ES2929028T3 - Monolitos modulares de catalizador - Google Patents

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Andreas Woelfert
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Abstract

La invención se refiere a un reactor (R) con un dispositivo (D) que contiene una base permeable a gases y/o líquidos (B) en cuya zona de borde está dispuesta una barrera lateral (W) que rodea completamente la base (B) y forma un volumen (V), conteniendo dicho volumen cuerpos moldeados catalíticos y/o no catalíticos (F), en el que al menos una malla de metal noble y/o de metal no noble está situada en el lado opuesto a la base (B) en aguas arriba, y los cuerpos moldeados (F) catalíticos y/o no catalíticos se seleccionan entre (i) cuerpos moldeados (F1) en forma de prismas rectos cuya superficie base se selecciona de un triángulo, rectángulo, hexágono o fragmentos de estos polígonos, o (ii) una combinación de cuerpos moldeados (F1) con cuerpos moldeados (F2) de menor tamaño que los cuerpos moldeados (F1), caracterizada porque grupos de m a n cuerpos moldeados (F1), donde m/ n es un número entero entre 3-30 y n > m, están obligados a formar módulos (M) en un casete de metal que se abre aguas arriba y se cierra con un gas-per base móvil en sentido aguas abajo, con sus caras laterales adosadas prácticamente sin intersticio y con su eje longitudinal orientado en dirección vertical, de manera que la sección transversal de la base quede prácticamente cubierta en su totalidad, y cuyos módulos (M) son unidos entre sí a modo de mosaico prácticamente sin separación, con la orientación vertical del eje longitudinal de los cuerpos moldeados (F1), opcionalmente con la cooperación de un material de relleno de juntas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Monolitos modulares de catalizador
La presente invención se refiere a un reactor R, preferiblemente un reactor de alta temperatura con dispositivo D, el uso del reactor R con el dispositivo D así como un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno o ácido nítrico, en cada caso usando del reactor R con el dispositivo D, en cada caso como se define en las reivindicaciones.
Los dispositivos incorporados en reactores, por ejemplo en forma de canasta, que por regla general también por razones de construcción o resistencia consisten en materiales que son buenos conductores del calor, por ejemplo acero, se expanden cuando el reactor es calentado por ejemplo a la temperatura de operación o se calientan por el calor de reacción y se contraen cuando el reactor se enfría.
Cuando tales dispositivos contienen por ejemplo rellenos vertidos de partículas fácilmente móviles, cilíndricas o en forma de estrella, catalíticamente activas o catalíticamente no activas, debido a la diferencia en expansión del dispositivo y el mencionado relleno por el calor, por regla general se forman en la periferia del dispositivo depresiones - frecuentemente irregulares y en forma de embudo - en el cual se deslizan posteriormente o hunden partículas usualmente de la periferia del dispositivo.
Esto es indeseado, puesto que la falta de homogeneidad del relleno tiene como consecuencia usualmente deterioro en las propiedades, por ejemplo respecto a su comportamiento catalítico. Específicamente, en las depresiones en la periferia la velocidad de flujo de un gas, por ejemplo, es mayor que en las zonas sin depresión, con ello usualmente disminuye el tiempo de residencia del gas en la periferia, está a disposición allí también menor superficie catalítica para el gas de reacción, lo cual por regla general conduce a conversión catalítica más baja en la periferia y en total.
Los dispositivos descritos anteriormente, adicionalmente a las partículas mencionadas o en lugar de las partículas mencionadas, pueden contener además artículos moldeados monolíticos con, por ejemplo, forma de panal, que consisten frecuentemente en material inorgánico comprimido, extrudido y/o sinterizado que usualmente es quebradizo, frágil o sensible a la abrasión. Mediante la expansión y contracción mencionadas anteriormente de los dispositivos descritos anteriormente, los artículos moldeados monolíticos que se ponen en movimiento pueden también por ejemplo frotarse mutuamente y explotar o rajarse. Esto muestra los mismos problemas todavía como se describió para el relleno de partículas.
Además, es tedioso e ineficiente intercambiar pieza por pieza de tales artículos moldeados catalíticos monolíticos por artículos moldeados frescos y existe el peligro de la ruptura de tales artículos moldeados durante la remoción de o uso en el dispositivo de captura.
Además, ocurre con relativa frecuencia que los reactores, frecuentemente por operación errática, fallen de manera no planeada e indeseada y tengan que ser reparados, para lo cual entonces tienen que retirarse también los artículos moldeados catalíticos monolíticos mencionados, para llegar al sitio de reparación y, después de la reparación de estos artículos moldeados, tienen que ser incorporados nuevamente. Las desventajas descritas anteriormente se encuentran por ejemplo en procedimientos para la fabricación de óxidos de nitrógeno y/o ácido nítrico mediante oxidación de amoníaco en presencia de un catalizador, por ejemplo una red de catalizador que tiene metales nobles. En este caso, los productos de oxidación del amoníaco son conducidos usualmente a través de un balasto de un catalizador de descomposición de óxido nitroso en partículas y/o un lecho de un catalizador de descomposición de óxido nitroso consistente en artículos moldeados monolíticos, que se encuentra usualmente en un dispositivo de canasta. Así, en este procedimiento por ejemplo las depresiones en forma de embudo mencionadas anteriormente o también destrucciones o desarreglos del artículo moldeado monolítico de este balasto o lecho de catalizador de descomposición de óxido nitroso, conducen a la disminución en la descomposición del óxido de nitroso del balasto de catalizador, que a su vez implica usualmente elevadas emisiones de óxido nitroso de la unidad de producción.
Un empaque estructurado (por ejemplo hexagonal o cúbico) de artículos moldeados de catalizador (reactor de lecho fijo con estructura modular, "MOSFIBER") para la descomposición de, por ejemplo monóxido de dinitrógeno (N2O) en un reactor es conocido a partir del documento WO 2006/009453 A1 (Yara International). El documento WO 2006/009453 A1 guarda silencio sin embargo frente al problema de la abrasión o ruptura de este artículo moldeado de catalizador durante la operación del reactor y su intercambio frente a nuevos artículos moldeados de catalizador.
El documento WO 2015/022247 A1 divulga un reactor con un dispositivo que contiene un fondo permeable a los gases y/o los líquidos, en cuya periferia está dispuesta a frontera lateral, que rodea completamente el fondo y forma un volumen V que contiene al artículo moldeado, en donde sobre el lado opuesto del fondo corriente arriba se encuentra por lo menos una red de metal. El documento WO 2015/022247 A1 se ocupa de los problemas que son causados por la diferente expansión por el calor de los diversos materiales.
Fue objetivo de la presente invención poner a disposición un reactor con dispositivo, conteniendo éste último artículos moldeados catalíticos monolíticos, que durante la operación del reactor prácticamente no se deterioran o destruyen y que se dejan retirar y/o incorporar total o parcialmente de manera eficiente y prácticamente, sin su deterioro o destrucción.
De acuerdo con ello, se encontró el reactor R, preferiblemente un reactor de alta temperatura, con el dispositivo D, el uso del reactor R con el dispositivo D así como un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno o ácido nítrico, en cada caso usando el reactor R con el dispositivo D, como se define en cada caso en las reivindicaciones.
En una forma preferida de realización de la invención, se usa el reactor R con el dispositivo D, como se describe en cada caso a continuación, en un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno y/o ácido nítrico. Esta forma de realización es denominada en lo sucesivo también como "forma de realización de NOx/HNO3", y lo que sigue es válido de manera expresa - donde no se indique explícitamente de otro modo - en particular para la forma de realización de NOx/HNO3.
Los procedimientos para la fabricación de óxidos de nitrógeno y/o ácido nítrico, usualmente mediante oxidación catalítica de amoníaco con un gas que contiene oxígeno, por regla general aire, son conocidos y descritos por ejemplo bajo "Nitric Acid, Nitrous Acid, and Nitrogen Oxides" en Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, sexta edición completamente revisada, volumen 23, páginas 1 a 49, 2003, editorial Wiley-VCH GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Usualmente, en un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno y/o ácido nítrico reaccionan una mezcla de amoníaco y un gas que contiene oxígeno, por ejemplo aire o también oxígeno puro, a temperatura usualmente relativamente elevada, por ejemplo en el intervalo de 800 a 900 °C, de modo catalítico, por ejemplo sobre una red de metal noble como platino o aleación de platino-rodio, y los productos de reacción formados, que por regla general contienen monóxido de nitrógeno como componente principal, y óxido de dinitrógeno ("gas hilarante") como componente secundario, fluyen usualmente a través de un lecho con artículos moldeados catalíticos y/o no catalíticos, usualmente cerámicos, de modo estable frente a las condiciones de reacción en el reactor, que está dispuesto en dirección del flujo corriente abajo, usualmente bajo una red de catalizador.
Este lecho es usualmente catalíticamente activo respecto a la descomposición del óxido de dinitrógeno, está incorporado usualmente en un dispositivo de canasta y por regla general descompone el monóxido de dinitrógeno en los elementos nitrógeno (N2) y oxígeno (O2). Una vez la mezcla de reacción ha abandonado el dispositivo usualmente de canasta, es enfriado usualmente en intercambiadores de calor, donde reacciona con oxígeno para formar dióxido de nitrógeno. La mezcla de reacción es enfriada adicionalmente por regla general mediante diferentes intercambiadores de calor - en donde ya puede condensar parcialmente ácido nítrico - y finalmente la mezcla de reacción en un dispositivo de absorción con agua, reacciona para formar ácido nítrico. El ácido nítrico diluido condensado previamente en el enfriamiento/condensación es alimentado finalmente usualmente así mismo al dispositivo de absorción.
A continuación se describe con más exactitud la invención.
El material para el dispositivo D es usualmente un material metálico para alta temperatura, por ejemplo Inconel 600 (número de material 2.4816), Alloy 602 CA, Haynes Alloy o materiales de aceros austeníticos de las denominaciones de material 1.4828 y 1.4835. y 1.4876. Los coeficientes de expansión por el calor de estos materiales están usualmente, para una temperatura de operación de 800 - 900 °C, en el intervalo de 17 * 10‘6 K'1 a 19 * 10‘6 K-1.
Un material muy adecuado para el dispositivo D es Inconel 600 o acero con el número de material 1.4835 o Alloy 602 CA o Haynes Alloy.
Como material para el dispositivo D se prefiere Inconel 600, acero con el número de material 1.4835 o Alloy 602 CA.
El fondo B del dispositivo D es perforado por regla general, en donde el tipo y geometría de las perforaciones no es crítico y en particular es permeable a los gases y/o líquidos, preferiblemente a los gases. Usualmente, el fondo B está perforado de modo que las partículas que porta usualmente no pueden caer a través de la perforación.
En una forma de realización, el fondo B tiene una porción que porta carga, por ejemplo una rejilla de marco o una construcción de panal metálico sobre el cual puede estar soportada una red metálica de fondo o varias, por ejemplo dos a tres, redes metálicas de fondo, usualmente de diferentes amplitudes de malla y/o diferentes calibres de alambre de la malla. La porción que porta carga, por ejemplo una rejilla de marco o una construcción de panal metálico, puede consistir en una pieza, pero puede estar compuesta también de varios segmentos, preferiblemente 2 a 8 segmentos, de modo particular preferiblemente 4 a 6 segmentos, que pueden estar fijos mutuamente fácilmente, en donde la geometría de los segmentos puede ser variada, por ejemplo segmentos de un cuarto de círculo, segmentos de un sexto de círculo, segmentos de un octavo de círculo, es decir "geometría de pieza de torta".
Las aberturas de las redes de fondo mencionadas anteriormente pueden tener cualquier geometría de sección transversal, por ejemplo, rectangular, hexagonal, redonda.
Usualmente, el fondo B es del material 1.4835, Alloy 602 CA y Inconel 600, preferiblemente Inconel 600 o Alloy 602 CA.
La geometría de la sección transversal del fondo B está determinada de por sí, por regla general, por la geometría de la sección transversal del reactor R en el cual está usualmente incorporado. Preferiblemente, la geometría de la sección transversal del fondo B es la misma que la del reactor R en el que está incorporado el fondo B.
Como geometría de la sección transversal para el fondo B y/o el reactor R en el cual está incorporado, entran en consideración secciones transversales, preferiblemente rectangulares o hexagonales, de modo particular preferiblemente rectangulares o uniformemente hexagonales.
Además, como geometría de la sección transversal para el fondo B y/o el reactor R en el cual está incorporado, entran en consideración secciones transversales prácticamente redondas o elípticas, preferiblemente secciones transversales prácticamente redondas o redondas, para el fondo B y/o el reactor R en el cual está incorporado. De modo particular preferiblemente, la sección transversal del fondo B y/o de la sección transversal del reactor en el cual está incorporado, es prácticamente redonda o redonda.
El fondo B puede estar montado en el reactor R por ejemplo de modo inmediato o sobre separadores cerámicos o metálicos, sobre un enfriador o intercambiador de calor dispuesto corriente abajo bajo el fondo B. El fondo B puede estar soportado también sobre un soporte central interior y solapas laterales que sirven como apoyo.
El material para la frontera W lateral del dispositivo D es usualmente el mismo del fondo B.
La frontera W lateral está dispuesta en la periferia del fondo B, de modo que rodea completamente al fondo B y forma un espacio con el volumen V, que está lleno total o parcialmente con artículos moldeados catalíticos y/o no catalíticos - como se explica con más exactitud posteriormente. En una forma de realización particular, la frontera lateral puede estar unida fijamente con el fondo B, en donde entonces se forma una unión de canasta.
La frontera W lateral está dispuesta usualmente, respecto al fondo B en el ángulo de 45° a 135°, preferiblemente prácticamente en ángulo recto. La frontera W lateral es usualmente recta, es decir prácticamente no curva, en dirección vertical.
La relación de la altura de la frontera W lateral al diámetro libre del fondo B está usualmente en el intervalo de 0,04 a 0,2.
Usualmente, las alturas de la frontera W lateral están en el intervalo de 100 a 1000 mm, preferiblemente 150 a 600 mm.
Usualmente, los diámetros libres del fondo B están en el intervalo de 2500 a 6000 mm.
La frontera W lateral puede, pero no tiene que, estar fabricada en una pieza, sino que puede consistir también en partes individuales o segmentos.
Al menos sobre una parte de la superficie del lado interior de la frontera W lateral puede encontrarse ventajosamente una capa S aislante de calor, preferiblemente en la zona que sigue al fondo B directamente, corriente arriba. La capa S aislante de calor puede cubrir la superficie del lado interior de la frontera W lateral, por ejemplo, hasta 30% a prácticamente 100%, preferiblemente prácticamente en su totalidad.
Preferiblemente, la capa S aislante de calor cubre por lo menos el 30% inferior, por ejemplo 30% a 90%, por consiguiente la parte más cercana al fondo B, de la superficie del lado interior de la frontera W lateral.
La capa S aislante de calor rodea sobre el lado interior de la frontera W lateral ésta, por regla general completamente. La capa S aislante de calor está unida usualmente de modo prácticamente inmediato, por consiguiente prácticamente sin separación, en dirección al punto central del dispositivo D, con el lado interior de la frontera W lateral. La capa S aislante de calor puede adoptar prácticamente cualquier geometría de la sección transversal del lado orientado al punto medio del dispositivo D, por ejemplo en el lado de contacto con el balasto de partículas o de los artículos moldeados, por ejemplo de recta (rectangular) a oblicua, por ejemplo en forma de un trapecio, arqueada hacia adentro (cóncavo) y arqueada hacia fuera (convexo), por consiguiente del lado orientado al punto medio del dispositivo D, paso a paso con uno o varios pasos.
La capa S aislante de calor puede consistir en una pieza o estar compuesta de elementos individuales, hasta dar la geometría deseada de la sección transversal, como se describe abajo en más detalle.
El espesor de esta capa S aislante del calor, referido al diámetro del fondo B, está usualmente en el intervalo de 0,5 % a 5 %, por ejemplo en 1,0 %. Por ejemplo, para un diámetro del fondo B de 2500 a 6000 mm, la capa S aislante de calor tiene un espesor de 50 mm.
El material para la capa S aislante de calor es elegido de entre el grupo consistente en materiales cerámicos, por ejemplo arcilla refractaria, material microporoso y fibras de silicato, en donde los materiales mencionados anteriormente, no se descomponen por regla general en el intervalo de temperatura de aproximadamente 700 a 1100 °C y usualmente tienen una conductividad del calor en el intervalo de 0,03 a 0,15 W/m/K.
Como materiales microporosos se prefieren sustancias microporosas de silicato, que contienen ácido silícico altamente disperso y agentes enturbiantes, que no se descomponen en el intervalo de temperatura de aproximadamente 700 a 1100 °C y en el intervalo de temperatura de 700 a 1100 °C tienen una conductividad del calor en el intervalo de 0,04 a 0,09 W/mK, por ejemplo los productos WDS ® High y WDS® Ultra de la compañía Porextherm, véase la especificación de tres páginas versión 1.4/15-02 10/HH WDS® High y especificación de tres páginas versión 1.03/15-02 10/HH WDS® Ultra de la compañía Porextherm Dammstoffe GmbH, Heisinger StralJe 8/10, 87437 Kempten, www.porextherm.com.
La capa S aislante de calor puede ser constituida de placas del material mencionado anteriormente, con un espesor de por ejemplo 10 a 50 mm, preferiblemente de las sustancias microporosas de silicato, en donde las placas se ajustan a las formas necesarias o geometrías de la sección transversal de la capa W aislante del calor.
En una forma preferida de realización se prefiere el material mencionado anteriormente, preferiblemente sustancias microporosas de silicatos, una vez reciben tratamiento térmico previo a 850 °C - y/o fibras de silicato en forma de esteras, encerradas en casetes para la capa S aislante del calor (denominadas en lo sucesivo también como "casetes aislantes"), como se describe a continuación, que entonces en general pueden ser compuestos para dar la capa S aislante del calor, como se describe a continuación.
A modo de ejemplo se describe a continuación un casete aislante con material de aislamiento encerrado.
El casete aislante consiste usualmente en una carcasa metálica, por ejemplo de acero estable a alta temperatura, que está llena con uno o varios materiales aislantes, como el material microporoso descrito anteriormente, preferiblemente las sustancias microporosas de silicatos, y/o fibras de silicatos, estas últimas preferiblemente en forma de esteras. Por ejemplo, el material microporoso incorporado en los casetes aislantes está separado por esteras de fibra de silicato y fibras de silicato para dar la pared metálica.
La carcasa metálica de los casetes aislantes puede consistir en uno o varios metales, por ejemplo materiales para alta temperatura como Inconel 600, Alloy 602 CA usualmente sobre el lado de casete aislante orientado hacia la temperatura elevada y material 1.4541 sobre el lado de casete aislante orientado usualmente hacia la temperatura más baja.
Estos casetes aislantes tienen preferiblemente una forma cúbica, preferiblemente con una ligera curvatura y pliegues u otras unidades de superposición, que forman una configuración de junta y pluma y se representan por ejemplo en la Figura 12, en la cual los signos de referencia tienen el significado mencionado en este documento. Las paredes que se encuentran en los lados frontales de los casetes, que usualmente forman las zonas de pliegue y superposición de los casetes que se juntan, son ejecutadas usualmente en espesores metálicos delgados, por ejemplo para disminuir el paso efectivo total de calor.
El espesor de pared de la zona de pliegues y superposición de los casetes de aislamiento está usualmente en el intervalo de 0,2 a 0,5 mm y es usualmente menor que el espesor de pared de las partes restantes del casete de aislamiento del calor, que usualmente están el intervalo de 0,8 a 1,5 mm. Preferiblemente, las zonas de pliegue y superposición de los casetes de aislamiento están gofradas en un patrón ondulado.
Por ejemplo, para la construcción de la capa S aislante del calor, los casetes de aislamiento de calor descritos anteriormente están dispuestos en forma de segmento sobre el lado interior de la frontera W lateral sobre el perímetro, como se representa por ejemplo en la Figura 13, en la cual los signos de referencia tienen el mismo significado mencionado en este documento.
Los casetes de aislamiento están dotados preferiblemente en dirección del perímetro (dirección tangencial) con asiento deslizante u otras técnicas de superposición, por ejemplo junta y pluma, y por ejemplo tienen libertad de movimiento sólo en dirección del perímetro.
Usualmente, los casetes de aislamiento están juntos a la temperatura del ensamble, esto es usualmente de 0 a 30 °C, de modo que en el lugar donde los casetes de aislamiento son abandonados a una temperatura elevada en el reactor R, la amplitud de junta es mayor que en el lugar de temperatura más baja en el reactor R, lo cual conduce usualmente a que los casetes de aislamiento se unan mutuamente, de modo tan coherente como sea posible, bajo la temperatura elevada de operación en el reactor R por la expansión, prácticamente sin tensión o formación de dislocaciones.
En una forma de realización, una parte de la frontera W lateral - con o preferiblemente sin una capa S aislante de calor - denominada W1 en el presente documento, puede ser unida fijamente con el fondo B, rodear éste completamente y ser relativamente pequeña, por ejemplo W1 tiene una altura en el intervalo de 50 a 150 mm. La segunda parte de la frontera W lateral, denominada W2 en el presente documento, puede estar dispuesta como "delantal", por ejemplo en forma de una construcción en Z, en la pared interior del reactor envolviendo ésta completamente, y preferiblemente puede estar fija, en donde el extremo del delantal W2 está configurado como, por ejemplo, perfil en U o V invertido mirando hacia abajo. En la abertura de esta U o V invertida se proyecta hacia adentro la frontera W1 lateral. Esta unión fija de la frontera W1 lateral con el fondo B es causada por ejemplo mediante soldadura. La capa S aislante de calor está configurada, usualmente por debajo de una red de catalizador eventualmente presente, preferiblemente en dos partes y preferiblemente en configuración de asiento deslizante, en donde usualmente el lado superior de las dos partes de la capa S aislante del calor está unida preferiblemente de modo firme con la frontera W2 lateral superior, y la parte inferior de la capa S aislante del calor no está unida firmemente con la frontera W2 lateral superior, de modo que puede moverse aun en dirección vertical corriente arriba y corriente abajo. Puede aplicarse una capa S aislante de calor también por encima de una red de catalizador eventualmente presente, preferiblemente cubriendo la totalidad del resto de la frontera W lateral. En una variante de esta forma de realización, W1 puede no estar unida firmemente con el fondo B, sino de modo tan reversible que pueda soltarse de éste mediante poco esfuerzo manual y pueda ser unida con éste nuevamente, por ejemplo soldando, clavando o atornillando.
En otra forma de realización, la frontera W lateral rodea completamente al fondo B y no está unida firmemente con éste, sino por ejemplo dispuesta y preferiblemente fija, como "delantal" a la pared interior del reactor envolviendo ésta completamente, en donde entre el extremo interior del delantal y el fondo B hay una brecha circunferencial.
Usualmente, por lo menos en la zona de la pared interior del reactor R, donde está incorporado el dispositivo D, entre la pared interior del reactor R y el lado exterior de la frontera W lateral del dispositivo D, se disponen dispositivos de enfriamiento, por ejemplo tubos atravesados por un medio que absorbe calor - por ejemplo agua o sal fundida, por ejemplo disponiendo los tubos en forma de una espiral de tubos entre la pared interior del reactor y el lado exterior de la frontera W lateral. Tales dispositivos de enfriamiento tienen usualmente el objetivo de proteger mediante enfriamiento activo la pared del reactor, al menos en la zona del dispositivo D y/o las bridas del reactor, contra el calentamiento fuerte.
En una forma de realización, los dispositivos de enfriamiento en la pared interior del reactor R en la zona del dispositivo D pueden ser reemplazados total o parcialmente por una capa S aislante de calor, como se describe en el presente documento.
En este caso, la zona de la pared interior del reactor R, donde está incorporado el dispositivo D, incluso la frontera W lateral, sobre cuyo lado interior se encuentra al menos en parte, preferiblemente completamente y prácticamente sin uniones de modo circunferencial, forma la capa S aislante de calor, como se describió anteriormente - preferiblemente de los casetes de aislamiento descritos anteriormente - y por ejemplo hasta una altura en el intervalo de 200 a 1200 mm, medida del fondo B desde corriente arriba.
Sobre el lado opuesto al fondo B corriente arriba se encuentra por lo menos una red de metal noble, por ejemplo platino, paladio, rodio y/o aleaciones de metales nobles, que contienen por ejemplo los metales nobles mencionados anteriormente, y/o por lo menos una red de metal innoble, por ejemplo red de Megapyr (red de Kanthal) - este usualmente para la estabilización mecánica de la red de metal noble. La red descrita anteriormente de metal noble y/o metal innoble es denominada también en este documento "red de catalizador".
El volumen V del dispositivo D contiene artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, como se describe a continuación.
Los artículos (F) moldeados no catalíticos son en este caso artículos moldeados usualmente cerámicos, estables frente a las condiciones de reacción en el reactor R y que prácticamente no catalizan reacciones en el reactor R.
Los artículos (F) moldeados catalíticos son en este caso por regla general artículos moldeados que catalizan una o varias reacciones que transcurren en el reactor R, por ejemplo la descomposición de monóxido de dinitrógeno (N2O) hasta dar nitrógeno y oxígeno.
Los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos son elegidos de entre (i) artículos (F1) moldeados en forma de prismas rectos cuya superficie base es elegida de entre triángulo, rectángulo, hexágono o fragmentos de estos polígonos o (ii) una combinación de los artículos (F1) moldeados con los artículos (F2) moldeados definidos a continuación, que son más pequeños que los artículos (F1) moldeados.
La superficie base de los artículos (F1) moldeados es la de un triángulo preferiblemente regular, un rectángulo preferiblemente regular, un hexágono preferiblemente regular o fragmentos de estos polígonos. El desplazamiento paralelo del polígono que forma la superficie base ocurre de manera perpendicular a la superficie base, de modo que resulta un prisma recto como cuerpo geométrico. Si la superficie base del prisma recto es rectangular, se habla también de un cuadrado. La superficie límite del prisma, congruente y paralela a la superficie base del respectivo prisma, es llamada superficie superior, la totalidad de todas las otras superficies límite es llamada superficie lateral.
Como otro parámetro para la descripción de los artículos (F1) moldeados y en particular (F2), entra en consideración el Dpeq "diámetro equivalente de partícula". Éste es definido como sigue:
Figure imgf000006_0001
en donde Vk es el volumen del artículo moldeado y Ak es la totalidad de la superficie exterior del artículo moldeado. A modo de ejemplo, se calcula el diámetro equivalente de partícula para una denominada "hebrita", un artículo moldeado cilíndrico, como artículo F2 moldeado con un diámetro d = 3 mm y una longitud l = 10 mm: se tiene como resultado un Ak = 108,4 mm2 y un Vk = 70 mm3. A partir de ello se calcula Dpeq = 6 * 70,7 / 108,4 = 3,91 mm.
Preferiblemente Dpeq de los artículos (F1) moldeados es de 5 veces a 10 veces, preferiblemente 10 veces a 25 veces mayor que Dpeq de los artículos (F2) moldeados.
La altura de los artículos (F1) moldeados en forma de un prisma recto puede ser igual o menor que la longitud lateral más larga del n-gono (n = 3, 4 o 6) que forma su superficie base, preferiblemente la altura de los artículos (F1) moldeados en forma de un prisma recto es mayor que la longitud lateral más larga del n-gono (n = 3, 4 o 6) que forma su superficie base, de modo que resulta un prisma con su eje longitudinal extendido en la altura.
Los fragmentos de los n-gonos (n = 3, 4 o 6) que forman la superficie base de los artículos (F1) moldeados pueden estar formados de cualquier modo, por ejemplo en lo cual el triángulo se interseca longitudinalmente con su altura, el rectángulo se interseca longitudinalmente con sus diagonales o el hexágono se interseca por dos ángulos opuestos, con formación de un triángulo o un trapecio. Mediante esta fragmentación resultan a su vez artículos (F1) moldeados en forma tridimensionales en forma de un prisma recto.
Los artículos (F1) moldeados en forma de un prisma recto tienen por regla general un diámetro o diagonal de la superficie base en el intervalo de 20 a 100 mm, preferiblemente de 50 a 75 mm y una altura en el intervalo de 100 a 300 mm, preferiblemente de 150 a 230 mm.
Los artículos (F1) moldeados catalíticos como se describió anteriormente son usualmente los denominamos catalizadores completos, por consiguiente aquellos que funcionan prácticamente de modo completo sin sustancia inerte de soporte. Tales artículos (F2) moldeados catalíticos bien adecuados son aquellos que catalizan la descomposición de monóxido de dinitrógeno (N2O) y que son descritos por ejemplo en el documento DE 10350819 A, en particular en los párrafos [0015] a [0017]. Son obtenibles por ejemplo mediante extrusión.
Los artículos (F1) moldeados catalíticos como se describió anteriormente pueden ser también aquellos que tienen una carcasa de material de soporte inerte, por ejemplo cordierita, con un ducto o varios ductos que corre(n) de modo prácticamente paralelo al eje longitudinal del artículo (F1) moldeado y cuya superficie del ducto está recubierta en cada caso con una masa catalíticamente activa. Los mencionados ductos tienen por regla general secciones transversales cuadradas y el número de ductos por superficie, expresado en cpsi (celdas por pulgada cuadrada), es por ejemplo 400 para, por ejemplo, una amplitud de ducto de 1.2 mm o 230 cpsi para una amplitud de ducto de 1.6 mm (en cada caso, deduciendo el espesor de la pared). Tales artículos moldeados catalíticos son denominados también como "monolitos". Tales artículos (F1) moldeados catalíticos bien adecuados son los que catalizan la descomposición de monóxido de dinitrógeno (N2O) que se describen por ejemplo en los documentos EP 1147 813 A2 o WO 2006/009453 A1.
Los artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos son más pequeños que los artículos (F1) moldeados. Preferiblemente Dpeq de los artículos (F1) moldeados es de 5 a 50 veces, preferiblemente 15 a 25 veces mayor que Dpeq de los artículos (F2) moldeados.
Los artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos son usualmente partículas sólidas con forma regular o irregular, por regla general con una longitud en el intervalo de 3 a 30 mm y un diámetro en el intervalo de 2 a 10 mm, por ejemplo con una sección transversal redonda o en forma de estrella. Otros artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos pueden ser los siguientes: anillos de alto flujo, anillos, esferas, cuerdas, cuerdas huecas, u otras partículas sólidas y/o artículos moldeados con dimensiones similares a las descritas anteriormente.
Los artículos (F2) moldeados catalíticos como se describió anteriormente son usualmente los denominados como catalizadores completos, por ejemplo aquellos que funcionan prácticamente de modo completo sin sustancia inerte de soporte. Los artículos (F2) moldeados catalíticos bien adecuados son aquellos que catalizan la descomposición de monóxido de dinitrógeno (N2O) y que son descritos por ejemplo en DE 103 50819 A, en particular en los párrafos [0015] a [0017].
Grupos de m a n artículos (F1) moldeados, están engastados en un casete metálico abierto corriente arriba y cerrado corriente abajo con un fondo permeable a los gases, prácticamente sin uniones, superficie lateral con superficie lateral, y con su eje longitudinal (altura) alineado en dirección vertical a los módulos (M); m, n es un número entero de 3 a 30 y n > m.
El fondo del módulo (M) es por regla general perforado - en donde no es crítico el tipo y geometría de la perforación -y en particular es permeable a los gases y/o líquidos, preferiblemente a los gases. Usualmente, el fondo del módulo (M) está perforado de modo que las partículas que porta, no pueden caer a través de la perforación.
La superficie base del módulo (M) está por regla general en el intervalo de 0,25 a 1,5 m2, preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 1,0 m2.
La geometría de los artículos (F1) moldeados es elegida ventajosamente de modo que, cuando están dispuestos prácticamente sin uniones superficie lateral a superficie lateral, y con su eje longitudinal (altura) alineado en dirección vertical, cubren prácticamente de modo completo la sección transversal del fondo del módulo (M). Usualmente, para ello en la periferia interior del módulo (M) se utilizan los fragmentos de los artículos (F1) moldeados descritos anteriormente, para llenar eventuales vacíos. En la Figura 1 se representa un ejemplo del equipamiento del módulo (M) con artículos (F1) moldeados y la cobertura que cubre con los módulos (M) prácticamente la superficie de la sección transversal del fondo B del dispositivo D.
El espacio entre los artículos (F1) moldeados más exteriores en el módulo (M) y el lado interior del módulo (M) puede ser llenado con un material de relleno de juntas, como se representa por ejemplo en la Figura 2. Como materiales de relleno de juntas entran en consideración: tejidos, fieltro, esteras o similares de materiales inorgánicos resistentes a alta temperatura, preferiblemente minerales, como silicato.
Del método representado surge una capa de artículos (F1) y dado el caso (F2) moldeados que cubre de modo prácticamente completo inmediatamente el fondo de un módulo (M). Evidentemente, es posible construir de modo análogo otra capa de artículos (F1) y dado el caso (F2) moldeados o varias otras capas de artículos (F1) y dado el caso (F2) moldeados, sobre esta primera capa.
Las paredes del módulo (M) consisten en metal, preferiblemente en material 1.4835, Alloy 602 CA y Inconel 600, preferiblemente Inconel 600 o Alloy 602 CA. De modo ventajoso, en los casetes que forman los módulos (M), preferiblemente en sus paredes, se aplican dispositivos, por ejemplo ojales, que sirven por ejemplo para que puedan eliminarse del dispositivo D los módulos (M) individualmente o en conjunto, fácilmente, por ejemplo mediante extracción.
La altura de las paredes de los casetes que forman los módulos es por lo menos tan alta como la longitud de los artículos (F1) moldeados más largos contenidos en ellos, preferiblemente la altura de las paredes de los casetes que forman los módulos es 5 a 30 % más alta que la longitud más larga de los artículos (F1) moldeados más largos contenidos en ellos.
En una forma preferida de realización, la altura de las paredes de los casetes que forman los módulos (M) es tan alta que el borde superior de las paredes hace tope con el lado inferior de la red de metal noble y/o metal innoble que está en el lado opuesto corriente arriba del fondo B del dispositivo D. El volumen en el módulo (M) así creado no llenado de artículos (F1) moldeados, puede llenarse parcial o preferiblemente completamente con una capa permeable a los gases o líquidos, de materiales inorgánicos estables frente a la temperatura, preferiblemente minerales, como óxido de aluminio por ejemplo cerámica en espuma, silletas de Berl, o artículos (F2) moldeados no catalíticos. El llenado completo tiene como ventaja por ejemplo que la red de metal noble y/o metal innoble que está en el lado opuesto corriente arriba del fondo B del dispositivo D está soportada en toda su superficie, y con ello prácticamente no se hunde. En la Figura 2 se representa un ejemplo de esta forma de realización.
La geometría superficial del fondo de un módulo (M) puede ser variada. Ventajosamente es elegida de modo que cuando los módulos (M) se juntan lado a lado como un mosaico, cubren de modo prácticamente completo la sección transversal del fondo B del dispositivo D. La geometría de la superficie del fondo de un módulo (M) puede ser la siguiente: (a) polígono, como triángulo, rectángulo o hexágono, preferiblemente rectángulo, por ejemplo rectángulo, de modo particular preferiblemente cuadrado, o sin embargo hexágono, de modo particular preferiblemente hexágono regular o (b) polígono, preferiblemente polígono irregular, de modo particular preferiblemente rectángulo irregular, en donde en cada caso un lado del polígono es formado por un arco. Un ejemplo de diversas geometrías de superficie del fondo de un módulo (M) así como de la cobertura que cubre prácticamente la superficie de la sección transversal del fondo B del dispositivo D con los módulos (M) es representada por ejemplo en la Figura 1.
Los módulos (M) se juntan en forma de mosaico, dado el caso con contribución de un material de relleno de juntas, con alineación vertical de los ejes longitudinales de los artículos (F1) moldeados, superficie lateral a superficie lateral prácticamente sin uniones, de modo que cubren de modo prácticamente completo la sección transversal del fondo B.
Las juntas o rendijas que pueden formarse donde hacen tope mutuamente las superficies laterales exteriores de los casetes que forman los módulos (M) o que hacen tope en la superficie interior de la frontera W lateral del dispositivo D, pueden ser llenadas preferiblemente con material de relleno de juntas. Como tales materiales de relleno de juntas entran en consideración: tejidos, fieltro, esteras o similares de materiales inorgánicos resistentes a alta temperatura, preferiblemente minerales, como silicatos, por ejemplo esteras de fibras policristalinas.
Adicionalmente, como se describió anteriormente, el volumen V del dispositivo D puede ser llenado de múltiples maneras, parcial o completamente con módulos (M) y/o artículos (F1) y/o (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, preferiblemente en modo de capa horizontal, preferiblemente hasta máximo la red más baja de metal noble y/o metal innoble, por ejemplo como se describe a continuación bajo a) a c):
a) una capa más baja de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, sobre la cual una capa o varias capas de módulos (M) con artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos.
b) una capa más baja de módulos (M) con artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos sobre los cuales una capa o varias capas de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos.
c) una capa más baja bien sea de módulos (M) con artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos o una capa más baja de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos y sobre ella en cada caso alternando de modo regular o irregular, en capas una sobre otra, por lo menos una capa de módulos (M) con artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos o de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos.
En las variantes descritas, usualmente las capas están separadas horizontalmente por dispositivos como chapas perforadas o redes de metal dispuestas horizontalmente, por ejemplo redes de Megapyr.
En otras formas de realización bien adecuadas, el volumen de los módulos (M) puede ser llenado incluso de manera variada, parcial o completamente con artículos (F1) y/o (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, preferiblemente en forma de capas horizontales, como se describe por ejemplo a continuación bajo ba) a bc):
ba) una capa más baja de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, sobre la cual una capa o varias capas de artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos.
bb) una capa más baja de artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, sobre la cual una capa o varias capas de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos.
bc) una capa más baja bien sea de artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos o una capa más baja de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos y sobre ella en cada caso alternando de modo regular o irregular, en capas una sobre otra, por lo menos una capa de artículos (F1) moldeados catalíticos y/o no catalíticos o de artículos (F2) moldeados catalíticos y/o no catalíticos.
Las capas para las variantes ba) a bc) descritas pueden estar separadas horizontalmente por dispositivos como chapas perforadas o redes de metal dispuestas de modo horizontal, por ejemplo redes de Megapyr.
El reactor R puede ser un recipiente para la ejecución de reacciones químicas, preferiblemente a escala industrial.
Son ejemplos de tales reacciones químicas las oxidaciones de compuestos que tienen carbono y/o que tienen nitrógeno, preferiblemente con gases que tienen oxígeno o que tienen halógenos. Los ejemplos de tales oxidaciones son las combustiones usuales de petróleo, nafta, gas natural, carbón y similares, por ejemplo para la generación de calor y/o energía eléctrica; la oxidación catalítica de amoniaco con un gas que tienen oxígeno, preferiblemente aire u oxígeno puro, hasta óxidos de nitrógeno; la denominada amonoxidación de compuestos orgánicos con grupos metilo o de metano con amoníaco y oxígeno hasta nitrilos o cianuro de hidrógeno.
Otro ejemplo de tales reacciones químicas es la conversión, preferiblemente catalítica, de óxidos de nitrógeno, preferiblemente óxido de dinitrógeno (N2O), hasta nitrógeno y oxígeno.
Preferiblemente, el reactor R es un recipiente para la fabricación, preferiblemente a escala industrial, de productos químicos, por ejemplo para la fabricación de óxidos de nitrógeno como NO2 , N2O, N2O4 , NO y/o ácido nítrico y/o ácido nitroso, entre otros, mediante oxidación catalítica de amoniaco con un gas que tiene oxígeno, por ejemplo aire; para la fabricación de óxidos de azufre como SO2 , SO3 y/o ácido sulfúrico, ácido sulfuroso u otros ácidos de los óxidos de azufre.
Por ejemplo, el reactor R es un recipiente cilíndrico para la fabricación, preferiblemente a escala industrial, de óxidos de nitrógeno como NO2 , N2O, N2O4 , NO y/o ácido nítrico y/o ácido nitroso, mediante oxidación catalítica de amoniaco con un gas que tiene oxígeno, por ejemplo aire u oxígeno puro. Una forma de realización bien adecuada para este ejemplo es representada por ejemplo en la Figura 4.
Otro objetivo de la presente inscripción es el uso del reactor R con el dispositivo D, en un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno mediante oxidación catalítica de amoniaco, por ejemplo en el intervalo de temperatura de 800 a 900 °C y por ejemplo sobre una red de metal noble, como platino o aleación de platino-rodio, con un gas que tiene oxígeno, por ejemplo aire u oxígeno puro, y dado el caso reacción de los óxidos de nitrógeno con agua para dar ácido nítrico, en donde al respecto se indica expresamente que se incorpora expresamente la totalidad de la divulgación del reactor R y/o del dispositivo D u otros objetivos de la invención en este documento, en el objetivo de la presente invención mencionado anteriormente.
Otro objetivo de la presente inscripción es un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno, en donde en un reactor R se oxida catalíticamente amoníaco con un gas que tiene oxígeno, preferiblemente aire u oxígeno puro, por ejemplo en el intervalo de temperatura de 800 a 900 °C, por ejemplo sobre una red de metal noble, como platino o aleación de platino-rodio, y los productos de reacción que contienen los óxidos de nitrógeno formados, que por regla general contienen monóxido de nitrógeno como componente principal y óxido de dinitrógeno como componente secundario, fluyen a través de un arreglo de artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos en un dispositivo D, que usualmente está dispuesto corriente arriba en dirección del flujo, usualmente bajo la red de catalizador, en donde el arreglo de los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos y el dispositivo D, como se describió en cada caso anteriormente, y donde se indica expresamente que en el objetivo mencionado anteriormente de la presente invención se incorpora expresamente la totalidad de la divulgación respecto a los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, respecto al dispositivo D en el presente documento y/o al reactor R u otros objetivos de la invención en el presente documento.
Otro objetivo de la presente inscripción es un procedimiento para la fabricación de ácido nítrico, en donde en un reactor R reacciona catalíticamente amoníaco con un gas que tiene oxígeno, preferiblemente aire u oxígeno puro, por ejemplo en el intervalo de temperatura de 800 a 900 °C, por ejemplo sobre una red de metal noble, como platino o aleación de platino-rodio, y los productos de reacción que contienen los óxidos de nitrógeno formados, que por regla general contienen monóxido de nitrógeno como componente principal y óxidos de dinitrógeno como componente secundario, fluyen usualmente enfriados a través de un arreglo con artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos en un dispositivo D, que usualmente está dispuesto corriente abajo en dirección del flujo, usualmente bajo la red de catalizador, en donde reacciona con oxígeno para formar de dióxido de nitrógeno y reacciona con agua para dar ácido nítrico, en donde el arreglo de los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, el dispositivo D y el reactor R, en cada caso, como se describió anteriormente, en donde se indica al respecto expresamente que en el objetivo mencionado anteriormente de la presente invención se incorpora expresamente la totalidad de la divulgación respecto a los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos, respecto al dispositivo D del presente documento y/o al reactor R.
En las Figuras se representan también ejemplos de realización y son aclarados en más detalle en la siguiente descripción.
Lista de signos de referencia de las Figuras
I pared del reactor
2 material de relleno de juntas
3 pared de un módulo (M)
4 artículo (F1) moldeado
5 [vacío]
6 módulo (M)
7 fondo de un módulo (M)
8 red de metal noble y/o metal innoble
9 artículo de compensación
10 fondo B del dispositivo D
I I frontera W lateral del dispositivo D
12 delantal en forma de U
13 tubo para medio de enfriamiento
La Figura 1 muestra en la sección transversal una parte de un reactor R cilíndrico, preferiblemente para la forma de realización de NOx/HNO3, en la cual el dispositivo D es incorporado. Se representan: la pared 1 del reactor, 11 la frontera W lateral del dispositivo D, los módulos 6 rodeados por las paredes 3, en donde las juntas entre los módulos (M) 6 en sí mismos y entre los módulos (M) 6 y la pared 1 del reactor están llenas con material 2 de relleno de juntas. En los módulos M se encuentran los artículos (F1) moldeados 4. Los módulos (M) 6 cubren la sección transversal del fondo B de modo prácticamente completo.
La Figura 2 muestra un corte longitudinal, entre otros, a través de un módulo (M) 6. Se representa: la pared 3 de un módulo (M) 6, el fondo 7 de un módulo (M) 6, el fondo B 10 descansa sobre el módulo (M ), los artículos (F1) moldeados 4, que están rodeados por los módulos (M), el material 2 de relleno de juntas, la red 8 de metal noble y/o metal innoble. El espacio entre los artículos (F1) moldeados y la red 8 está lleno con una capa permeable a los gases y/o los líquidos, de material inorgánico resistente a alta temperatura, el artículo 9 de compensación.
La Figura 3 es análoga a la Figura 2 incluyendo los correspondientes signos de referencia, y muestra en corte longitudinal una parte de un reactor R cilíndrico - preferiblemente para la forma de realización de NOx/HNO3 - en el cual está incorporado el dispositivo D con módulos (M) 6. Un delantal 12 en forma de U de metal está fijo al un lado por brida en la pared 1 del reactor. En el otro lado del delantal 12 en forma de U de metal está fija la frontera W lateral 11 del dispositivo D. El delantal 12 en forma de U envuelve una parte de los tubos para un medio 13 de enfriamiento.
Ejemplos
General
Se suministra una mezcla de amoníaco-aire (12,5 % en volumen de NH3 , 87,5 % en volumen de aire) al horno cilíndrico de combustión de amoníaco (reactor R), en el cual está incorporado un dispositivo D en forma de una canasta con sección transversal de fondo redonda. El dispositivo D de canasta tiene un diámetro libre de 3,52 m. el reactor R es operado con un rendimiento de mezcla de amoníaco-aire de 3650 Nm3/h y por m2 de superficie de red de catalizador. La temperatura de entrada de la mezcla de amoníaco-aire al R es de 28,4 °C y la presión delante de la red de catalizador de platino en el reactor R es de 1080 mbar (abs.). En la red de catalizador de platino se calcina el amoníaco a temperaturas de aproximadamente 880 °C hasta dar el producto de reacción, que es conducido entonces a través del dispositivo D, que contiene un relleno catalíticamente activo y monóxido de nitrógeno como componente principal, y pequeñas cantidades de monóxido de dinitrógeno N2O ("óxido nitroso"). La concentración de óxido nitroso del producto de reacción es, directamente después de la red de catalizador de platino, por consiguiente todavía antes del impacto sobre el relleno catalíticamente activo del dispositivo D de canasta, de aproximadamente 1000 ppm. Conectado en serie con la red de platino está el dispositivo D de canasta, que contiene artículos (F1) moldeados catalíticos (de acuerdo con la invención) o artículos (F2) moldeados catalíticos (no de acuerdo con la invención), como se describe posteriormente en más detalle.
La parte del dispositivo D en forma de canasta que no es red consiste en Inconel 600, la frontera W lateral tiene una altura de aproximadamente 250 mm.
Directamente después de la red de catalizador de platino (posición 1 de extracción) y en el centro del reactor R corriente abajo, directamente debajo del fondo B del dispositivo D (posición 2 de extracción) así como en la periferia del reactor corriente abajo, directamente bajo la periferia exterior del fondo B del dispositivo D (posición 3 de extracción) pueden retirarse muestras del producto de reacción y son investigadas respecto a la concentración de óxido nitroso mediante métodos de GC/MS.
Después de una duración de operación del reactor R de nueve meses, se prueba el dispositivo D y su relleno. Se miden las concentraciones de óxido nitroso durante la operación del reactor R.
Ejemplo 1 comparativo (no de acuerdo con la invención)
El dispositivo D de canasta con sección transversal de fondo redondo contiene al inicio, cubriendo prácticamente la superficie, una capa de 150 mm de altura de artículos (F2) moldeados catalíticos, es decir hebritas de catalizador completo, en donde estas hebritas tienen una sección transversal en forma de estrella, un diámetro de aproximadamente 6 mm y una longitud de 5 a 30 mm y consisten en una mezcla de CuO, ZnO y AhO3.
En el procedimiento continuo reacciona una mezcla de amoníaco-aire, como se describió anteriormente.
La periferia del dispositivo D exhibe una depresión en forma de embudo en forma de una cuneta de 96 mm de profundidad en el relleno catalíticamente activo, cuya altura en la periferia del dispositivo D es todavía de sólo 54 mm (antes del inicio del ensayo 150 mm).
La concentración medida de óxido nitroso en la posición 3 de extracción prácticamente bajo la depresión en forma de embudo es de 676 ppm de óxido nitroso, en la posición 2 de extracción la concentración medida de óxido nitroso es de 186 ppm, de modo que el promedio de concentración de óxido nitroso medida corriente abajo después del dispositivo D y del intercambiador de calor ubicado corriente abajo es de 227 ppm.
Ejemplo 1 (de acuerdo con la invención)
El dispositivo D de canasta con sección transversal de fondo redonda contiene casetes de metal que cubren prácticamente la superficie, como se describe a continuación y se representa de manera análoga en la Figura 1. Se usan 16 casetes de metal, que consisten en moldes cuadrados con dimensiones exteriores de 800 * 800 mm y consisten en moldes ajustados a la frontera lateral cilíndrica del dispositivo D o del reactor R. Los casetes son sellados con material de relleno de juntas mutuamente y respecto a la frontera lateral cilíndrica. Se llenan los casetes con artículos (F1) moldeados catalíticos de acuerdo con la invención en forma de un prisma hexagonal regular o sus fragmentos, como se representa en la Figura 1. Estos artículos (F1) moldeados catalíticos son denominados catalizadores completos y consisten esencialmente en una mezcla de CuO, ZnO y AhO3. Tienen una altura de 160 mm.
En el procedimiento continuo reacciona una mezcla de amoníaco-aire, como se describió anteriormente.
La concentración medida de óxido nitroso en la posición 3 de extracción en la zona exterior del dispositivo D donde estaba la depresión en forma de embudo en el caso no de acuerdo con la invención, es de 84 ppm de óxido nitroso, en la posición 2 de extracción, la concentración medida de óxido nitroso es de 81 ppm de modo que el promedio de concentración de óxido nitroso, medida corriente abajo después del dispositivo D y del intercambiador 82 de calor que está abajo, es de 82 ppm.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Reactor R con dispositivo D, en donde éste contiene un fondo B permeable a los gases y/o a los líquidos, en cuya periferia está dispuesta una frontera W lateral, que rodea completamente el fondo B y forma un volumen V, que contiene artículos moldeados (F) catalíticos y/o no catalíticos, en donde sobre el lado opuesto corriente arriba al fondo B se encuentra por lo menos una red de metal noble y/o de metal innoble, y los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos son elegidos de entre (i) artículos (F1) moldeados en forma de prismas rectos cuya superficie base es elegida de entre triángulo, rectángulo, hexágono o fragmentos de estos polígonos o (ii) una combinación de los artículos (F1) moldeados con artículos (F2) moldeados, que son más pequeños que los artículos (F1) moldeados, caracterizado porque grupos de m a n artículos (F1) moldeados, siendo m, n un número entero de 3 a 30 y n > m, están engastados en casetes metálicos que forman módulos (M) abiertos corriente arriba y cerrados corriente abajo con un fondo permeable a los gases, prácticamente sin uniones, superficie lateral con superficie lateral, y con su eje longitudinal alineado en dirección vertical, cubriendo la sección transversal del fondo prácticamente en su totalidad los módulos (M), y los módulos (M), dado el caso con contribución de un material de relleno de juntas, con alineación vertical del eje longitudinal del artículos (F1) moldeados, colindan mutuamente prácticamente sin uniones en forma de mosaico, de modo que cubren prácticamente completamente la sección transversal del fondo B.
2. Reactor R con dispositivo D de acuerdo con la reivindicación 1, en donde al menos sobre una parte de la superficie del lado interior de la frontera W lateral del dispositivo D se encuentra una capa S aislante de calor, y el material para la capa S aislante de calor es elegido de entre el grupo consistente en material cerámico, material microporoso y fibras de silicato.
3. Reactor R con dispositivo D de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 2, en donde la sección transversal del reactor R y del fondo B es en cada caso prácticamente redonda.
4. Reactor R con dispositivo D de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, en donde el volumen V del dispositivo D es llenado con artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos hasta máximo la red más baja de metal noble y/o metal innoble.
5. Uso del reactor R como se define en las reivindicaciones 1 a 4, en un procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno mediante oxidación catalítica de amoníaco, con un gas que tiene oxígeno y dado el caso conversión de los óxidos de nitrógeno con agua hasta dar ácido nítrico.
6. Procedimiento para la fabricación de óxidos de nitrógeno, en donde en un reactor R, como se definió en las reivindicaciones 1 a 4, se oxida catalíticamente amoníaco con un gas que tiene oxígeno, y se dejan fluir los productos de reacción que contienen los óxidos de nitrógeno que se forman de este modo, a través de un arreglo de artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos en un dispositivo D, caracterizado porque el arreglo de los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos y el dispositivo D, son como se definió en las reivindicaciones 1 a 4.
7. Procedimiento para la fabricación de ácido nítrico, en donde en un reactor R se oxida catalíticamente amoníaco con un gas que contiene oxígeno y se dejan fluir los productos de reacción que contienen los óxidos de nitrógeno así formados a través de un arreglo de artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos en un dispositivo D, y después de ello se les deja reaccionar con agua hasta dar ácido nítrico, caracterizado porque el arreglo de los artículos (F) moldeados catalíticos y/o no catalíticos y el dispositivo D, son como se definió en las reivindicaciones 1 a 4.
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