connect the external source of inert gas so that a uniform flow of gas passes through the blower disk (11) and exits through the side holes;
k) iniciar a transferência do catalisador para o tubo de alimentação (8):k) start transferring the catalyst to the supply pipe (8):
l) 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;l) keep the transfer of the catalyst from the storage silo to the reactor constant until reaching the height defined for the bed inside the reactor;
m) opcionalmente, suportar o carregador na altura correspondente a 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.m) optionally, support the charger at the height corresponding to a second catalyst bed and restart the catalyst transfer from step j) to create a subsequent second bed inside the reactor, repeating this step to create one or more subsequent beds in the inside the reactor.
De acordo com o método em suas etapas, o carregador descrito 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.According to the method in its stages, the described loader constitutes a useful equipment to carry out the guided 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 respect to time and manpower.
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B09A | Decision: intention to grant | ||
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