ES2947469T3 - Dispositivo para la realización de una reacción química en un fluido de proceso en una instalación de producción - Google Patents

Abstract

Se proporciona un aparato para realizar una reacción química en un fluido de proceso en una instalación de fabricación, que tiene al menos un terminal de tierra conectado a tierra. El dispositivo comprende un reactor con uno o más tubos de reacción, que se alimentan al reactor o salen del reactor a través de al menos una sección de alimentación y al menos una sección de descarga, y que tienen una serie de secciones de tubería calentables eléctricamente que están conectadas en un área de suministro de energía mediante un puente en estrella eléctricamente conductor están conectados entre sí, y al menos una fuente de energía que está configurada para proporcionar una corriente alterna multifásica con N fases en N líneas de fase con un voltaje predeterminado, donde N es un entero mayor que o igual a 2 y donde se aplica lo siguiente para cada dos fases, que un cambio de fase entre las dos fases es 2π·k/N, donde cada k es un número entero que va de 1 a N-1. Para cada una de las al menos una fuente de alimentación, se proporcionan un número N de conexiones de alimentación, cada una de las cuales está conectada a al menos una de las secciones de tubería en un área de alimentación de energía, estando conectada cada una de las conexiones de alimentación a una de las líneas de fase de la fuente de alimentación, formándose un punto neutro en al menos una fuente de alimentación, donde se conectan los conductores de fase de la fuente de alimentación, con el punto neutro no conectado a una conexión a tierra. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para la realización de una reacción química en un fluido de proceso en una instalación de producción

La invención se refiere a un dispositivo para la realización de una reacción química en un fluido de proceso en una instalación de producción, en particular la invención se refiere a la puesta a tierra del dispositivo.

Estado de la técnica

En una serie de procedimientos de la industria química, se utilizan reactores en los que uno o varios reactivos se introducen a través de tubos de reacción calentados en los que reaccionan catalítica o no catalíticamente. El calentamiento sirve a este respecto, en particular, para superar la energía de activación necesaria para la reacción química. La reacción puede ser en su conjunto endotérmica o, tras superar la energía de activación, exotérmica. La presente invención se refiere en particular a reacciones fuertemente endotérmicas.

Ejemplos de tales procedimientos son el craqueo con vapor, diferentes procedimientos de reformado, en particular el reformado con vapor, el reformado en seco (reformado con dióxido de carbono), procedimientos de reformado mixtos, procedimientos para la deshidrogenación de alcanos y similares. En el craqueo con vapor, los tubos de reacción se guían a este respecto a través del reactor en forma de serpentines tubulares (en inglés, coils), que presentan al menos una curva de inversión en el reactor, mientras que en el reformado con vapor generalmente se utilizan tubos que recorren el reactor sin curvas de inversión.

La invención es adecuada para todos estos procedimientos y diseños de tubos de reacción. De manera meramente ilustrativa se remite en este caso a los artículos “ Ethylene” , “ Gas Production” y “ Propene’’ en Ullmann‘s Encyclopedia of Industrial Chemistry, por ejemplo, las publicaciones del 15 de abril 2009, DOI: 10.1002/14356007.a10_045.pub2, del 15 de diciembre de 2006, DOI: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, y del 15 de junio de 2000, DOI: 10.1002/14356007.a22_211. Los tubos de reacción de los correspondientes reactores se calientan convencionalmente mediante el uso de quemadores. Los tubos de reacción son guiados a este respecto a través de una cámara de combustión en la que también están dispuestos los quemadores.

Sin embargo, como se describe, por ejemplo, en el documento DE 102015004121 A1 (al mismo tiempo EP 3075704 A1), en la actualidad existe una demanda creciente de gas de síntesis e hidrógeno, por ejemplo, que se produzcan sin emisiones locales de dióxido de carbono o con emisiones reducidas. Sin embargo, no puede atenderse a esta demanda mediante procedimientos en los cuales se utilizan reactores alimentados con combustible debido a la quema de fuentes de energía normalmente fósiles. Otros procedimientos se descartan, por ejemplo, por su elevado coste. Lo mismo se cumple también para el suministro de olefinas y/u otros hidrocarburos mediante craqueo con vapor o deshidrogenación de alcanos. También en estos casos, existe el deseo de procedimientos que emitan menores cantidades de dióxido de carbono, al menos in situ. Con estos antecedentes, en el citado documento DE 102015 004 121 A1 se propone un calentamiento eléctrico de un reactor para el reformado con vapor, adicionalmente a una alimentación con combustible. En este sentido se emplean una o varias fuentes de tensión que proporciona o proporcionan una tensión alterna trifásica en tres conductores externos. Cada conductor exterior está conectado a un tubo de reacción. Se forma una conexión en estrella en la que se realiza un centro de estrella mediante un colector en el que se desembocan los conductos tubulares y al que se conectan los tubos de reacción de manera conductora. De este modo, el colector permanece idealmente libre de potencial. El documento WO 2015/197181 A1 también divulga un reactor cuyos tubos de reacción están dispuestos en una conexión de centro de estrella.

El medio de proceso a través de secciones de alimentación y secciones de evacuación, que son secciones de los tubos de reacción, se alimenta al reactor o se conduce hacia fuera del reactor. Las secciones de alimentación y secciones de evacuación están conectadas como secciones de los tubos de reacción con las secciones de tubo (tramos de tubo) que sirven para el calentamiento mediante corriente eléctrica. Dado que, debido a los medios de proceso empleados y a las altas temperaturas de proceso, el empleo de materiales eléctricamente aislantes, como, por ejemplo, plásticos o cerámicas, para las secciones de alimentación y secciones de evacuación no es posible o solo con dificultad, existe el problema de que puedan conducirse corrientes eléctricas a través de estas secciones hacia la instalación de producción donde se emplea el reactor, fuera del reactor y allí puedan producirse daños en otras partes de la instalación de producción y peligros para las personas, en particular dado que el caso ideal anteriormente descrito de un acumulador sin potencial no siempre puede lograrse.

Descripción de la invención

Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo con las características de la reivindicación independiente 1, las reivindicaciones dependientes hacen referencia a formas de realización preferidas de la invención.

Según la invención, el punto neutro de la fuente de corriente no está puesto a tierra. Por lo tanto, cuando existe una diferencia de potencial entre el punto neutro y las secciones de alimentación o secciones de evacuación, esto no puede producir un flujo de corriente peligroso para la instalación de producción (seguridad eléctrica/ protección contra explosión) o perjudicial (corrosión /defectos en los aparatos) desde las secciones de alimentación o secciones de evacuación a través de la instalación de producción hacia tierra y desde allí al punto neutro.

El dispositivo para la realización de una reacción química en un fluido de proceso en una instalación de producción que presenta al menos un terminal de puesta a tierra conectado con la tierra para la puesta a tierra de piezas de construcción de instalación de producción comprende un reactor y al menos una fuente de corriente. El reactor presenta uno o varios tubos de reacción que, a través de al menos una sección de alimentación y al menos una sección de evacuación, se guían hacia el reactor o se guían fuera del reactor, y que presentan un número de tramos de tubo que pueden calentarse eléctricamente que, en una zona de entrega de corriente, están conectados entre sí a través de un puente del neutro eléctricamente conductor. En particular el fluido de proceso a alimenta a través de las secciones de alimentación al reactor o a los tubos de reacción y a través de las secciones de evacuación se evacua desde el reactor o los tubos de reacción. La al menos una fuente de corriente está configurada para proporcionar una corriente alterna polifásica con N fases en N líneas de fase con una tensión predeterminada, en donde N es un número entero mayor igual a 2 y en donde para cada dos fases se cumple que un desplazamiento de fase entre ambas fases es de 2n k/N, en donde k es en cada caso un número entero en el intervalo de 1 a N-1. Para cada una de la al menos una fuente de corriente está previsto un número N de tomas de corriente que están conectadas en una zona de alimentación de corriente, en cada caso, con al menos uno de los tramos de tubo, en donde cada una de las tomas de corriente está conectada con una de las líneas de fase de la fuente de corriente. En la al menos una fuente de corriente se forma un punto neutro en donde están conectadas las líneas de fase de la fuente de corriente, en donde el punto neutro no está conectado con un terminal de puesta a tierra (es decir, el punto neutro no está puesto a tierra).

La reacción química puede ser una reacción química que transcurra al menos parcialmente a una temperatura en el intervalo de 200 0C a 1700 °C, en particular de 300 °C a 1400 0C o de 400 °C a 1100 °C. Preferiblemente la reacción química es una reacción química que se desarrolla al menos parcialmente a una temperatura de al menos 500 °C, de manera adicionalmente preferible de al menos 700 °C, en particular al menos parcialmente en un intervalo de temperatura de 500 0C o 700 °C a 1100 °C. Las tensiones eléctricas/corrientes son adecuadas de manera correspondiente para producir potencias caloríficas correspondientes. Asimismo, el reactor y la fuente de corriente están configuradas para llevar a cabo reacciones químicas a estas temperaturas y producir potencias caloríficas correspondientes. Preferiblemente la reacción química es una de las siguientes: craqueo con vapor (steam-cracking), reformado con vapor (steam-reforming), reformado en seco (dryreforming, reformado con dióxido de carbono), deshidrogenación de propano, en general reacciones con hidrocarburos que se realizan al menos parcialmente a más de 500 0C.

Por instalación de producción ha de entenderse en este caso una instalación en particular industrial en donde medios de proceso o fluidos de proceso se someten a reacciones químicas. Esta puede estar dispuesta, por ejemplo, en un edificio de producción. La instalación de producción, además del dispositivo según la invención para llevar a cabo una reacción química incluye en general partes de instalación adicionales (u otras, es decir, distintas del dispositivo), entre otras, estas son partes de instalación en las cuales el fluido de proceso se procesa previamente y desde las cuales el fluido de proceso se alimenta a través de las secciones de alimentación al reactor o tubo de reacción, es decir, se conduce hacia este, y partes de instalación en las cuales el fluido de proceso se procesa posteriormente y hacia las cuales el fluido de proceso se evacua a través de las secciones de evacuación desde el reactor o tubo de reacción, es decir, desde las cuales este se desvía.

La instalación de producción comprende terminales de puesta a tierra que sirven para poner a tierra partes de la instalación (es decir, el dispositivo según la invención y partes de instalación adicional) al conectarse las partes de la instalación con un terminal de puesta a tierra a través de una línea eléctrica.

Se prefiere N = 3, es decir, se emplea corriente alterna trifásica, la así llamada corriente trifásica. Las fases consecutivas se desplazan unas contra otras en cada caso 2n/3 (lo que corresponde a 120'). El uso de corriente alterna trifásica permite en particular una conexión a redes públicas de distribución.

Preferiblemente está previsto un conductor neutro que conecta el puente del neutro con el punto neutro no puesto a tierra de la fuente de corriente. Con ello una diferencia de potencial eventual entre puente del neutro y punto neutro de la fuente de corriente que puede surgir mediante una carga asimétrica de las fases, puede compensarse parcialmente (teniendo en cuenta la resistencia del conductor neutro).

Preferiblemente el puente del neutro no está conectado con un terminal de puesta a tierra. Con ello tampoco pueden aparecer corrientes eléctricas peligrosas (seguridad eléctrica / protección contra explosión) o perjudiciales (corrosión / defectos en los aparatos) a través de partes de instalación adicionales desde el lugar del puente del neutro en el cual está instalada una línea hacia un terminal de puesta a tierra, a través de la tierra, conexiones a tierra de las partes de instalación adicionales, y secciones de alimentación o de evacuación conectadas con las partes de instalación de manera eléctricamente conductora.

Además, preferiblemente está prevista una barra colectora de tierra principal y las secciones de alimentación, y las secciones de evacuación están conectadas de manera eléctricamente conductora con esta barra colectora de tierra principal. Esto es ventajoso dado que a través de la barra colectora de tierra principal puede realizarse una compensación de potencial entre secciones de alimentación y secciones de evacuación y así se evitan al menos posibles flujos de corriente a través de otras partes de instalación. La barra colectora de tierra principal que está conectada a tierra de manera eléctricamente conductora está prevista en particular en la instalación de producción, en donde en la barra colectora de tierra principal están previstos uno o varios de los terminales de puesta a tierra (es decir, estos terminales de puesta a tierra están conectados indirectamente a través de la barra colectora de tierra principal con la tierra).

Preferiblemente las secciones de alimentación y las secciones de evacuación están dispuestas espacialmente adyacentes entre sí y están conectadas de manera eléctricamente conductora mediante un elemento de conexión (eléctricamente conductor). Debido a la extensión espacial del reactor y, en particular, del puente del neutro (que pueden ser en cada caso de varios metros) pueden producirse diferencias de potencial en distintos lados del reactor o del puente del neutro. Al disponerse adyacentes las secciones de alimentación y las secciones de evacuación se evita que se manifiesten estas diferencias de potencial de secciones de alimentación y secciones de evacuación lo que, p.ej., podría producir un flujo de corriente no deseado desde las secciones de alimentación a través de la instalación de producción hacia las secciones de evacuación. Mediante la conexión conductora adicional a través del elemento de conexión se logra una compensación de potencial directa entre secciones de alimentación y secciones de evacuación sin compensación de potencial indirecta mediante un flujo de corriente a través de la instalación de producción.

Cabe indicar que en este caso cuando se habla de una compensación de potencial naturalmente esta no puede ser completa debido a las distintas resistencias de conductores eléctricos distintas a cero. En términos de tecnología de circuitos, los elementos a través de los cuales se realiza una compensación de potencial (p.ej. elemento de conexión), forman resistencias, al igual que también las partes de instalación adicionales y la tierra forman resistencias. No obstante, las resistencias de los elementos a través de las cuales puede realizarse una compensación de potencial son muy pequeñas, a diferencia de rutas de corriente a través de las partes de instalación adicionales de manera que a través de estas últimas no se realiza esencialmente ningún flujo de corriente.

De manera adicionalmente preferida una distancia de secciones de alimentación y secciones de evacuación adyacentes es inferior a una décima parte de una dimensión del puente del neutro. Posibles dimensiones son preferiblemente las que siguen: una distancia de secciones de alimentación y secciones de evacuación adyacentes es inferior a 10 cm, preferiblemente inferior a 5 cm. Debido a estas dimensiones reducidas, en general puede existir solo una diferencia de potencial relativamente reducida (comparada con la diferencia de potencial máxima a través de toda la extensión del puente del neutro). La dimensión del puente del neutro puede ser, p.ej., el diámetro de la esfera más pequeña (es decir, la esfera con el diámetro menor), que rodea el puente del neutro por completo.

Preferiblemente el elemento de conexión está conectado a través de una línea de puesta a tierra con un terminal de puesta a tierra. En particular, cuando el puente del neutro no está puesto a tierra, la conexión eléctricamente conductora del elemento de conexión a un terminal de puesta a tierra en términos de tecnología de circuitos lleva a una puesta a tierra de “un punto” del dispositivo desde la perspectiva de las partes de instalación adicionales. Y, concretamente, el dispositivo está puesto a tierra exactamente en el único lugar en el cual las partes de instalación adicionales están conectadas a través de las secciones de alimentación y de evacuación de manera eléctricamente conductora con el dispositivo. Ni la fuente de corriente ni el consumidor (reactor, tubos de reacción) están conectados a tierra (directamente). Es decir, desde la perspectiva de las partes de instalación adicionales, el dispositivo según la invención en términos de tecnología de circuitos (en el sentido de un circuito eléctrico) solo está conectado en este punto que está puesto a tierra; no existen otras conexiones eléctricas directas o indirectas. “ Punto” en este caso, a modo de aclaración, no ha de entenderse en el sentido de un punto geométrico de dimensión cero, sino en el sentido electrotécnico de un lugar de conexión eléctrica (extensión geométrica lo más pequeña posible).

Preferiblemente, el elemento de conexión eléctricamente conductor está fabricado de una sola pieza, en particular como pieza de construcción fundida, en donde de manera adicionalmente preferible el elemento de conexión está fabricado de una sola pieza con las secciones de entrada de tubo y las secciones de entrega de tubo. Preferiblemente a este respecto, cuando el elemento de conexión está fabricado como pieza de construcción fundida, un extremo de la línea de puesta a tierra está fundido en la pieza de construcción fundida. Estas medidas llevan ventajosamente a bajas resistencias entre los elementos individuales, en donde en particular no aparece ninguna resistencia de contacto entre los elementos.

Otras ventajas y configuraciones de la invención resultan de la descripción y las figuras adjuntas.

La invención se ha representado por medio de realizaciones ilustrativas en las figuras de manera esquemática y se describe a continuación con referencia a las figuras.

Breve descripción de las figuras

la Figura 1 muestra un dispositivo según una forma de realización preferida de la invención;

la Figura 2 muestra un dispositivo según una forma de realización especialmente preferida de la invención;

la figura 3 muestra una vista en sección transversal de un elemento de conexión que puede emplearse en la forma de realización de la figura 2.

En las figuras, los elementos equivalentes estructural y/o funcionalmente se ilustran con referencias idénticas o similares y no se explicarán reiteradamente en aras de una mayor claridad.

Descripción detallada de las figuras

La figura 1 representa un dispositivo 100 según una forma de realización preferida de la invención que está instalado en una instalación 2 de producción. El dispositivo 100 comprende un reactor 110 para llevar a cabo una reacción química en un medio de reacción o fluido de proceso que fluye a través de un tubo 12 de reacción que se calienta eléctricamente, y una fuente 30 de corriente que proporciona la corriente necesaria para el calentamiento eléctrico con una tensión adecuada. Los elementos que aparecen en una figura están provistos, en aras de una mayor claridad, parcialmente solo una o dos veces de una referencia.

En la instalación 2 de producción se proporcionan uno o varios puntos de puesta a tierra o terminales de puesta a tierra 4 que están conectados con la tierra 5 de manera eléctricamente conductora. Las partes (dispositivo según la invención, partes de instalación adicionales) de la instalación de producción se ponen a tierra a través de estos terminales de puesta a tierra. Normalmente la instalación de producción presenta una placa base de hormigón sobre la que están instaladas las partes de la instalación. Los terminales de puesta a tierra se proporcionan sobre esta placa base, en donde desde los terminales de puesta a tierra se guían conductores eléctricos (por ejemplo, una banda de metal o cable eléctricamente conductores) a través de la placa base hacia la tierra o también en el agua (agua de río). Uno o varios de estos terminales de puesta a tierra pueden estar conectados a través de una barra colectora de tierra, es decir, una así llamada barra colectora de tierra principal, (no mostrada) que está conectada con la tierra de manera que, por así decirlo, se realiza una puesta a tierra indirecta a través de la barra colectora de tierra principal. Además, la instalación 2 de producción, además del reactor 110, presenta partes 6 de instalación adicionales (representadas únicamente de manera simbólica mediante rectángulos) en las cuales tienen lugar en particular un procesamiento previo y un procesamiento posterior del fluido de proceso. Las partes de instalación adicionales están conectadas a través de líneas 7 de puesta a tierra con terminales de puesta a tierra.

El reactor 110 comprende uno o varios tubos 12 de reacción (en este caso solo está representado uno) en el cual o en los cuales la reacción química del fluido de proceso se realiza al calentarse. El reactor 110 presenta preferiblemente un aislamiento térmico, p.ej., en forma de una pared de reactor térmicamente aislante. El tubo 12 de reacción mostrado tiene la forma de un serpentín que se alimenta mediante una sección 152 de alimentación a través de la cual el fluido de proceso se alimenta al tubo de reacción o al reactor, a través de tramos 14 de tubo y codos 16, 17 de tubo que forman conjuntamente el serpentín, se evacua hacia una sección 154 de evacuación a través de la cual el fluido de proceso se evacua (se desvía) del tubo de reacción o reactor. La sección 152 de alimentación y sección 154 de evacuación conectan por tanto el reactor 110 de manera eléctricamente conducta con partes 6 de instalación adicionales en las cuales se proporciona en particular el fluido de proceso y se bombea a través del tubo de reactor o se procesa adicionalmente después de la reacción química. Cuando está prevista una pared de reactor la sección 152 de alimentación y sección 154 de evacuación discurren esencialmente a través de esta.

Como material para el tubo de reacción o los tubos de reacción se emplea un material con una conductividad eléctrica que es adecuada para un calentamiento eléctrico del o de los tubos de reacción, por ejemplo, aleaciones de acero resistentes al calor, en particular aleaciones de cromo-níquel-acero resistentes al calor. Las secciones de alimentación y secciones de evacuación son partes del tubo de reacción o de los tubos de reacción, es decir, son conductores eléctricos. Tales aleaciones de cero pueden emplearse asimismo para las tomas de corriente (a través de las cuales las corrientes eléctricas se conducen hacia la vasija de reactor) y para el puente de conexión (que está dispuesto al menos parcialmente en la vasija de reactor). Por ejemplo, pueden utilizarse materiales con los nombres estandarizados GX40CrNiSi25-20, GX40NiCrSiNb35-25, GX45NiCrSiNbTi35-25, GX35CrNiSiNb24-24, GX45NiCrSi35-25, GX43NiCrWSi35-25-4, GX10NiCrNb32-20, GX50CrNiSi30-30, G-NiCr28W, G-NiCrCoW, GX45NiCrSiNb45-35, GX13NiCrNb45-35, GX13NiCrNb37-25, o GX55NiCrWZr33-30-04 según la norma DIN EN 10027, parte 1, “ Materiales” .

En el caso de varios tubos de reacción, que p.ej., en la forma de un paquete que comprende varios tubos de reacción o serpentines, como se muestra en la figura, que están desplazados en paralelo entre sí en cada caso perpendiculares al plano del dibujo, para cada tubo de reacción puede estar prevista una sección de alimentación propia y una sección de evacuación propia. Sin embargo, se prefiere guiar al menos algunos (en particular también todos los tubos) de la multitud de tubos de reacción a través de una sección de alimentación común hacia el reactor y/o guiarlos a través de una sección de evacuación común fuera del reactor. Estos algunos tubos de reacción (o todos) están conectados entonces en el reactor a través de una disposición de tubo distribuidor con la sección de alimentación común y/o a través de una disposición de tubo distribuidor con la sección de evacuación común. En el caso de la disposición anteriormente mencionada en forma de un paquete, los tubos de la disposición de tubo distribuidor discurren de manera correspondiente perpendiculares al plano del dibujo. Estas disposiciones de tubo distribuidor se denominan también cabezales.

Además de los serpentines, los tubos de reacción pueden estar guiados naturalmente también en otra forma a través del reactor, p.ej., cada tubo de reacción puede presentar en el reactor una forma de U, o pueden estar previstos tubos de reacción solo rectilíneos, en donde estos en cualquier caso están conectados a través de disposiciones de tubo distribuidor con una o varias secciones de alimentación y una o varias secciones de evacuación. Distintas tomas de corriente (y de manera correspondiente distintas líneas de fase) están conectadas con distintos tubos de reacción.

El calentamiento eléctrico del tubo de reacción 12 se realiza a través de los tramos 14 de tubo a través de los cuales fluye una corriente eléctrica (más exactamente una corriente alterna), en donde la corriente se alimenta en una zona de alimentación de corriente a los tramos 14 de tubo y se entrega en una zona de entrega de corriente mediante los tramos 14 de tubo. Para ello, los tramos 14 de tubo en la zona de alimentación de corriente están conectados de manera eléctricamente conductora con tomas 20 de corriente y en la zona de entrega de corriente están conectados de manera eléctricamente conductora con un puente 22 (eléctricamente conductor). Cada una de las tomas 20 de corriente está conectada a este respecto con uno o varios de los tramos 14 de tubo (obviamente un tramo de tubo individual no debería estar conectado al mismo tiempo con varias tomas de corriente). La corriente eléctrica se proporciona como corriente alterna, en donde distintas tomas de corriente están conectadas con distintas fases, cf. la descripción de la fuente 30 de corriente más adelante.

La zona de alimentación de corriente está formada en la figura por los codos 16 de tubo inferiores que están conectados de manera eléctricamente conductora con tomas 20 de corriente correspondientes (por ejemplo, barras conductoras que se guían hacia el reactor), es decir, están en contacto eléctricamente conductor con estas (es decir, partiendo de las tomas de corriente la alimentación de corriente hacia los tramos de tubo se realiza indirectamente a través de los codos de tubo inferiores). La zona de entrega de corriente está formada en la figura por los codos 17 de tubo superiores que está conectados de manera eléctricamente conductora con el puente 22 del neutro (es decir, la entrega de corriente se realiza indirectamente a través de los codos de tubo superiores). Abajo/arriba se refiere en este caso únicamente a la disposición en la figura, la disposición real puede ser diferente. A diferencia de esto, las tomas de corriente y/o el puente del neutro también pueden estar conectados de manera eléctricamente conductora directamente con los tramos de tubo, p.ej. a través de manguitos correspondientes que rodean los tramos de tubo.

Además, el reactor 110 o el tubo 12 de reacción a modo de ejemplo se soporta por medio de suspensiones 18 mediante un dispositivo de apoyo de la instalación de producción no representado adicionalmente. Las suspensiones 18 están conectadas en este caso a través de un aislamiento eléctrico (y térmico) con el puente 22 del neutro que, a su vez, está conectado con el tubo 12 de reacción y lo soporta. En este caso, también es concebible otra disposición de soporte o disposición de apoyo, en donde en cada caso debe atenderse a un aislamiento eléctrico y térmico adecuado.

La fuente 30 de corriente está realizada como fuente de corriente alterna que proporciona corriente alterna polifásica, en este caso trifásica, con una tensión alterna predeterminada. En general también es concebible otro número N de fases. Los desplazamientos de fase entre las fases están seleccionados de modo que las tensiones o corrientes se elevan en un punto neutro, es decir, el desplazamiento de fase entre dos fases discrecionales puede expresarse como medida de arco como 2n k/N, o en grados como 360° k/N, siendo k un número entero en el intervalo de 1 a N-1. En caso de tres fases, es decir, 2n/3 o 4n/3, de manera correspondiente 120°o 240°. La diferencia de fases de dos fases consecutivas fases se consigue con k=1, es decir, como 2n/N.

La fuente 30 de corriente está realizada como transformador de corriente alterna, en particular como transformador de corriente de alta intensidad. El lado primario, es decir, la alimentación de corriente alterna a la fuente 30 de corriente, p.ej., desde una red pública de distribución o un generador está representada en este caso únicamente en forma de casillas rayadas, que simbolizan bobinas 32 de transformador en el lado primario. Las líneas de suministro de corriente en el lado primario no están representadas en la figura. Una tensión alterna en el lado primario puede ascender normalmente a algunos cientos hasta algunos miles de voltios, p.ej., 400 V, 690 V o 1,2 kV. Entre el lado primario de la fuente 30 de corriente y una posible red pública de distribución o un generador posiblemente está interconectado al menos un transformador adicional no representado (eventualmente al menos un transformador variable) para obtener una tensión de entrada adecuada para el transformador de corriente de alta intensidad. En lugar de o adicionalmente a este al menos un transformador interconectado puede realizarse un ajuste de la tensión de entrada también mediante uno o varios controladores de potencia de tiristor.

En el lado secundario están previstas líneas de fase U, V, W en las cuales se facilitan las fases de la corriente alterna. A las líneas U, V, W de fase se suministra energía eléctrica a través de bobinas de transformador en el lado secundario no representadas individualmente (únicamente se ha dibujado el hecho de que las líneas de fase discurren a través de las bobinas 32 de transformador en el lado primario para indicar que interactúan electromagnéticamente entre sí). La tensión alterna puede situarse convenientemente en el intervalo de hasta 300 V, por ejemplo, inferior a 150 V o inferior a 100 V, también es posible inferior o igual a 50 V. El lado secundario está separado del lado primario galvánicamente.

En la fuente 30 de corriente, las líneas U, V, W de fase están conectadas entre sí de manera que se forma un punto neutro 34 de la fuente 30 de corriente. Se prescinde de una puesta a tierra de este punto neutro 34. Es decir, el punto neutro 34 de la fuente de corriente está aislado eléctricamente de los terminales 4 de puesta a tierra de la instalación 2 de producción, por tanto no existe ninguna conexión a través de un conductor eléctrico a los terminales de puesta a tierra (y tampoco está prevista ninguna otra conexión a tierra a través de un conductor eléctrico).

Las líneas U, V, W de fase están conectadas con distintas tomas 20 de corriente asociadas. A los tramos de tubo conectados con las tomas de corriente se alimenta por tanto una corriente alterna polifásica, en donde en tramos de tubo que están conectados a través de tomas de corriente respectivas con distintas líneas de fase, se alimentan distintas fases de la corriente alterna. Para esta corriente alterna polifásica que fluye a través de los tramos 14 de tubo, en términos de tecnología de circuitos el puente 22 del neutro forma un punto neutro (punto neutro del reactor), de manera que allí, idealmente, en caso de carga simétrica, las corrientes o tensiones se elevan mutuamente.

Además, está previsto un conductor neutro N que conecta entre sí de manera eléctricamente conductora ambos puntos neutros, es decir, que está conectado por un lado con el punto neutro 34 de la fuente 30 de corriente y, por otro lado, con el puente 22 del neutro (punto neutro del reactor).

Si bien solo se representa una fuente de corriente, en general pueden estar previstas también varias fuentes de corriente, en particular, cuando están previstos varios tubos de reacción. Distintas fuentes de corriente pueden estar conectadas entonces, p.ej., con distintos tubos de reacción o con distintas cantidades parciales de los tubos de reacción.

Dado que las distintas fases de la fuente de corriente en general se cargan de manera asimétrica (p.ej., los tramos de tubo conectados con distintas líneas de fase, debido a diferentes temperaturas, pueden presentar diferentes resistencias eléctricas), entre el puente 22 del neutro y el punto neutro 34 de la fuente de corriente puede surgir una diferencia de potencial. Si bien esta diferencia de potencial se compensa parcialmente mediante el conductor neutro N, dado que el conductor neutro presenta, sin embargo, una resistencia finita (es decir, distinta a cero) en general sigue existiendo una diferencia de potencial determinada.

En términos de tecnología de circuitos, el tubo de reacción está conectado de manera eléctricamente conductora a través de la sección 152 de alimentación y la sección 154 de evacuación con una resistencia determinada, con otras partes 6 de instalación o adicionales de la instalación 2 de producción. Las partes 6 de instalación adicionales están conectadas a su vez a través de líneas 7 de puesta a tierra con terminales 4 de puesta a tierra y con ello con la tierra 5. No obstante, dado que el punto neutro 34 de la fuente de corriente no está puesto a tierra (y está separado galvánicamente del lado primario), no puede aparecer ningún flujo de corriente desde el puente 22 del neutro a través de las partes 6 de instalación adicionales hacia la tierra 5 y desde allí hacia el punto neutro 34 de la fuente de corriente. Es decir, un flujo de corriente eléctrico posiblemente provocado por la diferencia de potencial a través de las partes 6 de instalación adicionales que puede producir allí daños o peligros se evita, o al menos se reduce.

En la figura 2 se representa un dispositivo 200 según una forma de realización adicional de la invención, este está representado de nuevo junto con una instalación 2 de producción en donde está instalado el dispositivo. El dispositivo 200 mostrado en la figura 2 se asemeja en partes esenciales al dispositivo 100 mostrado en la figura 1. Una descripción de elementos ya descritos (en particular de la fuente de corriente y del calentamiento eléctrico de los tramos de tubo) no se repite en aras de una mayor claridad, sino que para ello se remite a la figura 1; también para estos elementos se emplean las mismas referencias que en la figura 1. El dispositivo 200 comprende un reactor 210 y una fuente 30 de corriente. En el reactor 210 del dispositivo 200 la sección de alimentación 252 y la sección de evacuación 254 (a diferencia del dispositivo 100 de la figura 1) están dispuestas en una cercanía espacial la una de la otra y están conectadas de manera eléctricamente conductora entre sí. Esto reduce las diferencias entre el potencial eléctrico en la sección 252 de alimentación y el potencial eléctrico en la sección 254 de evacuación que podría producir una corriente eléctrica en las partes 6 de instalación adicionales que fluye entre sección 252 de alimentación y sección 254 de evacuación a través de estas partes de instalación adicionales. Tales potenciales diferentes pueden existir entre distintas zonas del puente del neutro cuyo material presenta una resistencia eléctrica que no desaparece, debido a su extensión espacial (que, p.ej., puede ser de algunos metros; en este sentido el puente del neutro no forma ningún “ punto” neutro) y pueden aplicarse a las secciones de alimentación y de evacuación cuando estas no están dispuestas espacialmente cerca unas de otras.

Espacialmente cerca puede indicarse en este caso en el sentido de una extensión espacial del puente del neutro (p.ej., una dimensión media o una dimensión máxima), p.ej., la distancia de secciones de alimentación y de evacuación adyacentes entre sí debería ser como máximo una décima parte de la extensión espacial del puente del neutro. Asimismo, puede indicarse una distancia absoluta, p.ej., la distancia de secciones de alimentación y secciones de evacuación adyacentes debería ser inferior a 10 cm, preferiblemente inferior a 5 cm.

En la figura 2, la sección 252 de alimentación y la sección 254 de evacuación están conectadas entre sí mediante un elemento 256 de conexión eléctricamente conductor de manera que se compensan las posibles diferencias de potencial entre sección de alimentación y de evacuación, es decir, el peligro de que fluya una corriente eléctrica a través de las partes 6 de instalación adicionales se reduce. Este elemento 256 de conexión está conectado a través de una línea 257 de puesta a tierra con un terminal de puesta a tierra de la instalación 2 de producción. Dado que no está prevista ninguna otra puesta a tierra del reactor, en particular el punto neutro 34 de la fuente de corriente no está conectado a tierra, esta puesta a tierra a través del elemento 256 de conexión representa la única puesta a tierra, es decir, en términos de tecnología de circuitos se realiza una puesta a tierra de un punto.

En la figura 2 el elemento 256 de conexión se encuentra esencialmente en o sobre la altura de la pared de reactor, sin embargo, también es posible disponer el elemento de conexión fuera del reactor, p.ej. fuera de una posible pared de reactor, o dentro del reactor.

En la figura 3 se representa una realización preferida del elemento 256 de conexión. Según esta realización, el elemento 256 de conexión se fabrica, en particular se funde, de una sola pieza con la sección 252 de alimentación y la sección 254 de evacuación, en donde la pieza de conexión está conectada con una línea 257 de puesta a tierra de manera eléctricamente conductora. De manera adicionalmente preferida, como se representa, un extremo de la línea de puesta a tierra (p.ej., una banda metálica eléctricamente conductora) está fundido en el elemento de conexión. Como alternativa las secciones de alimentación y secciones de evacuación pueden estar guiadas como secciones de tubo a través de las aberturas 262, 264 en el elemento 256 de conexión, para ello, p.ej., el elemento de conexión puede calentarse inicialmente y (en el enfriamiento subsiguiente) contraerse hacia las secciones de alimentación y secciones de evacuación para lograr un buen contacto eléctrico. Se indica que la disposición geométrica de los elementos, como se dibuja en la figura 3, únicamente sirve como ilustración y no va a limitar el alcance de protección; es decir, en una realización real, la disposición geométrica puede diferenciarse de la mostrada en la figura 3. Asimismo, las dimensiones relativas mostradas de los elementos individuales son solo a modo de ejemplo y en general pueden ser diferentes en una realización real.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   i. Dispositivo (100, 200) para la realización de una reacción química en un fluido de proceso en una instalación (2) de producción que presenta al menos un terminal (4) de puesta a tierra conectado con la tierra para la puesta a tierra de piezas de construcción de instalación de producción, que comprende

   un reactor (110, 210) con uno o varios tubos (12) de reacción que a través de al menos una sección (152, 252) de alimentación y al menos una sección (154, 254) de evacuación se guían hacia el reactor o se guían fuera del reactor, y que presentan un número de tramos (14) de tubo que pueden calentarse eléctricamente que, en una zona de entrega de corriente, están conectados entre sí a través de un puente (22) del neutro eléctricamente conductor; y

   al menos una fuente (30) de corriente que está configurada para proporcionar una corriente alterna polifásica con N fases en N líneas (U, V, W) de fase con una tensión predeterminada, en donde N es un número entero mayor igual a 2, y en donde para cada dos fases se cumple que un desplazamiento de fase entre ambas fases asciende a 2n k/N, en donde k es en cada caso un número entero en el intervalo de 1 a N-1;

   en donde para cada una de la al menos una fuente de corriente está previsto un número N de tomas (20) de corriente que están conectadas en una zona de alimentación de corriente en cada caso con al menos uno de los tramos de tubo, en donde cada una de las tomas de corriente está conectada con una de las líneas de fase de la fuente de corriente; y,

   en donde en la al menos una fuente de corriente está formado un punto neutro (34) al que están conectadas las líneas de fase de la fuente de corriente, caracterizado por que el punto neutro no está conectado con un terminal de puesta a tierra.
2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde la reacción química es una reacción química que se desarrolla al menos parcialmente a una temperatura de al menos 500 0C; en donde la reacción química es preferiblemente una de las siguientes reacciones: craqueo con vapor, reformado con vapor, reformado en seco, deshidrogenación de propano, una reacción con hidrocarburos que se realiza al menos parcialmente a más de 500 °C.
3. 3. Dispositivo (100, 200) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está previsto un conductor neutro (N) que conecta el puente (22) del neutro con el punto neutro (34).
4. 4. Dispositivo (100, 200) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el puente (22) del neutro no está conectado con un terminal (4) de puesta a tierra.
5. 5. Dispositivo (100, 200) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde está prevista una barra colectora de tierra principal y las secciones (152, 252) de alimentación y las secciones (154, 254) de evacuación están conectadas con esta barra colectora de tierra principal de manera eléctricamente conductora.
6. 6. Dispositivo (200) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las secciones (252) de alimentación y las secciones (254) de evacuación están dispuestas adyacentes espacialmente entre sí y están conectadas mediante un elemento (256) de conexión de manera eléctricamente conductora entre sí.
7. 7. Dispositivo (200) según la reivindicación 6, en donde una distancia de secciones (252) de alimentación y secciones (254) de evacuación adyacentes es inferior a una décima parte de una dimensión del puente (22) del neutro.
8. 8. Dispositivo (200) según una de las reivindicaciones 6 o 7, en donde una distancia de secciones (252) de alimentación y secciones (254) de evacuación adyacentes es inferior a 10 cm, preferiblemente inferior a 5 cm.
9. 9. Dispositivo (200) según una de las reivindicaciones 6 a 8, en donde el elemento (256) de conexión a través de una línea (257) de puesta a tierra está conectado de manera eléctricamente conductora con un terminal (4) de puesta a tierra y/o, si depende de la reivindicación 4, está conectado de manera eléctricamente conductora con la barra colectora de tierra principal.
10. 10. Dispositivo (200) según una de las reivindicaciones 6 a 9, en donde el elemento (256) de conexión está fabricado de una sola pieza, en particular como pieza de construcción fundida.
11. 11. Dispositivo (200) según la reivindicación 10, en donde el elemento (256) de conexión está fabricado de una sola pieza con las secciones (252) de entrada de tubo y las secciones (254) de salida de tubo.
12. 12. Dispositivo (200) según una de las reivindicaciones 10 u 11, en donde el elemento (256) de conexión está fabricado como pieza de construcción fundida, en donde un extremo de la línea (257) de puesta a tierra está fundido en la pieza de construcción fundida.