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Abstract

Reactor de craqueo para una instalación de Claus que comprende una caldera (9) revestida de material refractario que presenta una cámara de combustión (2) con una abertura de entrada (12) para una mezcla de gas de calentamiento, aire y gas ácido que contiene H2S, un espacio de catalizador (10) con un lecho de catalizador (3) y un espacio (11) del lado de descarga con una salida de gas (13) para gas de proceso caliente que contiene azufre elemental, caracterizado porque la caldera (9) está construida como una caldera cilíndrica horizontal en la que están yuxtapuestos la cámara de combustión (2), el espacio de catalizador (10) y el espacio (11) del lado de descarga, y porque el espacio (10) del catalizador está limitado por ambos lados en la dirección de flujo por unos ladrillos de celosía (14) permeables al gas y presenta también una abertura de llenado (15) del lado de la envolvente para introducir el relleno de catalizador (3).

Description

Reactor de craqueo para una instalación de Claus.
La invención concierne a un reactor de craqueo para una instalación de Claus que comprende una caldera provista de un revestimiento refractario, la cual presenta una cámara de combustión con una abertura de entrada para una mezcla de gas de calentamiento, aire y gas ácido que contiene H_{2}S, un espacio de catalizador con un relleno de catalizador y un espacio del lado de descarga con una salida de gas para gas del proceso caliente que contiene azufre elemental.
En una instalación de Claus se transforma sulfuro de hidrógeno en azufre elemental, el cual es condensado por enfriamiento de la corriente de gas del proceso y separado. Una instalación de Claus está constituida en su estructura básica por el reactor de craqueo descrito a principio, una caldera de recuperación de calor perdido y al menos una etapa de catalizador. Un gas ácido que contiene H_{2}S es conducido junto con aire y gas de calentamiento a la cámara de combustión del reactor de craqueo. Aproximadamente 60-70% del sulfuro de hidrógeno se convierte aquí en azufre en una reacción exoterma en el relleno de catalizador. El gas del proceso sale del reactor de craqueo con una temperatura de aproximadamente 1200ºC y es enfriado en la caldera de recuperación de calor perdido hasta una temperatura por debajo de 170ºC. Después de separar el azufre que se condensa, se calienta nuevamente el gas del proceso y se alimenta a la etapa de catalizador, en la que, a una temperatura de trabajo por debajo de 300ºC, se convierte sulfuro de hidrógeno - que está aún contenido en el gas de proceso - en azufre elemental.
En el marco de las medidas conocidas se utiliza como reactor de craqueo un horno de cuba vertical que presenta en su extremo superior una cámara de combustión y por debajo de esta cámara de combustión un lecho de un relleno de catalizador suelto. El horno recorrido de arriba abajo por la corriente posee una altura grande. Por motivos de estabilidad, es necesario un complicado armazón del horno para absorber la carga del viento que actúa sobre el horno. Asimismo, existe el problema de que pueden pasar llamas desde la cámara de combustión hasta el relleno de catalizador, siendo dañado entonces el catalizador.
La invención se basa en el problema de reducir el coste técnico para el reactor de craqueo de una instalación de Claus. El reactor de craqueo deberá trabajar en forma segura y ofrecer al mismo tiempo una estructura compacta.
Para resolver este problema, la invención aporta la enseñanza de que la caldera está configurada como una caldera cilíndrica horizontal en la que la cámara de combustión, el espacio del catalizador y el espacio del lado de descarga están yuxtapuestos, y el espacio del catalizador está limitado por ambos lados en la dirección de flujo por ladrillos de celosía permeables al gas y presenta una abertura de llenado por el lado de la envolvente para introducir el relleno de catalizador. Preferiblemente, la abertura de entrada de flujo y la salida de gas están dispuestas en lados extremos opuestos de la caldera. La invención se basa en el conocimiento de que se puede materializar una disposición horizontal del reactor de craqueo cuando el relleno de catalizador sea introducido en un espacio de catalizador limitado en ambos lados por ladrillos de celosía permeables al gas. Mediante la disposición según la invención se obtienen considerables ventajas. El reactor de craqueo puede hacerse de construcción compacta con una cámara de combustión corta, ya que los ladrillos de celosía permeables al gas, hechos de un material refractario, impiden eficazmente un paso de llamas desde la cámara de combustión hasta el relleno de catalizador. Asimismo, debido a la disposición horizontal de la caldera se suprimen problemas estáticos al instalar el reactor de craqueo. Se suprime un armazón de horno para absorber cargas del viento. Según una ejecución preferida de la invención, los ladrillos de celosía consistentes en materiales refractarios contienen agujeros alargados que no se pueden obstruir con los catalizadores realizados casi siempre en forma de bolas.
En otra ejecución del reactor de craqueo, la invención aporta la enseñanza de que en el perímetro del espacio del lado de descarga está conectado un conducto de derivación revestido de material refractario que desemboca en un conducto de gas del proceso contiguo a la caldera y recorrido por un gas de proceso más frío. En la zona de desembocadura del conducto de derivación está dispuesto en forma desplazable un cuerpo de válvula con el cual se puede regular el caudal de una corriente de gas caliente que sale del conducto de derivación. El gas de proceso más frío conducido por el conducto de gas del proceso enfría entonces el cuerpo de válvula y un dispositivo de ajuste asociado a dicho cuerpo de válvula, de modo que se pueden emplear materiales metálicos usuales para el cuerpo de válvula y el dispositivo de ajuste.
Otras ejecuciones están descritas en la reivindicación 5 subordinada y se describen seguidamente haciendo referencia a un ejemplo de realización. Muestran esquemáticamente:
La figura 1, una instalación de Claus con un reactor de craqueo construido según la invención y
La figura 2, el reactor de craqueo en una representación ampliada en comparación con la figura 1.
En la instalación de Claus representada en la figura 1 se transforma sulfuro de hidrógeno en azufre elemental. Forman parte de la estructura básica de la instalación un reactor de craqueo 1 con una cámara de combustión 2 y un relleno de catalizador 3, una caldera 4 de recuperación de calor perdido conectada a la salida de gas del reactor de craqueo 1 y al menos una etapa de catalizador 5. Un gas ácido 6 que contiene sulfuro de hidrógeno es introducido junto con aire 7 y gas de calentamiento 8 en la cámara de combustión 2 del reactor de craqueo 1. En una reacción exoterma se convierte una parte del sulfuro de hidrógeno, en los catalizadores, en azufre elemental. El gas del proceso sale del reactor de craqueo 1 con una temperatura de aproximadamente 1200ºC y es enfriado en la caldera 4 de recuperación de calor perdido hasta una temperatura de menos de 170ºC necesaria para la condensación del azufre. Se separa el azufre que se condensa. Después de la separación del azufre se calienta el gas de proceso enfriado y se le alimenta a la etapa de catalizador 5, en la que los compuestos de azufre se convierten, en un catalizador, en azufre elemental. La etapa de catalizador 5 se hace funcionar a una temperatura de menos de 300ºC. El gas del proceso que sale de la etapa de catalizador 5 es enfriado también en la caldera 4 de recuperación de calor perdido hasta la temperatura necesaria para la condensación del azufre, y se separa el azufre condensado.
Se deduce de una consideración comparativa de las figuras 1 y 2 que el reactor de craqueo 1 está constituido por una caldera cilíndrica horizontal 9 revestida de material refractario en la que están yuxtapuestos una cámara de combustión 9, un espacio de catalizador 10 para el relleno de catalizador 3 y un espacio 11 del lado de descarga del flujo. En los lados extremos opuestos de la caldera 9 está dispuesta una abertura de entrada de flujo 12 para una mezcla de gas de calentamiento, aire y gas ácido que contiene H_{2}S, así como una salida de gas 13 para gas de proceso caliente que contiene azufre elemental El espacio de catalizador 10 está limitado en ambos lados por ladrillos de celosía 14 permeables al gas, hechos de material refractario, y presenta una abertura de llenado 15 del lado de la envolvente para introducir el relleno de catalizador. Los ladrillos de celosía 14 contienen convenientemente agujeros alargados. En el perímetro del espacio del lado de descarga está conectado un conducto de derivación 16 revestido de material refractario que desemboca en un conducto de gas de proceso 17 contiguo a la caldera. El conducto de gas de proceso 17 une la salida de gas de la caldera 4 de recuperación de calor perdido con la etapa de catalizador 5 y es recorrido por un gas de proceso que sale de la caldera 4 de recuperación de calor perdido con una temperatura de menos de 170ºC y que se calienta hasta una temperatura de trabajo comprendida entre 210ºC y 250ºC antes de su entrada en la etapa de catalizador 5. El calentamiento se efectúa mediante la adición de gas caliente del proceso que afluye por el conducto de derivación 16. En la zona de desembocadura del conducto de derivación 16 está dispuesto en forma desplazable un cuerpo de válvula 18 con el cual se puede regular el caudal de la corriente de gas caliente que sale del conducto de derivación 16. El cuerpo de válvula 18 y un dispositivo de ajuste 19 asociado a dicho cuerpo de válvula son enfriados por el gas de proceso más frío que circula por el conducto de gas de proceso 17, de modo que pueden emplearse materiales metálicos usuales.
El reactor de craqueo presenta también aberturas de limpieza e inspección 20, así como un acceso 21 para un dispositivo de medida de la temperatura.
La caldera 4 de recuperación de calor perdido presenta un espacio generador de vapor rodeado por una envolvente resistente a la presión, al cual están conectados un dispositivo de alimentación 22 para agua de alimentación de la caldera y un dispositivo de extracción 23 para vapor depositado. La caldera 4 de recuperación de calor perdido contiene un haz de tubos largos de intercambio de calor que se extienden a través del espacio generador de vapor y que están insertados por ambos extremos en placas de tubos que limitan el espacio generador de vapor. Asimismo, está previsto otro haz de tubos más cortos de intercambio de calor que están introducidos también por su extremo del lado de salida en la placa de tubos y que desembocan por su extremo del lado de entrada en una cámara de entrada 24. El haz de tubos largos es recorrido por el gas de proceso caliente que sale del reactor de craqueo. La cámara de entrada 24 está dispuesta dentro del espacio generador de vapor y es solicitada por un gas de proceso más frío procedente de la etapa de catalizador 5. La caldera 4 de recuperación de calor perdido presenta también una pieza de cabeza 25 que se une en el extremo del lado de salida a la placa de tubos y que está subdividida en secciones. Cada sección de la pieza de cabeza 25 lleva asociado un respectivo haz de tubos. En las secciones están conectados unos dispositivos para evacuar el azufre condensado.

Claims (5)

1. Reactor de craqueo para una instalación de Claus que comprende una caldera (9) revestida de material refractario que presenta una cámara de combustión (2) con una abertura de entrada (12) para una mezcla de gas de calentamiento, aire y gas ácido que contiene H_{2}S, un espacio de catalizador (10) con un lecho de catalizador (3) y un espacio (11) del lado de descarga con una salida de gas (13) para gas de proceso caliente que contiene azufre elemental, caracterizado porque la caldera (9) está construida como una caldera cilíndrica horizontal en la que están yuxtapuestos la cámara de combustión (2), el espacio de catalizador (10) y el espacio (11) del lado de descarga, y porque el espacio (10) del catalizador está limitado por ambos lados en la dirección de flujo por unos ladrillos de celosía (14) permeables al gas y presenta también una abertura de llenado (15) del lado de la envolvente para introducir el relleno de catalizador (3).
2. Reactor de craqueo según la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura de entrada (12) y la salida de gas (13) están colocadas en lados extremos opuestos de la caldera (9).
3. Reactor de craqueo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los ladrillos de celosía (14) contienen agujeros alargados.
4. Reactor de craqueo según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque en el perímetro del espacio (11) del lado de descarga está conectado un conducto de derivación (16) revestido de material refractario que desemboca en un conducto de gas de proceso (17) contiguo a la caldera (9), porque en la zona de desembocadura del conducto de derivación (16) está dispuesto en forma desplazable un cuerpo de válvula (18) con el que se puede regular el caudal de una corriente de gas caliente que sale del conducto de derivación (16), y porque el conducto de gas de proceso (17) es recorrido por un gas de proceso más frío que enfría el cuerpo de válvula (18) y un dispositivo de ajuste (19) asociado a dicho cuerpo de válvula.
5. Reactor de craqueo según la reivindicación 4, caracterizado porque en la salida de gas (13) está conectada una caldera (4) de recuperación de calor perdido en la que se enfría el gas de proceso caliente que sale de la caldera (9) para la condensación de azufre elemental y se genera vapor, y porque el conducto de derivación (16) desemboca en un conducto de gas de proceso (17) que está unido con la caldera (4) de recuperación de calor perdido y que alimenta el gas de proceso enfriado a una etapa de catalizador (5) de la instalación de Claus.
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