ES2232458T3 - Rociador para la inyeccion de oxigeno en un reactor de leche fluido. - Google Patents

Abstract

Un rociador (10) para inyectar un suministro de oxígeno en un reactor de lecho fluido (8), que comprende: un conducto (14, 16) para conducir el suministro de oxígeno, una tobera (18) conectada al conducto para el paso del suministro de oxígeno desde el conducto al exterior del rociador, incluyendo la tobera un orificio (52) y una cubierta (54), un aislamiento que rodea el conducto y también la cubierta substancialmente la longitud de la cubierta, un recubrimiento del conducto (24) que rodea el conducto, y un revestimiento de la cubierta (56) que rodea la cubierta, y en el que el aislamiento está interpuesto entre el conducto y el revestimiento del conducto y entre la cubierta y el recubrimiento de la cubierta, y en el que el mencionado recubrimiento de la cubierta termina en una placa frontal (60) al menos parcialmente cerrando un extremo exterior de un espacio anular entre la cubierta y el recubrimiento de la cubierta.

Description

Rociador para la inyección de oxígeno en un reactor de lecho fluido.

Campo de la invención

La presente invención está relacionada en general con los rociadores y más en particular con un rociador y un método para añadir oxígeno puro o concentraciones relativamente altas de oxígeno directamente en un reactor de lecho fluido.

Antecedentes

Pueden conseguirse ventajas económicas significativas mediante la utilización de oxígeno puro en lugar de aire para formar acrilonitrilo a través de la amoxidación de propano. El proceso de la amoxidación consiste típicamente en la reacción de propano, amoniaco, y aire en un reactor de amoxidación de lecho fluido que contenga un catalizador de amoxidación adecuado, para producir el acrilonitrilo. Se producen también concentraciones altas de materiales de inicio sin reaccionar, por ejemplo, hidrocarburos sin reaccionar y otros reactivos inflamables residuales. Estos materiales sin reaccionar se reciclan típicamente, es decir, se mezclan en un flujo de reciclado que retorna de nuevo al reactor de lecho fluido.

El suministro de una alimentación de oxígeno que comprende oxigeno de altas concentraciones de oxígeno en el interior del reactor de lecho fluido supone un reto, debido a la sensibilidad de trabajar con oxígeno puro o bien flujos ricos en oxígeno. Mediante la utilización de una alimentación de oxígeno en lugar de una alimentación de aire, los espacios de inflamabilidad se amplían y se aceleran las reacciones de oxidación.

Típicamente, se incorporan uno o más rociadores en la vasija del reactor de lecho fluido para el suministro en el interior del mismo y agitando los reactivos del proceso de amoxidación. Durante el proceso de amoxidación del propano, las temperaturas pueden variar dentro de la vasija del reactor desde aproximadamente 400 a 500ºC y en consecuencia los rociadores dispuestos dentro de la vasija del reactor pueden variar igualmente en la temperatura al igual que los reactivos transportados por el rociador. Conforme se incrementa la temperatura de un rociador convencional con la temperatura en incremento del reactor, se incrementaría la inflamabilidad de un material combustible en la presente de una alimentación de oxígeno suministrado a su través. Como consecuencia de ello, los rociadores podrían mostrar una combustión no deseada debido a su probabilidad incrementada para la ignición dentro de los límites ampliados de inflamabilidad del oxigeno. Por ejemplo, los rociadores fabricados con metales normales como los aceros al carbono o incluso los aceros inoxidables, si se utilizan para inyectar oxígeno puro o concentraciones relativamente altas de oxígeno, pueden encenderse y localmente quemarse dentro de la vasija del reactor de lecho fluido para la amoxidación del propano.

El documento DE-2335514 expone un rociador de aire para un reactor de lecho fluido pero aparece que está dirigido al emplazamiento del rociador y en la dirección de las toberas. El documento EP-0599460 expone un rociador de amoniaco aislado para un reactor de acrilonitrilo. Aunque el rociador está aislado, las toberas o las cubiertas protectoras se extienden a las toberas que no están aisladas. El fin del aislamiento es eliminar una reacción de nitruración dentro del rociador que haría que el metal del rociador fuera quebradizo y sujeto a fallo mecánico. Finalmente, el documento EP-07612999 expone un rociador para premezclar el oxígeno con un flujo de reactivo externo a un reactor de lecho fluido, en el que el oxigeno combinado y el flujo de reactivo se suministran subsiguientemente al reactor. El fin primordial de esta patente es el premezclado de oxígeno y el flujo del reactivo sin combustión.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un rociador y un método para inyectar un suministro de oxígeno en un reactor de lecho fluido. El rociador y el método tienen una aplicación en particular para inyectar un suministro de oxígeno en un reactor catalítico de lecho fluido para la amoxidación de un suministro de propano y un suministro de amoníaco. El suministro de oxígeno puede ser aire enriquecido con oxígeno (superior al 21% de oxígeno), oxígeno puro (100% de oxígeno) o una concentración alta de oxígeno (superior al 50% de oxígeno). Otros procesos representativos en los que pueden utilizarse los principios de la invención presente son la craquización de petróleos para producir gasolina y otros hidrocarburos ligeros, la quemación de los residuos, gasificación del carbón, la oxidación del benceno o n-butano o anhídrido maleico, la amoxidación de propileno en acrilonitrilo, y la oxidación del cloruro de hidrógeno en cloro.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el rociador y el método están caracterizados por un conducto de suministro para conducir el suministro de oxígeno y una tobera conectada al conducto de suministro del suministro de oxígeno desde el conducto del suministro al exterior del rociador. La tobera incluye un orificio y una cubierta, y un aislamiento alrededor del conducto y rodeando también la cubierta substancialmente en la longitud total de la cubierta. En una realización preferida, un recubrimiento del conducto rodea el conducto y un revestimiento de la cubierta rodea la cubierta, y el aislamiento se encuentra interpuesto entre el conducto y el revestimiento del conducto y entre la cubierta y el revestimiento de la cubierta. También en una realización preferida, el recubrimiento de la cubierta termina en una placa frontal cerrando al menos parcialmente un extremo exterior de un espacio anular entre la cubierta y el revestimiento de la cubierta, con la placa frontal rodeando íntimamente la cubierta pero separada radialmente de la cubierta en una magnitud suficiente para permitir la dilatación diferencial.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el reactor de lecho fluido comprende una vasija del reactor para la contención de un lecho fluido y un rociador dispuesto dentro de la vasija del reactor para el suministro de la alimentación de oxígeno dentro de la bancada fluida. El rociador incluye al menos una tobera para dirigir un flujo del suministro de oxígeno en la bancada fluida. La tobera está al menos parcialmente aislada para inhibir la transferencia de calor desde el interior del reactor hacia el interior de la tobera con el fin de mantener, a una temperatura de la bancada fluida superior a aproximadamente 400ºC, la temperatura del suministro de oxígeno por debajo de una temperatura a la cual los materiales de construcción de la tobera podrían entrar en ignición (o de cualesquiera impurezas contenidas en la misma).

De acuerdo incluso con otro aspecto de la invención, se proporciona un método para introducir un suministro de oxígeno en un fluido mantenido a una temperatura de aproximadamente 400ºC o superior, comprendiendo el método el uso de un rociador dispuesto dentro del lecho fluido para introducir el suministro de oxígeno en el lecho fluido a través de al menos una tobera del rociado.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invención, se proporciona un método para la producción de acrilonitrilo a través de la amoxidación del propano que comprende las etapas de introducir propano y amoniaco en un reactor de lecho fluido, introduciendo un suministro de oxígeno en el reactor de lecho fluido a través de un rociador para hacer reaccionar el propano, amoniaco y el suministro de oxígeno en la presencia de un catalizador del lecho fluido para producir la acrilonitrilo correspondiente, y manteniendo la temperatura del suministro de oxígeno dentro del rociador por debajo de la temperatura a la cual los materiales de construcción del rociador podrían entrar en ignición (o de cualesquiera impurezas contenidas en el mismo).

Lo anteriormente expuesto y otras características de la invención se describirán de ahora en adelante, y siendo destacadas en particular en las reivindicaciones, destacándose con detalle en la siguiente descripción y en los dibujos adjuntos una o más realizaciones ilustrativas de la invención, siendo indicativas no obstante de una o algunas de las distintas formas en las que pueden utilizarse los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración en sección transversal esquemática simplificada de un reactor de lecho fluido que incluye un rociador construido de acuerdo con la invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal del reactor de lecho fluido según se observa desde el plano 2-2 en la figura 1.

La figura 3 es una vista en sección transversal de una tubería superior del rociador según se observa desde el plano 3-3 en la figura 2.

La figura 4 es una vista en sección transversal parcial de un extremo de la tubería superior según se observa desde el plano 4-4 en la figura 2.

La figura 5 es una vista en sección transversal de una tubería lateral del rociador según se observa desde el plano 5-5 en la figura 2.

La figura 6 es una vista en sección transversal parcial de una parte del rociador en donde se cruzan la tubería superior y la tubería lateral según se observa desde el plano 6-6 en la figura 2.

La figura 7 es una vista en sección transversal parcial de una parte del rociador en donde se cruzan la tubería superior, la tubería lateral y una tobera según se observa desde el plano 7-7 en la figura 2.

La figura 8 es una vista en sección transversal de una parte del rociador en la que se cruzan la tubería superior, la tubería lateral, una tobera y la tubería de suministro según se observa desde el plano 8-8 en la figura 2.

La figura 9 es una vista en sección transversal parcial de un extremo de una tubería lateral del rociador según se observa desde el plano 9-9 en la figura 2.

La figura 10 es una vista en sección transversal de una tobera que se extiende desde una tubería lateral del rociador según se observa desde el plano 10-10 en la figura 2.

La figura 11 es una vista en sección transversal de una tubería de suministro del rociador.

La figura 12 es una vista en sección transversal de la tubería de suministro según se observa desde el plano 12-12 en la figura 11.

Descripción detallada

Con referencia ahora con detalle a los dibujos e inicialmente en la figura 1, el reactor de lecho fluido está designado generalmente por el número de referencia 8. El reactor de lecho fluido 8 incluye una vasija de reacción o reactor 12, en la cual tiene lugar el proceso del contacto de líquido-sólido. En el reactor, se eleva y se separa un lecho de partículas sólidas finamente divididas (por ejemplo, un catalizador de lecho fluido), mediante la utilización de un flujo de gas o líquido de proceso. Los reactores de lecho fluido existen en todas sus formas y tamaños. Típicamente, los reactores están equipados con una rejilla cerca del fondo del reactor, la cual soporta un lecho de catalizador mientras que se permite que el suministro del proceso pase a su través. El resto de esta descripción está enfocado en la práctica de la invención presente en los procesos de contacto de gas-sólido, y particularmente en un proceso de amoxidación que comprende típicamente la reacción del propano, amoníaco y una fuente de oxígeno en el reactor, conteniendo un catalizador de amoxidación adecuado para producir acrilonitrilo. No obstante, el aparato y los métodos descritos aquí son aplicables igualmente a otros procesos, incluyendo los procesos de contacto de líquidos-sólidos.

Con referencia adicional a la figura 2, la vasija del reactor 12 tiene dispuesto en la misma para el suministro de una alimentación de oxígeno, un rociador 10 construido de acuerdo con la presente invención. El rociador 10 incluye generalmente una tubería superior 14, una o más tuberías laterales 16 y una o mas toberas 18, todo lo cual se encuentra aislado térmicamente y estando hechos preferiblemente de metales que tengan una alta resistencia a entrar en combustión en el oxígeno. Las tuberías laterales 16 se extienden transversalmente hacia fuera de la tubería superior 14. Es decir, las tuberías laterales 16 se extienden en una forma perpendicular o en forma de T, con respecto a la tubería superior 14. Las toberas están posicionadas preferiblemente a lo largo de las longitudes de las tuberías superior y laterales según un patrón similar a un triángulo (o paso) para la distribución uniforme del suministro de oxígeno a través de la sección transversal de la vasija, aunque puede ser utilizadas otras configuraciones de las toberas y/o de las tuberías.

Durante el proceso de la fabricación de acrilonitrilo, el suministro de oxígeno es alimentado a través de la tubería superior 14 en las tuberías laterales 16 para la dispersión a través de las toberas 18 en un catalizador 20 de lecho fluido contenido en la vasija del reactor 12. Tal como se utiliza aquí, el suministro de oxígeno es un suministro que tiene una concentración de oxígeno más alta que la concentración de porcentaje normal de oxígeno en el aire, tal como el aire enriquecido en oxígeno (superior al 21% de oxígeno), oxigeno puro (oxigeno al 100%) o una concentración alta de oxígeno (superior al 50% de oxígeno). El suministro de oxígeno está mezclado con los suministros de propano y amoniaco suministrados por cualesquiera medios adecuados (no mostrados). Por ejemplo, el suministro de amoniaco puede ser suministrado mediante un rociador similar en zona de aguas arriba, aguas abajo o al mismo nivel que el rociador de oxígeno, y el suministro de propano puede ser introducido a través de una entrada en el extremo de aguas arriba de la vasija 12. Conjuntamente, los suministros de propano, amoniaco y oxígeno reaccionan para producir el acrilonitrilo.

La construcción descrita de ahora en delante del rociador 10 mantiene la temperatura del suministro de oxígeno que pasa a través del rociador 10 a una temperatura por debajo de la cual entraría en combustión el metal de las tuberías 14 y 16 y particularmente las toberas 18. Estas y otras ventajas, así como también la estructura, función y otras características de la invención se encuentran descritas con más detalle más adelante.

Tal como se muestra en la figura 3, la tubería superior 14 está rodeada por una cubierta de un conducto 24 separada de la tubería superior 14 por los separadores 26. Los separadores 26, los cuales pueden ser tres pasadores o nervaduras igualmente separados entre sí que tienen unos extremos redondeados, mantienen la tubería superior 14 centrada y en forma concéntrica con el revestimiento 24 del conducto. Los separadores 26 están situados a lo largo de la longitud de la tubería superior, por ejemplo en posiciones intermedias entre las conexiones de la tubería superior 14 con las tuberías laterales 16. Tal como se muestra en la figura 4, la tubería superior 14 está cerrada en sus extremos 28 preferiblemente mediante los tapones extremos 30, insertados y soldados en la misma. El revestimiento del conducto 24 está también cerrado en sus extremos 32 preferiblemente por los discos de placa 34 soldados al mismo. El espacio anular entre la tubería superior 14 y el revestimiento del conducto 24 está rellenado con aislamiento térmico para cubrir la superficie exterior 36 de la tubería superior 14. El aislamiento preferido es un aislamiento de papel cerámico.

Al igual que la configuración de la tubería superior 14, las tuberías laterales 16 están rodeadas por recubrimientos 40 de los conductos respectivos, separados de las tuberías laterales 16 por medio de los separadores 42 tal como se observa en la figura 5. Los separadores 42, que pueden ser tres pasadores o nervaduras separados entre circunferencialmente en forma equidistante tiene los extremos redondeados, manteniendo las tuberías laterales 16 centradas y por tanto concéntricas con los revestimientos de los conductos respectivos 40. Los separadores 42 están situados a lo largo de cada tubería lateral, por ejemplo, en las posiciones aproximadamente a medio recorrido entre las conexiones de la tubería lateral y las toberas 18.

Tal como se muestra en las figuras 6-9, las tuberías laterales 16 y los revestimientos de los conductos laterales 40 se encuentran conectados en forma hermética, preferiblemente mediante soldadura, a la tubería superior 14 y al revestimiento 24 de los conductos superiores, respectivamente. Las tuberías laterales 16 y los revestimientos de los conductos 40, similares a la tubería superior 14 y el revestimiento del conducto 24, están cerradas en sus extremos distales 44 y 45 por tapones extremos 46 y los discos de placa 48, respectivamente. El espacio anular entre las tuberías laterales 16 y los revestimientos de los conductos 40 están rellenados con aislamiento térmico para cubrir la superficie exterior 50 de las tuberías laterales 16. De nuevo, el aislamiento preferido es un aislamiento de papel cerámico.

Tal como se observa en las figuras 7, 8 y 10, cada tobera 18 incluye un orificio 52. Los orificios de las toberas están configuradas preferiblemente para proporcionar la distribución uniforme del suministro de oxígeno transversalmente a través del reactor de lecho fluido 12. Tal como se expuso anteriormente, las toberas, y por tanto los orificios, están dispuestos con un patrón triangular (figura 2). Es decir, los orificios son equidistantes entre sí y forman un patrón repetido a través del rociador 10. Por ejemplo, cualesquiera tres orificios vecinos 52 forman un triángulo equilátero de la misma dimensión que un triángulo equilátero adyacente formado por otros tres orificios vecinos 52. Los orificios 52 están dimensionados para proporcionar una caída de presión deseada y una velocidad del flujo que impida o substancialmente reduzca la probabilidad del flujo de retroceso de cualesquiera gases reactivos en la tubería superior 14 o en las tuberías laterales 16.

Cada tobera 18 incluye una cubierta protectora 54 para dirigir el suministro de oxígeno en el catalizador de lecho fluido 20 contenido en la vasija del reactor 12 (figura 1). En la realización mostrada, cada cubierta protectora 54 se extiende hacia abajo desde la tubería superior 14 en forma conectada hermética y preferiblemente mediante soldadura (figuras 7 y 8) o de las tuberías laterales 16 (figura 10).

De acuerdo con la invención, los recubrimientos de las cubiertas 56 rodean las cubiertas. Los recubrimientos de las cubiertas están separados de las cubiertas respectivas 54 y están conectados a los revestimientos correspondientes 24, 40 de la tubería superior 14 o tubería lateral 16, preferiblemente mediante soldadura. El espacio anular entre las cubiertas 54 y los recubrimientos de las cubiertas 56 está rellenado con un aislamiento térmico, preferiblemente un aislamiento de papel cerámico, para cubrir la superficie exterior 58 de las cubiertas 54.

Los extremos de los recubrimientos de las cubiertas 56 están substancialmente cerrados mediante placas frontales 60. Las placas frontales 60 están conectadas a los extremos inferiores respectivos 66 de los recubrimientos de la cubiertas 56 y tienen una abertura central 62, o perforación, a través de la cual se extienden los recubrimientos protectores 54. Las aberturas 62 están dimensionadas en forma mayor que los diámetros de las cubiertas 54 para permitir que las placas frontales y las cubiertas 54 se puedan expandir y/o contraer entre sí. Las placas frontales 60 retienen y protegen el aislamiento térmico dentro del espacio anular entre las cubiertas 54 y los revestimientos de la cubierta 56. Según se prefiera, las cubiertas se extienden solo una distancia pequeña más allá de las placas frontales respectivas, tal como se indica.

Con referencia ahora a la figura 11, se encuentra indicada generalmente una tubería de suministro de oxígeno mediante el numeral de referencia 70. La tubería de suministro 70 está conectada y en comunicación fluida al rociador 10 en la tubería superior 14. En la realización mostrada, la tubería de suministro 70 incluye generalmente los acoplamientos de tubería 72 y 74 respectivamente que conectan respectivamente los extremos opuestos 90 y 92 y de una tubería acodada 76 a un conducto 94 de la fuente de suministro de oxigeno y el conducto de transición 104. No obstante, pueden utilizarse otros medios tal como la soldadura para conectar la tubería acodada a los conductos 94 y 104. Al igual que la tubería superior 14, las tuberías laterales 16 y las toberas 18, la tubería acodada 76 está rodeada por un revestimiento 78 separado de la tubería acodada 76. Los separadores 80 (figura 12) mantiene el espacio anular entre la tubería acodada 76 y el revestimiento del conducto 78. El espacio anular está rellenado con aislamiento térmico, preferiblemente un aislamiento de papel cerámico, para cubrir la superficie exterior 82 de la tubería acodada 76. Las placas frontales 84 están conectadas a los extremos respectivos 86 del revestimiento del conducto 78.

El conducto 94 de la fuente de suministro de oxígeno se extiende a través de una abertura 96 en una pared lateral 98 de la vasija del reactor 12. El acoplamiento de penetración 100 conectado a la pared 98 de la vasija del reactor rodea el conducto 94 de la fuente de suministro de oxígeno para su protección. El conducto de transición 104 está conectado en forma estanca y hermética, preferiblemente mediante la soldadura, a la tubería superior 14. El conducto de transición 104 está dispuesto y separado del revestimiento del conducto 106 que está conectado al revestimiento del conducto 24 que rodea la tubería superior 14, preferiblemente mediante soldadura. El conducto de transición 104 y el revestimiento del conducto 106 forman un espacio anular intermedio en el cual el aislamiento térmico preferiblemente de aislamiento de papel cerámico, está rellenado para cubrir la superficie exterior 108 del conducto de transición 104. El disco de placa 110 está conectado al extremo 112 del revestimiento del conducto 106. El disco de placa 110 tiene una abertura 114 a través de la cual se extiende el conducto de transición 104.

Los acoplamientos del tubo 72 y 74 están dispuestos en las carcasas exteriores respectivas 120 y 122. Los espacios dentro de las carcasas 120 y 122 y alrededor de los acoplamientos de los tubos 72 y 74 están rellenos con aislamiento térmico, preferiblemente un aislamiento de papel cerámico, para cubrir las superficies exteriores 124 y 126 de los acoplamientos del tubo 72 y 74, así como también las partes 130 del conducto de transición 104, tubería acodada 76 y el conducto de la fuente de suministro de oxígeno 94. La carcasa 122 incluye una placa frontal 132 que tiene una abertura 134 a través de la cual se extiende la tubería acodada 76. La carcasa incluye también una placa frontal 136 que tiene una abertura 138 a través de la cual se extiende el conducto de transición 104 y el revestimiento del conducto 106. Las placas frontales 132 y 136 están preferiblemente soldadas a los extremos respectivos 140 y 142 de la carcasa exterior 122 y que son operativas para mantener el aislamiento térmico en el espacio anular. La carcasa 120 tiene también las placas frontales 146 y 148 conectadas a sus extremos 150 y 152, preferiblemente mediante soldadura. La placa frontal 146 tiene una abertura 154 a través de la cual se extiende la tubería acodada 76. De igual forma, la placa frontal 136 tiene una abertura 156 a través de la cual se extiende el conducto 94 de la fuente de suministros de oxígeno.

A la vista de lo expuesto anteriormente, se observará que el rociador 10, así como también la tubería de suministro de oxígeno 70 conectada al rociador 10, están rodeados total y substancialmente por aislamiento térmico. El aislamiento, a su vez, está substancial y totalmente recubierto por los revestimientos separados de los conductos y por los revestimientos de las cubiertas, para estabilizar y proteger el aislamiento. La dimensión de la separación y el tipo y cantidad correspondiente del aislamiento depende de factores tales como la dimensión y configuración de la vasija del reactor, de las temperaturas de entrada y de las velocidades de flujo del suministro de amoniaco, suministro de propano y suministro de oxígeno, y del metal con que están construidos el rociador 10 y el reactor 12.

El aislamiento térmico bloquea la transferencia de calor, o bien substancialmente reduce la tasa de transferencia de calor, desde el interior de la vasija del reactor 12. Como resultado de ello, la temperatura del suministro de oxígeno se mantiene por debajo de una temperatura que impide la entrada en combustión de la tubería superior 14, tuberías laterales 16 y las cubiertas 54 del rociador 10, o bien de los contaminantes que puedan existir en el flujo del suministro de oxígeno en comunicación a su través. En particular, debido al aislamiento que rodea las cubiertas 54 que se extiende substancialmente en la totalidad de la longitud de las cubiertas 54, existe menos probabilidad de que se desarrollen reacciones prematuras o no deseables cerca de los extremos de las cubiertas 54.

Para reducir además la posibilidad de combustión del rociador 10, la tubería superior 14, tuberías laterales 16 y cubiertas 54 están construidas con metales que tengan una alta resistencia a la combustión con el suministro de oxígeno. Los metales preferidos incluyen las aleaciones de níquel y cobre, por ejemplo, Níquel 200 o Monel 400, aunque pueden ser utilizadas otros metales tales como el acero inoxidable.

Durante el proceso de fabricación del acrilonitrilo, los reactivos, es decir, un suministro de amoniaco y el suministro de propano, son introducidos en el reactor de lecho fluido 12, el cual contiene los catalizadores de lecho fluido 20, a través de un rociador o de otros aparatos de suministro (no mostrados) en zona de aguas arriba, aguas abajo o en la misma elevación que el rociador 10 de suministro de oxígeno. El suministro de oxígeno, en la forma de oxigeno puro o una mezcla que contenga una alta concentración de oxígeno, es suministrado a través del rociador de alimentación de oxígeno 10 para la dispersión directa en el catalizador de lecho fluido 20. El catalizador 20 en el recorrido de los flujos de salida de las toberas está compuesto preferiblemente por sólidos catalizadores finamente divididos, por ejemplo teniendo una dimensión promedio de las partículas de 50 micras, que ayuda a resistir o retardar la formación o propagación de las llamas. Las cubiertas 54 están dimensionadas para mantener una velocidad de chorro de gas, por ejemplo entre 20-30 pies/segundo, en el reactor de lecho fluido 12, sin el desgaste substancial del catalizador contenido en el mismo. La presión del lecho fluido puede ser por ejemplo de aproximadamente 15-17 libras por pulgada cuadrada a una temperatura de aproximadamente 490-500ºC.

Se construyó un modelo del rociador 10 de acuerdo con la invención, y según se muestra en las figuras, incluyendo la tubería superior 14, la cual comunica el suministro de oxigeno a diez tuberías 16 laterales separadas entre sí que se extienden hacia fuera. La tubería superior 14 o las tuberías laterales 16 comunican el suministro de oxígeno a 19 toberas, las cuales incluyen los orificios 52 y las cubiertas 54, que se extienden hacia abajo (en la figura 2) desde la tubería superior 14 o las tuberías laterales 16. La línea de suministro 70 está dispuesta centralmente con respecto a los orificios 52, y esta configurada con el fin de distribuir el suministro de oxígeno uniformemente a través del reactor de lecho fluido 12.

Las pruebas realizadas con dicho modelo han mostrado que con una temperatura del reactor de lecho fluido en el rango desde aproximadamente 400 a 500ºC, la temperatura del suministro de oxígeno puede mantenerse en aproximadamente de 90 a 120ºC (según lo estimado por los cálculos de transferencia de calor estándar). Los orificios fueron dimensionados para mantener una velocidad en el rango de aproximadamente 400 a 600 pies/segundo en el orificio y las cubiertas se dimensionaron para conseguir una velocidad de chorro del gas en el rango de aproximadamente 20 a 30 pies/segundo, con una presión del lecho fluido de aproximadamente 15-17 libras por pulgada cuadrada.

Aunque la invención se ha mostrado y descrito con respecto a ciertas realizaciones preferidas, podrían realizarse alteraciones y modificaciones equivalentes por otros técnicos especializados en el arte después de leer y comprender esta memoria técnica y los dibujos adjuntos. En particular y con respecto a las distintas funciones ejecutadas por los integrantes anteriormente descritos (componentes, conjuntos, dispositivos, composiciones, etc.), los términos (incluyendo la referencia de "medios") utilizados para describir dichos integrantes tienen por objeto el corresponder, a menos que se indique lo contrario, a cualquier integrante que ejecute la función especificada del integrante descrito (es decir, que sea funcionalmente equivalente), incluso aunque no sea estructuralmente equivalente a la estructura expuesta que ejecute la función en la realización o realizaciones a modo de ejemplo ilustradas de la invención. Además de ello, aunque una característica en particular de la invención haya podido estar descrita anteriormente con respecto a solo una de las distintas realizaciones ilustradas, dicha característica puede estar combinada con una o más otras características de las demás realizaciones, tal como puede ser lo deseado y que sea ventajoso para cualquier aplicación dada en particular.

Claims (15)

1. Un rociador (10) para inyectar un suministro de oxígeno en un reactor de lecho fluido (8), que comprende:

un conducto (14, 16) para conducir el suministro de oxígeno, una tobera (18) conectada al conducto para el paso del suministro de oxígeno desde el conducto al exterior del rociador, incluyendo la tobera un orificio (52) y una cubierta (54),

un aislamiento que rodea el conducto y también la cubierta substancialmente la longitud de la cubierta, un recubrimiento del conducto (24) que rodea el conducto, y un revestimiento de la cubierta (56) que rodea la cubierta, y en el que el aislamiento está interpuesto entre el conducto y el revestimiento del conducto y entre la cubierta y el recubrimiento de la cubierta, y en el que el mencionado recubrimiento de la cubierta termina en una placa frontal (60) al menos parcialmente cerrando un extremo exterior de un espacio anular entre la cubierta y el recubrimiento de la cubierta.

2. Un rociador según la reivindicación 1, en el que la cubierta tiene un área de sección transversal mayor que el área de la sección transversal del orificio.

3. Un rociador según la reivindicación 1, en el que la placa frontal tiene un borde anular central separado radialmente de la cubierta, por lo que la cubierta y la placa frontal puede expandirse diferencialmente mientras que la placa frontal funciona para retener el aislamiento interiormente.

4. Un reactor de lecho fluido que comprende una vasija del reactor para contener un lecho fluido, y en el que el rociador de la reivindicación 3 se extiende dentro de la vasija del reactor.

5. Un rociador (10) para inyectar el suministro de oxígeno en un reactor de lecho fluido (8) según la reivindicación 1 que comprende una tubería superior (14) para comunicar el suministro de oxígeno en una zona interior de un reactor de lecho fluido operando a la temperatura del reactor; al menos una tubería lateral (16) que se extienda y en comunicación fluida con la mencionada tubería superior; al menos una tobera (18) extendiéndose y en comunicación fluida desde cualquier tubería superior mencionada o tubería lateral mencionada, y en comunicación fluida con el reactor de lecho fluido, incluyendo un orificio (52) y una cubierta (54); la tubería superior, tubería lateral, y en el que la tobera es operativa para inyectar el suministro de oxígeno en el reactor, y estando térmicamente aislada al menos parcialmente en sus superficies exteriores para impedir la transferencia de calor desde el interior del reactor hacia los interiores respectivos de la tubería superior, tubería lateral y tobera, con el fin de mantener, a una temperatura del lecho fluido superior a aproximadamente 400ºC, la temperatura del suministro de oxígeno por debajo de una temperatura a la cual se quemarían los materiales de construcción de la tubería superior, tubería lateral y tobera; y en el que la tobera incluye un orificio y una cubierta que tiene una sección transversal mayor que el área de la sección transversal del orificio, con aislamiento que rodea la cubierta substancialmente en la longitud de la cubierta, un revestimiento de la cubierta (56) rodeándola cubierta, con un aislamiento interpuesto entre la cubierta y el revestimiento de la cubierta (56), y en el que el mencionado revestimiento de la cubierta termina en una placa frontal (60) cerrando al menos parcialmente un extremo exterior de un espacio anular entre la cubierta y el revestimiento de la cubierta.

6. Un rociador según la reivindicación 5, en donde la tubería superior, tubería lateral y tobera están aisladas térmicamente al menos parcialmente en sus superficies exteriores, para mantener la temperatura del suministro de oxígeno a una temperatura inferior a 150ºC.

7. Un rociador según la reivindicación 5, en el que el aislamiento térmico comprende un material de papel cerámico.

8. Un rociador según la reivindicación 5, en el que está provisto un recubrimiento alrededor de la superficie exterior del aislamiento térmico, para proporcionar una superficie de protección para el aislamiento.

9. Un rociador según la reivindicación 5, en el que al menos uno de los componentes de la tubería superior, tubería lateral o tobera, están construidos con un material que sea resistente a la combustión con el oxígeno.

10. Un rociador según la reivindicación 9, en el que al menos un componente de la tubería superior, tubería lateral o tobera están construidos con Monel 400 o Níquel 200.

11. Un reactor de lecho fluido que comprende una vasija de reactor para contener un lecho fluido, y el rociador de la reivindicación 5, que se extiende dentro de la vasija del reactor.

12. Un reactor de lecho fluido según la reivindicación 11, incluyendo un catalizador de lecho fluido en la vasija del reactor.

13. Un reactor de lecho fluido según la reivindicación 12, en el que la cubierta está dimensionada para obtener una velocidad de chorro del gas de aproximadamente 20 a 30 pies por segundo.

14. Un reactor de lecho fluido según la reivindicación 12, comprendiendo además una tubería de suministro que penetra en una pared del reactor para comunicar el suministro de oxígeno desde el exterior del reactor a la tubería superior.

15. Un reactor de lecho fluido según la reivindicación 12, comprendiendo además una tubería de alimentación que penetra en una pared del reactor para comunicar el suministro de oxígeno desde el exterior del reactor a la tubería superior y en el que al menos una tobera comprende una pluralidad de toberas que incluyen los respectivos orificios, estando dispuesta la tubería de suministro en forma central con respecto a las toberas y orificios que se hayan configurado para distribuir el suministro de oxígeno uniformemente a través del reactor.