ES2279206T3 - Reactor de craqueo para una instalacion de claus. - Google Patents
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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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