ES2965522T3 - Reactor y método para realizar una reacción química - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un reactor (100, 200) para llevar a cabo una reacción química, que tiene un recipiente reactor (10) y uno o más tubos de reacción (20). Uno o más elementos de alimentación de corriente (41) son guiados al interior del recipiente del reactor (10) para calentar eléctricamente el uno o más tubos de reacción (20), en donde cada uno de los uno o más elementos de alimentación de corriente (41) tiene una varilla respectiva. sección en forma de varilla (43), y la(s) sección(es) en forma de varilla discurren a través de una pared (14) del recipiente del reactor (10) en un respectivo paso de pared (15). Según la invención, fuera del recipiente del reactor (10) y adyacente a la pared (14) del recipiente del reactor (10) está dispuesta una cámara de conexión (60), en la que sobresalen las secciones en forma de varilla (43). secciones en forma de varilla (43) discurren en los respectivos pasos de pared (15). Se proporcionan medios de alimentación de gas (80-82) que están diseñados para suministrar a la cámara de conexión (60) un gas inerte, y los conductos de pared (15) junto con las secciones en forma de varilla (43) recibidas en ellos de manera móvil longitudinalmente. están diseñados de forma permeable al gas, de modo que al menos una parte del gas inerte alimentado a la cámara de conexión (60) fluye hacia el recipiente del reactor (10). La invención también se refiere a un método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Reactor y método para realizar una reacción química

La invención se refiere a un reactor y a un método para realizar una reacción química según los preámbulos de las reivindicaciones independientes.

Técnica anterior

En una serie de procesos en la industria química, se usan reactores en los que uno o más reactivos se conducen a través de tubos de reacción calentados y allí se convierten catalítica o no catalíticamente. El calentamiento sirve en particular para superar el requisito de energía de activación para que tenga lugar la reacción química. La reacción puede proceder de manera endotérmica total o exotérmicamente después de superar el requisito de energía de activación. La presente invención se refiere en particular a reacciones fuertemente endotérmicas.

Los ejemplos de tales procesos son agrietamiento con vapor, diferentes procesos de reformado, en particular reformado al vapor, reformado en seco (reformado con dióxido de carbono), procesos de reformado mixto, procesos para deshidrogenar alcanos y similares. En el agrietamiento con vapor, los tubos de reacción se guían a través del reactor en forma de bobinas de tubo, que tienen al menos una curva en U en el reactor, mientras que los tubos que se extienden típicamente a través del reactor sin curvas en U se usan en el reformado al vapor.

La invención es adecuada para todos tales procesos y realizaciones de tubos de reacción. Solo con fines ilustrativos, se hace referencia aquí a los artículos, “ Etileno” , “ Producción de gas” y “ Propeno” en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, p. ej., las publicaciones de 15 de abril de 2009, DOI:10.1002/14356007.a10_045.pub2, de 15 de diciembre de 2006, DOI:10.1002/14356007.a12_169.pub2, y 15 de junio de 2000, DOI:10.1002/14356007.a22_211.

Los tubos de reacción de reactores correspondientes se calientan convencionalmente usando quemadores. Los tubos de reacción se guían a través de una cámara de combustión en la que también se disponen los quemadores.

Sin embargo, como se describe, p. ej., en DE 10.2015.004.121 A1 (también EP 3.075.704 A1), la demanda, por ejemplo, para gas de síntesis e hidrógeno producido sin o con emisiones locales reducidas de dióxido de carbono, está aumentando actualmente. Sin embargo, los procesos en los que se usan reactores encendidos no pueden satisfacer esta demanda basándose en la quema de portadores de energía típicamente fósiles. Por ejemplo, otros procesos se rechazan debido a los altos costes. Lo mismo también se aplica al suministro de olefinas y/u otros hidrocarburos mediante agrietamiento con vapor o deshidrogenación de alcanos. En tales casos también existe el deseo de procesos que emitan menores cantidades de dióxido de carbono al menos en el sitio.

En este contexto, el documento citado DE 10.2015.004.121 A1 propone el calentamiento eléctrico de un reactor para reformado al vapor, además de una combustión. Aquí, se usan una o más fuentes de voltaje que proporcionan un voltaje alterno trifásico en tres conductores externos. Cada conductor externo está conectado a un tubo de reacción. Se forma una conexión en estrella, en la que se realiza un punto de estrella mediante un colector en el que se abren las líneas de tubos y al que se conectan conductivamente los tubos de reacción. De esta manera, el colector idealmente permanece libre de potencial. En relación con la orientación vertical, el colector se dispone debajo y fuera de la cámara de combustión y preferiblemente se extiende transversalmente a los tubos de reactor o a lo largo de la orientación horizontal. WO 2015/197181 A1 describe de la misma manera un reactor cuyos tubos de reacción se disponen en una conexión de punto de estrella.

Además del calentamiento directo de los tubos de reacción, con los que fluye una corriente a través de los tubos de reacción, también existe una gran variedad de conceptos para el calentamiento eléctrico indirecto de los tubos de reacción. El calentamiento eléctrico indirecto puede tener lugar, como se describe, entre otros, en WO 2020/002326 A1, en forma de calentamiento eléctrico externo. El calentamiento interno también es posible, como se describe, p. ej., en WO 2019/228798 A1. Además de la resistencia o calentamiento de impedancia, puede tener lugar el calentamiento eléctrico inductivo de los tubos de reacción o de un lecho de catalizador, como se describe, p. ej., en WO 2017/072057 A1. El calentamiento inductivo puede, por ejemplo, calentar un elemento de calentamiento interno o externo o los propios tubos de reacción. El calentamiento directo (no inductivo) de un tubo de reacción también se describe en DE 10.2015.004.121 A1. Para el calentamiento, se pueden realizar conceptos básicos con corriente alterna monofásica o polifásica o con corriente directa. En el caso de calentamiento directo de reactores por medio de corriente directa también con corriente alterna monofásica, no se puede realizar un circuito de estrella con un punto de estrella libre de potencial, pero la entrada de energía se puede realizar básicamente de manera similar. La presente invención es adecuada para todas las variantes de calentamiento eléctrico.

WO 2004/091773 A1 describe un reactor calentado eléctricamente para llevar a cabo reacciones de gas a alta temperatura. El reactor consiste en un bloque de reactor, de uno o más módulos monolíticos de un material adecuado para el calentamiento eléctrico, módulos que están rodeados por un alojamiento, de canales que se extienden a través del(de los) módulo(s) y se diseñan como canales de reacción, y de un dispositivo para conducir o inducir una corriente en el bloque del reactor. La seguridad durante la operación de tal reactor debe aumentarse porque el alojamiento del bloque de reactor tiene una cubierta de doble pared, que sella dicho bloque de reactor de manera hermética a los gases, y al menos un dispositivo para alimentar un gas inerte en la cubierta de doble pared.

Como también se explica a continuación, se deben observar aspectos especiales relevantes para la seguridad en el caso de reactores calentados eléctricamente. El objeto de la presente invención es especificar medidas que toman en cuenta estos aspectos y de esta manera permiten una operación ventajosa de un reactor calentado eléctricamente.

Descripción de la invención

En este contexto, la presente invención propone un reactor y un método para realizar una reacción química según los preámbulos de las reivindicaciones independientes. Las realizaciones son respectivamente la materia de las reivindicaciones dependientes y de la descripción a continuación.

En el concepto de horno electrificado (el término “ horno” se entiende comúnmente como un reactor correspondiente o al menos su espacio de reacción aislado térmicamente) que es la base de la presente invención, tubos de reacción, por ejemplo, o secciones de tubo correspondientes de estos (a continuación en la memoria “ tubos” ) se usan en sí mismos como resistencias eléctricas para generar calor. Este enfoque tiene la ventaja de una mayor eficiencia en comparación con el calentamiento indirecto por elementos de calentamiento eléctricos externos, así como una mayor densidad de flujo de calor alcanzable. Sin embargo, como se ha mencionado anteriormente, también es posible llevar a cabo cualquier otro tipo de calentamiento eléctrico (directa o indirectamente, en forma de resistencia, impedancia o calentamiento por inducción, por medio de una corriente alterna monofásica o polifásica o con corriente directa) dentro del alcance de la presente invención, si dicho calentamiento prueba ser ventajoso.

En el caso de calentamiento con corriente alterna polifásica, la corriente se alimenta directamente a los tubos de reacción calentados a través de las M fases conectadas por separado. Los tubos de reacción conductores de corriente conectados a las M fases también pueden conectarse eléctricamente a un punto de estrella. El número de M fases es en particular 3, correspondiente al número de fases de redes o fuentes convencionales de corriente trifásica. Sin embargo, en principio, la presente invención no se limita al uso de tres fases, sino que también se puede usar con un mayor número de fases, por ejemplo, un número de fases de 4, 5, 6, 7, u 8. Un desplazamiento de fase es en particular de 360°/M, es decir, en el caso de una corriente alterna trifásica, 120°.

En un calentamiento eléctrico con corriente alterna polifásica, la conexión en estrella en el punto de estrella logra una ecualización potencial entre las fases, lo que hace superfluo el aislamiento eléctrico de las líneas de tubos conectadas. Esta es una ventaja particular de tal concepto de horno ya que una interrupción de los tubos de reacción metálicos para aislamiento de ciertas secciones no es deseable, en particular debido a las altas temperaturas usadas y el alto material y los costes de diseño requeridos.

Sin embargo, las medidas propuestas según la invención y explicadas a continuación son adecuadas de la misma manera para el uso de corriente directa y corriente alterna monofásica, y la presente invención se puede usar tanto en reactores calentados con corriente alterna como en reactores calentados con corriente directa o también en formas mezcladas correspondientes. Como se ha mencionado, la presente invención también es adecuada para usar en tubos de reacción calentados indirectamente. En el caso de una disposición de corriente directa, solo el tipo de fuente de corriente y la región de los tubos de reacción opuestos a la entrada de potencia o secciones correspondientes suministradas con corriente son, por ejemplo, diferentes de una disposición de corriente alterna. En este último, se lleva a cabo solo opcionalmente una conexión eléctrica de diferentes secciones de tubo. Dado que no está presente un punto de estrella libre de potencial en una disposición de corriente directa, se deben proporcionar elementos de descarga de corriente adecuados, que conduzcan de manera segura el flujo de corriente hacia el exterior. Esto último puede diseñarse de manera análoga a las entradas de potencia descritas a continuación.

En la terminología de las reivindicaciones, la presente invención se refiere a un reactor para realizar una reacción química, que tiene un recipiente de reactor (es decir, una región térmicamente aislada o al menos parcialmente aislada) y uno o más tubos de reacción, en donde uno o más elementos de alimentación de corriente se conducen al recipiente de reactor para calentar eléctricamente el uno o más tubos de reacción. Según la invención, el elemento de alimentación de corriente tiene una sección en forma de varilla o una pluralidad de elementos de alimentación de corriente, cada uno que tiene una sección en forma de varilla, y una o más secciones en forma de varilla se extienden a través de una pared del recipiente de reactor en un paso de pared en cada caso.

Dentro del alcance de la presente invención, una cámara de conexión en la que se proyectan las secciones en forma de varilla se dispone fuera del recipiente de reactor y adyacente a la pared a través de la cual atraviesan una o más secciones en forma de varilla de uno o más elementos de alimentación de corriente, es decir, la pared en la que se forman el uno o más pasos de pared. Las secciones en forma de varilla (a continuación en la memoria el plural se usará simplemente para simplificar, pero sin ninguna limitación prevista de este modo; sin embargo, las explicaciones se aplican de manera similar a los elementos presentes individualmente), en la cámara de conexión, en particular a elementos de contacto flexibles, por ejemplo, a cables trenzados, barras conductoras, barras laminadas o resortes conductores, por ejemplo, también mediante secciones intermedias o elementos intermedios adecuados. Estos elementos de contacto flexibles están sujetos con un extremo, que no está conectado a las secciones en forma de varilla, a elementos de contacto rígidos, que típicamente se disponen de manera inmóvil en la cámara de conexión, por ejemplo de una manera aislada en una pared, y se suministran, por ejemplo, mediante un transformador de DC o AC. Los elementos de contacto flexibles compensan el movimiento longitudinal de las secciones en forma de varilla en los pasos de pared. En otras palabras, las secciones en forma de varilla se alojan en los pasos de pared para ser móviles en una dirección longitudinal.

Los pasos de pared, con las secciones en forma de varilla alojados longitudinalmente de forma móvil en los mismos, son permeables a los gases dentro del alcance de la invención, es decir, puede tener lugar una cierta transferencia de gas desde el recipiente de reactor a la cámara de conexión, y viceversa.

Según la invención, por medio de medios de alimentación de gas configurados correspondientemente, por ejemplo, que comprenden boquillas de alimentación o aberturas de alimentación, líneas y, conectadas al mismo, un depósito de gas, un gas inerte se aplica a la cámara de conexión, el gas inerte que se alimenta al menos parcialmente a la cámara de conexión y fluye hacia el recipiente de reactor a través de los pasos de pared. El gas inerte se alimenta al menos parcialmente a la cámara de conexión. La alimentación en la cámara de conexión produce los efectos ventajosos de que la cámara de conexión también se descarga, se consigue un efecto de enfriamiento adicional en la cámara de conexión, y se logra un flujo de descarga en el recipiente de reactor, lo más dirigido posible, de la parte superior hacia la parte inferior. Se pueden proporcionar puntos de alimentación adicionales en el recipiente de reactor en cualquier punto en la parte superior o lateral del recipiente de reactor, por ejemplo para mejorar además el flujo de descarga en el recipiente de reactor, en particular para evitar zonas muertas en las que posiblemente pueda acumularse oxígeno.

La invención se describe además a continuación con referencia a realizaciones en las que un número de secciones de tubo de uno o más tubos de reacción atraviesan cada una entre una primera área y una segunda área dentro del recipiente de reactor y a través de un área intermedia entre la primera y la segunda áreas y en donde, para el calentamiento eléctrico de las secciones de tubo, las secciones de tubo están o pueden estar conectadas eléctricamente, en la primera zona, a una o más conexiones de corriente de una fuente de corriente, especialmente, en el caso de una disposición de corriente directa, a una o más conexiones de corriente directa y, en el caso de una disposición de corriente alterna, a las conexiones de fase (“ conductores exteriores” ) de una fuente de corriente alterna polifásica, como se explica en detalle a continuación. En el calentamiento indirecto alternativamente posible, que también se puede usar como se ha mencionado, los elementos de conexión para los dispositivos térmicos correspondientes se guían a través de la pared del recipiente de reactor.

Como se ha mencionado, en una realización correspondiente de la invención, los voltajes alternos respectivos se proporcionan a través de las conexiones de fase mediante una disposición de corriente alterna, y los voltajes alternos de las conexiones de fase se desfasan de la manera explicada anteriormente. Por ejemplo, una red de suministro o un generador y/o transformador adecuados pueden servir como fuente de corriente alterna. Las secciones de tubo forman un circuito de estrella en el que se acoplan eléctricamente entre sí en su respectivo extremo opuesto al suministro de corriente, es decir, en la segunda región.

Por el contrario, en el caso de una disposición de corriente directa, en otras realizaciones, se alimentan potenciales eléctricos estáticos iguales o diferentes a través de una o más conexiones de corriente directa, y en los extremos opuestos a la alimentación de corriente se proporcionan elementos de toma de corriente. Lo mismo se aplica de una manera comparable cuando se usa una corriente alterna monofásica de una o más fuentes de corriente.

En la región intermedia, las secciones de tubo en el desarrollo mencionado de la presente invención atraviesan el recipiente de reactor en particular libremente, es decir, sin soporte mecánico, sin contacto eléctrico, y/o sin conexiones cruzadas fluídicas o puramente mecánicas entre sí. En este desarrollo, en particular atraviesan sustancial o completamente rectas en la región intermedia, en donde “ sustancialmente recta” debe entenderse que significa que está presente una desviación angular de menos de 10° o 5°.

En particular, las reacciones de agrietamiento en el agrietamiento al vapor son reacciones fuertemente endotérmicas. Por lo tanto, el suministro de la energía necesaria para la reacción mediante calentamiento directo (resistencia óhmica) requiere corrientes elevadas, que en el concepto de reactor mencionado anteriormente son proporcionadas por uno o más transformadores colocados fuera del reactor.

En todos los conceptos de calentamiento eléctrico mencionados anteriormente, la corriente eléctrica debe conducirse con las menores pérdidas posibles (baja resistencia eléctrica) desde el exterior al interior del reactor aislado térmicamente y a las zonas conductoras del proceso.

Para reducir las pérdidas térmicas y, por lo tanto, lograr una alta eficiencia del sistema, es imprescindible colocar los tubos de reacción calentados eléctricamente en una caja aislada (aquí denominada recipiente de reactor). Al penetrar la pared aislada térmicamente del recipiente de reactor, el conductor de corriente debe superar una zona casi adiabática, sin que en estas regiones se produzcan temperaturas locales inadmisiblemente altas.

Por lo tanto, dentro del alcance de la realización especialmente preferida de la presente invención que se acaba de explicar, en la primera zona del reactor se proporcionan disposiciones de alimentación de corriente, a cada una de las cuales se conecta eléctricamente una sección de tubo o un grupo de secciones de tubo, es decir, en la región de alimentación de corriente. Las secciones de tubo se proporcionan en tal número que se puede conectar uno o respectivamente un grupo de varias secciones de tubo a una de las disposiciones de entrada de corriente y viceversa. El número de disposiciones de entrada de potencia proporcionado dentro del alcance de la presente invención depende del número de conexiones de fase de la fuente de corriente alterna polifásica en el caso de una disposición de corriente alterna o este número corresponde al número de conexiones de corriente directa.

Los elementos de alimentación de corriente presentan cada uno al menos una de las secciones en forma de varilla mencionadas, que atraviesan sus respectivos pasos de pared a través de la pared del recipiente de reactor. A diferencia de los cables trenzados o similares, por ejemplo, la sección en forma de varilla en todas las realizaciones de la presente invención está formada en particular de una pieza (es decir, en particular no en forma de cables paralelos o trenzados). Puede diseñarse para ser sólido o al menos parcialmente tubular, es decir, como una varilla hueca. La sección en forma de varilla tiene una extensión longitudinal perpendicular a la pared del recipiente de reactor y al menos dos veces más grande, en particular al menos tres veces, cuatro veces o cinco veces y por ejemplo hasta diez veces mayor que la mayor extensión transversal paralela a la pared de la vasija del reactor. La sección en forma de varilla puede ser, por ejemplo, redonda, ovalada, o triangular o poligonal en sección transversal o tener cualquier otra forma.

En todas las realizaciones de la presente invención, el gas inerte puede ser un gas o una mezcla de gases que tiene un contenido de nitrógeno, dióxido de carbono y/o argón que, en cada caso, es superatmosférico, o los medios de alimentación de gas se configuran para proporcionar un gas inerte correspondiente. En particular, el contenido puede ser más de 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, o 90 %. Por lo tanto, esto no tiene que ser un “ gas inerte” puro en el sentido tradicional; más bien, es suficiente si el gas inerte, en particular debido a su contenido de un gas no combustible, reduce al menos parcialmente el rango de mezcla inflamable, es decir, reduce el riesgo de ignición, explosión o detonación. Un gas inerte para su uso dentro del marco de la presente invención puede tener en particular un contenido de oxígeno subatmosférico, por ejemplo, un contenido de oxígeno de menos de 10 %, 5 %, 1 %, 0,5 % o 0,1 %. Un gas inerte también puede estar (sustancialmente) libre de oxígeno.

Con la alimentación de gas inerte que se realiza según la invención, la invención permite que las secciones en forma de varilla de los elementos de alimentación de corriente se reciban de forma móvil en la pared del recipiente de reactor sin la necesidad de un sello hermético a los gases, lo que de cualquier otra manera sería necesario para evitar el escape de gases combustibles en el ambiente, por ejemplo, cuando los tubos de reacción se dañan (“ fracturas de bobina” ). Por lo tanto, dentro del alcance de la presente invención, los pasos de pared pueden ser significativamente más compactos y ser permanentes porque se dispensan materiales de sellado. Aquí es ventajoso que todos los componentes que salen de la cámara de conexión al ambiente solo tengan movimientos de compensación muy pequeños, de manera que la implementación del hermetismo a los gases con respecto a la propia pared del recipiente de reactor se simplifique significativamente aquí.

Las fracturas de bobinas son un problema de seguridad menor en los reactores convencionales de combustión que en los reactores de calentamiento puramente eléctricos como los que se usan según la invención, ya que los gases combustibles que salen de los tubos de reacción en los reactores de combustión, en forma de una mezcla de hidrocarburos y vapor, pueden reaccionar de forma inmediata y continua a través de la combustión que tiene lugar en el recipiente de reactor o en una cámara de combustión correspondiente, o ya que en otras regiones del recipiente de reactor hay un contenido de oxígeno significativamente reducido debido a la combustión que tiene lugar y, por tanto, el espacio de gas que rodea los tubos de reacción ya está sustancialmente “ inertizado” . Por el contrario, en el caso de calentamiento puramente eléctrico, los gases combustibles correspondientes podrían acumularse en el recipiente de reactor y allí, con el contenido normal de oxígeno del aire y temperaturas por encima de la temperatura de ignición espontánea, alcanzar, por ejemplo, el límite de explosión o detonación. Incluso en el caso de la combustión sin detonación, una combustión completa o incompleta da como resultado una entrada de energía y, por lo tanto, posiblemente sobrecalentamiento. La combustión completa o incompleta también puede provocar, junto con el volumen de gas que fluye fuera de los tubos de reacción en sí mismo, un aumento significativo de la presión. Este aumento de presión se reduce porque la combustión de la mezcla de gas saliente se previene o al menos se limita en gran medida mediante el uso de un gas inerte.

Sin embargo, debido a la alimentación específica del gas inerte en la cámara de conexión o (al menos) la aplicación del gas inerte a la cámara de conexión, la presente invención logra la ventaja adicional ya mencionada, especialmente, que la pared entre la cámara de conexión y el recipiente de reactor no tenga que sellarse de manera hermética a los gases completamente, lo que debido a las altas temperaturas, requeriría gastos de materiales muy altos, por ejemplo, el uso de estructuras de fuelle resistentes a la temperatura y similares. Debido al ventajoso flujo de salida continuo de gas inerte desde la cámara de conexión al recipiente de reactor, también se puede lograr una disipación de calor convectiva y, por lo tanto, se puede lograr el refrigeración de la cámara de conexión o el soporte de refrigeración existente.

Como se ha mencionado es ventajoso que como máximo se produzcan movimientos de compensación muy pequeños fuera de la cámara de conexión y del recipiente de reactor. Por lo tanto, según una realización de la presente invención, el recipiente de reactor y la cámara de conexión se envuelven conjuntamente de manera hermética a los gases, con la excepción opcional de una o más salidas predeterminadas, por ejemplo, en forma de una o más chimeneas. Aquí, el término “ salida predeterminada” debe entenderse como una salida que está abierta o que puede abrirse de manera específica para la salida de gas, por ejemplo, una abertura de salida abierta permanentemente o una aleta de salida de gas que puede abrirse mediante una presión interna aumentada y que actúa como válvula de retención. Una “ salida predeterminada” es diferente de las aberturas que resultan de fugas inevitables. El revestimiento hermético a los gases se puede proporcionar usando un recipiente exterior separado (contención), que de nuevo rodea por separado el recipiente de reactor y la cámara de conexión, cada uno de los cuales tiene sus propias paredes exteriores. Sin embargo, también puede ser ventajoso hacer herméticas a los gases las paredes exteriores del recipiente de reactor de la cámara de conexión, excepto por la pared en la que las secciones en forma de varilla de los elementos de alimentación de corriente se reciben longitudinalmente de forma móvil en los pasos de pared, y excepto por la salida predeterminada o salidas predeterminadas.

Como se ha mencionado, el recipiente de reactor puede tener una o más salidas predeterminadas, que pueden conectarse a una o más chimeneas. Una o más chimeneas pueden tener un dimensionamiento que hace posible descargar una presión positiva que se produce como resultado de los efectos mencionados anteriormente y para lograr una ligera presión negativa en el recipiente de reactor por el efecto chimenea. En un sistema que es inerte en cierto grado de esta manera y (debido a la una o más chimeneas) está “ abierto” al ambiente, la velocidad de aumento de presión dentro del recipiente de reactor en el caso de un escape de hidrocarburos debido al daño al(a los) tubo(s) de reacción puede limitarse a un nivel tolerable. El uso de gas inerte de la manera según la invención, que comprende una descarga continua con una cantidad comparativamente pequeña de gas inerte, garantiza que no se produzca ningún flujo de retorno de aire ambiental en el recipiente de reactor y la cámara de conexión. Además, pueden compensarse de esta manera pequeñas entradas de aire falso debido al sellado inadecuado.

El concepto propuesto de las cámaras llenas con gas inerte (recipiente de reactor y cámara de conexión) hace posible reducir el contenido de oxígeno en estas cámaras. Como se puede utilizar según la invención, la velocidad de reacción de los hidrocarburos que escapan y, por tanto, la importante velocidad de aumento de volumen adicional (como consecuencia de la entrada de calor de la reacción) se correlaciona, en una primera aproximación, con la presión parcial de oxígeno. Esta correlación se resume en la Tabla 1 a continuación, en donde YO<2>indica la presión parcial de oxígeno y Vreac indica la velocidad de aumento del volumen relacionado con la reacción.

La presión máxima permisible pmáx. se deriva de la estabilidad mecánica de las cámaras en cuestión y de una contención circundante. Esta presión debe ser al menos tan grande como la presión pbox en el caso de una fractura de bobina o en el caso de otro evento relevante para la seguridad correspondiente, dicha presión a su vez depende del volumen Vbox de las cámaras relevantes en el diámetro Dchimenea y en la presión parcial de oxígeno:

p<máx.>^ p<box>_ f (V<box>, D<chimenea>, YO<2>)

Este requisito da como resultado una base de diseño para el dimensionamiento de la chimenea, es decir, la conexión abierta al ambiente, y viceversa. Esta relación se explica de nuevo a continuación en la Figura 6. Si, por ejemplo, se usa un aumento máximo de la presión permisible de 20 mbar como base aquí, como se ilustra mediante las líneas discontinuas 601 y 602 en la Figura 6, después, para poder usar una chimenea con un diámetro de 500 mm (línea discontinua 601), solo puede resultar una velocidad de aumento del volumen relacionado con la reacción de aproximadamente 10 m<3>/s, lo que provoca un contenido máximo de oxígeno de aproximadamente 1 %, que se establece mediante la inertización. Por el contrario, si se va a llevar a cabo una inertización en un contenido de oxígeno de como máximo 1 %, se debe usar un diámetro de chimenea de al menos 500 mm. Para poder usar una chimenea con un diámetro de 900 mm (línea discontinua 602), solo puede resultar una velocidad de aumento del volumen relacionado con la reacción de aproximadamente 42 m<3>/s, lo que provoca un contenido máximo de oxígeno de aproximadamente 4 %, que se establece mediante la inertización. Por el contrario, y de forma análoga a las explicaciones anteriores, si tiene lugar una inertización en un contenido de oxígeno de como máximo 4 %, se debe usar aquí un diámetro de chimenea de al menos 900 mm.

Cuanto menor es el contenido de oxígeno en las cámaras relevantes, menor es el volumen. Por consiguiente, el diámetro de la chimenea de emergencia que debe descargar el volumen adicional también puede ser más pequeño. Importante para una limitación eficiente del contenido de oxígeno es siempre un sellado suficientemente bueno con respecto al ambiente para evitar en la medida de lo posible o de forma suficiente la entrada de aire falso que contenga oxígeno.

En otras palabras, dentro del marco de la presente invención, un contenido máximo de oxígeno en el recipiente de reacción y/o en la cámara de conexión se ajusta, por lo tanto, por medio del gas inerte, cuyo contenido máximo de oxígeno se selecciona sobre la base de un dimensionamiento de la chimenea o las chimeneas, o los medios de alimentación de gas se configuran para alimentar gas inerte para ajustar el contenido de oxígeno sobre esta base.

Una cantidad de gas inerte alimentado puede regularse por medios de regulación correspondientes, en particular sobre la base de una medición de oxígeno en una o más chimeneas, por lo que el contenido de oxígeno puede mantenerse constante durante la operación. Un concepto de seguridad correspondiente también puede comprender, por ejemplo, que se impida o se siga impidiendo tal operación del reactor cuando el contenido de oxígeno medido supere un contenido de oxígeno objetivo. Por ejemplo, una alimentación de hidrocarburos en los tubos de reacción y/o el calentamiento del mismo se puede liberar solo cuando un contenido de oxígeno requerido está por debajo. Cuando se detecta una falla, la operación de reacción con adición de hidrocarburos en los tubos de reacción generalmente puede evitarse.

Un escape no permitido de gas de los tubos de reacción puede detectarse, por ejemplo, mediante sensores de medición de la presión, en donde puede impedirse una alimentación de hidrocarburos en los tubos de reacción cuando se detecta un escape de gas para minimizar la cantidad total de hidrocarburos que se escapan.

Para detectar daños muy pequeños (flujo de fuga sin aumento drástico de la presión), también puede medirse continuamente el contenido de hidrocarburos en la una o más chimeneas (por ejemplo, en forma de equivalente de monóxido de carbono). Asimismo, un valor no admisible puede dar lugar a que se impida la alimentación de hidrocarburos.

Por lo tanto, la presente invención puede abarcar, de manera más general, que un valor que caracteriza un escape de gas de uno o más tubos de reacción se determine sobre la base de una medición de presión y/o una medición de hidrocarburos en una o más chimeneas, y que una o más medidas de seguridad se inicien si el valor excede un valor umbral predeterminado.

Según una realización de la invención, se proporcionan paneles de refrigeración a través de los cuales puede fluir un fluido de refrigeración en la cámara de conexión y se disponen entre al menos dos o entre al menos dos grupos de las secciones en forma de varilla que se proyectan en la cámara de conexión.

En esta realización de la invención, los paneles de refrigeración son ventajosamente planos al menos en una sección, es decir, se extienden entre dos superficies límite dispuestas a una distancia entre sí; la distancia de las superficies límite define un espesor de los paneles de refrigeración, y una extensión a lo largo de las superficies límite es más de dos veces, cinco veces, diez veces o veinte veces mayor que el espesor. Las superficies límite pueden ser superficies límite planas o curvadas, de manera que los paneles de refrigeración pueden ser planos y llanos, pero también pueden ser curvados, de manera que los paneles de refrigeración en este caso pueden ser llanos y curvados de forma semicilíndrica o parcialmente cilíndrica. Los diferentes paneles de refrigeración también pueden tener dimensiones o diseños diferentes. Las “ superficies límite” son superficies que definen el espesor máximo de los paneles de refrigeración. Los paneles de refrigeración no tienen que apoyarse en estas superficies límite en toda la superficie.

Estas dimensiones se aplican individualmente a cada uno de los paneles de refrigeración, es decir, un primer panel de refrigeración puede disponerse oblicuo o perpendicularmente a un segundo panel de refrigeración. Una pluralidad de paneles de refrigeración puede girar entre sí, en particular alrededor de un eje que es paralelo a la dirección de extensión longitudinal de las secciones en forma de varilla de los elementos de entrada de potencia y perpendicular a la pared del recipiente de reactor.

Los paneles de refrigeración pueden configurarse en particular para que el líquido de refrigeración fluya a través de ellos en una dirección que corresponda en general a una dirección perpendicular o paralela a las secciones en forma de varilla, por ejemplo, a través de las correspondientes aberturas de alimentación y extracción del líquido de refrigeración en los lados paralelos a las secciones en forma de varilla.

El espesor de los paneles de refrigeración puede estar en el rango de 0,5 cm a 10 cm, en particular de 1 cm a 5 cm, al menos en la sección dimensionada como se ha mencionado.

En particular, en esta realización de la presente invención, la cámara de conexión puede tener paredes laterales que se extienden perpendicularmente a la pared del recipiente de reactor a través de las cuales atraviesan las secciones en forma de varilla de los elementos de alimentación de corriente en los respectivos pasos de pared. Uno o más paneles de refrigeración adicionales pueden disponerse sobre o en paralelo a al menos una de las paredes laterales. Al igual que los paneles de refrigeración mencionados anteriormente, estos paneles de refrigeración pueden diseñarse con un dimensionamiento básico.

En particular, la cámara de conexión también puede tener una pared inferior que se extiende paralela a la pared del recipiente de reactor a través de la cual atraviesan las secciones en forma de varilla de los elementos de alimentación de corriente en los respectivos pasos de pared, en cuyo caso los elementos descritos anteriormente se disponen entre la pared mencionada del recipiente de reactor y la pared inferior de la cámara de conexión. La pared inferior puede diseñarse al menos parcialmente como una pared hueca y configurarse para que el fluido de refrigeración mencionado o adicional fluya a través de esta.

En la presente invención, la refrigeración descrita, además del correspondiente dimensionamiento y diseño de los propios elementos de entrada de potencia, garantiza que en general se mantengan temperaturas suficientemente bajas, en particular para conectar elementos de contacto altamente conductores y/o flexibles. En particular, en coordinación con la inertización propuesta según la invención, puede aumentarse significativamente la seguridad operativa, ya que es posible evitar de forma fiable la situación en la que se superan las temperaturas críticas.

Según la invención, las secciones en forma de varilla de los elementos de alimentación de corriente son, como se ha mencionado, cada una guiada longitudinalmente de forma móvil en sus pasos de pared a través de la pared del recipiente de reactor. Una libertad de movimiento garantizada de este modo es particularmente ventajosa para el comportamiento mecánico de los tubos de reacción, que está dominado principalmente por la dilatación térmica de los tubos en varios decímetros durante la operación del reactor. Debido a la libertad de movimiento, se reduce la carga de flexión sobre los tubos de reacción que se produciría con una fijación rígida. Por otra parte, como también se menciona más adelante, los tubos de reacción pueden fijarse con un puente de estrella rígido al techo del reactor en la segunda región en el caso de calentamiento por corriente alterna, de manera que de esta forma se da una suspensión estable incluso en el caso de una movilidad longitudinal correspondiente de las secciones en forma de varilla de los elementos de entrada de potencia. Debido a su ventajoso dimensionamiento con una sección transversal de línea suficientemente alta, las secciones en forma de varilla de los elementos de entrada de potencia garantizan el guiado lateral seguro de los tubos de reacción. Por otra parte, como se ha mencionado, mediante la conexión en la cámara de refrigeración, en particular a través de elementos de contacto flexibles, los componentes que salen de la cámara de refrigeración al ambiente tienen ahora movimientos de compensación muy pequeños. La inertización según la invención simplifica este diseño, como se ha mencionado varias veces, ya que los propios pasos de pared no tienen que ser herméticos a los gases.

La presente invención puede usarse con tubos de reacción y reactores que se usan para agrietamiento con vapor y que tienen una pluralidad de curvas en U en el recipiente de reactor. Sin embargo, la invención también puede usarse en otros tipos de reactores, ya que se usan, por ejemplo, como se ha mencionado, para el reformado al vapor, en donde los tubos de reacción no tienen curvas en U en el recipiente de reactor. El reactor propuesto según la invención puede usarse para llevar a cabo cualquier reacción química endotérmica.

La invención también se refiere a un método para llevar a cabo una reacción química usando un reactor que tiene un recipiente de reactor y uno o más tubos de reacción, en donde uno o más elementos de entrada de potencia se guían al recipiente de reactor para el calentamiento eléctrico del uno o más tubos de reacción.

Según la invención, se usa un reactor en el que uno o más elementos de alimentación de corriente tienen cada uno una sección en forma de varilla y la sección en forma de varilla atraviesa, en un paso de pared, o las secciones en forma de varilla atraviesan, en los respectivos pasos de pared, a través de una pared del recipiente de reactor. Fuera del recipiente de reactor y adyacente a la pared del recipiente de reactor en el que se forman uno o más pasos de pared, hay una cámara de conexión en la que se proyectan una o más secciones en forma de varilla. Se proporcionan medios de alimentación de gas, que se configuran para aplicar un gas inerte a la cámara de conexión, y el uno o más pasos de pared con una o más secciones en forma de varilla recibidas longitudinalmente de manera móvil en el mismo son permeables a los gases de manera que al menos una porción del gas inerte alimentado a la cámara de conexión fluye hacia el recipiente de reactor.

En una realización especialmente preferida de la invención, se usa un reactor en el que un número de secciones de tubo de uno o más tubos de reacción atraviesan cada uno entre una primera área y una segunda área en el recipiente de reactor y en el que, para el calentamiento de las secciones de tubo, las primeras áreas se conectan eléctricamente a una o más conexiones de corriente de una fuente de corriente.

En esta realización, se usa un reactor que tiene, en la primera área, disposiciones de alimentación de corriente, cada una de las cuales se conectan eléctricamente a una sección de tubo o un grupo de las secciones de tubo y que cada una tiene uno de los elementos de alimentación de corriente que tienen una o más secciones en forma de varilla que atraviesan, en los respectivos pasos de pared, a través de una pared del recipiente de reactor. Una cámara de conexión, en la que se proyectan secciones en forma de varilla, se dispone fuera del recipiente de reactor y adyacente a la pared del recipiente de reactor a través de la cual las secciones en forma de varilla atraviesan sus pasos de pared. Las secciones en forma de varilla se reciben longitudinalmente de forma móvil en los pasos de pared. Los pasos de pared con las secciones en forma de varilla recibidas longitudinalmente de forma móvil en los mismos son permeables a los gases, y también, según la invención, se proporcionan medios que se configuran para aplicar un gas inerte a la cámara de conexión y dejar que el gas inerte fluya al menos parcialmente a través de los pasos de pared hacia el recipiente de reactor.

Para características y ventajas adicionales de un método correspondiente, en el que se usa ventajosamente un reactor según uno de los desarrollos de la invención anteriormente explicados, se hace referencia a las explicaciones anteriores.

La invención se explica en mayor detalle a continuación con referencia a las figuras adjuntas, que ilustran realizaciones de la presente invención con referencia a y en comparación con la técnica anterior.

Descripción de las figuras

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según una realización no según la invención.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según una realización de la invención.

La Figura 3 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según otra realización de la invención.

Las Figuras 4A y 4B muestran vistas parciales de reactores para realizar una reacción química según otra realización de la invención.

La Figura 5 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según otra realización de la invención.

La Figura 6 ilustra esquemáticamente principios del dimensionamiento de chimenea según una realización de la presente invención.

En las siguientes figuras, los elementos que se corresponden entre sí funcional o estructuralmente están indicados por símbolos de referencia idénticos y en aras de la claridad no se explican repetidamente. Si los componentes de los aparatos se explican a continuación, las explicaciones correspondientes también en cada caso se refieren a los métodos realizados con los mismos, y viceversa. La descripción de las figuras se refiere repetidamente al calentamiento por corriente alterna. Sin embargo, como se ha mencionado, la presente invención también es adecuada de la misma manera cuando se usa corriente directa para calentamiento. Se hace referencia en este contexto a las explicaciones anteriores.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según una realización no según la invención.

El reactor indicado con 300 en la presente descripción se configura para realizar una reacción química. Para este fin, comprende un recipiente 10 de reactor que, en particular, está aislado térmicamente y un tubo 20 de reacción, en donde un número de secciones de tubo del tubo 20 de reacción, cuyas secciones se denotan en la presente descripción con 21 solo en dos casos, en cada caso atraviesan entre una primera zona 11' y una segunda zona 12' en el recipiente 10 de reactor. El tubo 20 de reacción, que se explicará en mayor detalle a continuación con referencia a la Figura 2, se fija a un techo del recipiente de reactor o a una estructura de soporte con medios 13 de suspensión adecuados. En una región inferior, el recipiente de reactor puede tener, en particular, una combustión (no se ilustra). Se entiende que, en este caso y a continuación, se pueden proporcionar varios tubos de reacción en cada caso.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según la realización de la presente invención, el reactor se indica como un conjunto con 100.

Las zonas previamente designadas con 11' y 12' aquí toman la forma de regiones 11 y 12, en donde las secciones 21 de tubo para calentar las secciones 21 de tubo en las primeras regiones 11 pueden conectarse eléctricamente en cada caso a las conexiones de fase U, V, W de una fuente 50 de corriente alterna polifásica. No se ilustran los conmutadores y similares, así como el tipo específico de conexión.

En el desarrollo de la invención ilustrada aquí, las secciones 21 de tubo se conectan eléctricamente entre sí en las segundas regiones 12 por medio de un elemento 30 de conexión que está conectado integralmente al uno o más tubos 20 de reacción y se dispone dentro del recipiente 10 del reactor. También se puede conectar un conductor neutro al mismo.

En el reactor 100 ilustrado aquí, una pluralidad de secciones 21 de tubo de un tubo 20 de reacción (aunque se puede proporcionar una pluralidad de tales tubos 20 de reacción) se disponen, por lo tanto, lado a lado en el recipiente 10 de reactor. Las secciones 21 de tubo pasan entre sí a través de curvas en U 23 (solo se indican parcialmente) y se conectan a una sección 24 de alimentación y una sección 25 de extracción.

Un primer grupo de las curvas en U 23 (en la parte inferior en la figura) está dispuesto uno al lado del otro en la primera región 11 y un segundo grupo de las curvas en U 23 (en la parte superior en la figura) está dispuesto uno al lado del otro en la segunda región 12. Las curvas en U 23 del segundo grupo se forman en el elemento 30 de conexión, y las secciones 21 de tubo se extienden desde el elemento 30 de conexión en la segunda región 12 hasta la primera región 11.

En el contexto de la presente invención, el uso del elemento 30 de conexión es opcional, aunque ventajoso. Por otro lado, los desarrollos de la invención, que se explican a continuación, se refieren en particular al desarrollo de los medios para la entrada de potencia en la primera región 11. Esto último tiene lugar mediante el uso de elementos 41 de entrada de potencia, que se ilustran aquí de una manera altamente simplificada y de los cuales solo se designa uno.

Como se explica a continuación en particular también con respecto a las Figuras 4A y 4B, los elementos 41 de entrada de potencia se proyectan en una cámara 60 de conexión. Los elementos 41 de alimentación de corriente, más precisamente secciones en forma de varilla de los mismos, se reciben longitudinalmente de forma móvil en los pasos de pared correspondientes en una pared que separa el recipiente 10 de reactor y la cámara 60 de conexión, en donde el cierre hermético a los gases no resulta aquí. Como se ilustra con las flechas I (solo una flecha se marca en consecuencia), se proporciona un gas inerte, que se alimenta a la cámara 60 de conexión y pasa a través de los pasos de pared, en los que los elementos 41 de alimentación de corriente se reciben longitudinalmente de forma móvil, en el recipiente 10 de reactor. Para proporcionar y alimentar el gas inerte, se proporcionan medios de alimentación de gas adecuados, que se indican aquí con 80 de una manera altamente simplificada y que comprenden, por ejemplo, uno o más tanques de gas y líneas 81 correspondientes.

La Figura 3 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según la realización de la presente invención, que se indica como un conjunto con 200.

En el reactor 200, las secciones de tubo, aquí en contraste denotadas con 22, en cada caso comprenden una sección 22 de tubo que consiste en una pluralidad de tubos 20 de reacción, en donde las secciones 22 de tubo están dispuestas una al lado de la otra en el recipiente 10 de reactor de una manera no conectada fluídicamente y en cada caso se conectan a las secciones 24 de alimentación y las secciones 25 de extracción. En cuanto a los otros elementos, se hace referencia expresamente a las explicaciones anteriores con respecto a las figuras anteriores.

En el contexto de la presente invención, el uso del elemento 30 de conexión es nuevamente opcional, aunque ventajoso. Aquí también, los elementos 41 de entrada de potencia y la cámara 60 de conexión se ilustran de una manera muy simplificada. La alimentación del gas de inertización I tiene lugar aquí como se ha explicado sustancialmente anteriormente. Los elementos de entrada de potencia pueden tener una región 49 en forma de manguito, que se colocan en la primera región 11 alrededor de los tubos 20 de reacción o las secciones de tubo.

Las Figuras 4A y 4B muestran vistas parciales de reactores 100 con cámaras 60 de conexión según realizaciones de la presente invención en sección longitudinal (Figura 4A) y en sección transversal (Figura 4B); en la sección transversal (Figura 4B), solo se ilustran algunos elementos seleccionados. En particular, las Figuras 4A y 4B se simplifican en gran medida en la medida en que un número significativamente mayor de los elementos ilustrados en cada caso se pueden proporcionar en reactores reales.

Como se puede ver en particular en la Figura 4A, las secciones 43 en forma de varilla de los elementos de alimentación de corriente atraviesan, en los respectivos pasos 15 de pared, a través de la pared 14 del recipiente 10 del reactor. Cada una de las secciones 43 en forma de varilla se recibe longitudinalmente de forma móvil aquí, como se ha mencionado varias veces, y no hay cierre hermético a los gases en los pasos 15 de pared. La cámara 60 de conexión, en la que se proyectan secciones 43 en forma de varilla, se dispone fuera del recipiente 10 de reactor y adyacente a la pared 14 del recipiente 10 de reactor a través de la cual las secciones 43 en forma de varilla atraviesan sus pasos 15 de pared. Dado que no se forma ningún cierre hermético a los gases a los pasos 15 de pared, el gas de inertización que se alimenta a la cámara de conexión a través de aberturas 82 o boquillas adecuadas, como se ilustra mediante las flechas I1, puede fluir hacia el recipiente de reactor, como se ilustra mediante las flechas I2. Como se ilustra mediante las flechas I3 en la Figura 4B, el gas inerte también puede alimentarse lateralmente hacia la cámara 60 de conexión.

Los paneles 61 de refrigeración pueden proporcionarse en la cámara 60 de conexión y pueden disponerse como se puede ver en particular en la Figura 4B. Un fluido de refrigeración puede fluir a través de ellos y puede disponerse entre al menos dos o entre al menos dos grupos de las secciones 43 en forma de varilla que se proyectan en la cámara 60 de conexión.

La cámara 60 de conexión tiene paredes laterales 62 que cada una se extiende perpendicularmente a la pared 14 del recipiente 10 de reactor a través de la cual atraviesan las secciones 43 en forma de varilla y, como se puede ver en la Figura 4B y como se muestra por separado en la Figura 4A, uno o más paneles 63 de refrigeración adicionales también pueden disponerse en al menos una de las paredes laterales 62.

La cámara 60 de conexión tiene una pared inferior 64, que se muestra en la Figura 4A y se extiende paralela a la pared 14 del recipiente 10 de reactor a través de la cual se extienden las secciones 43 en forma de varilla; la pared inferior 64 está formada, al menos en una sección, como una pared hueca y también puede configurarse de manera similar para que un fluido de refrigeración fluya a través de ella. La cámara 60 de conexión está diseñada sin dispositivos para proporcionar convección forzada en una atmósfera 65 de gas que rodea los paneles 61 de refrigeración y las secciones 43 en forma de varilla.

En la cámara 60 de conexión, los elementos de conexión flexibles ilustrados como cables trenzados 66 en la Figura 4A están conectados a las secciones 43 en forma de varilla y están fijados, en extremos no conectados a las secciones 43 en forma de varilla, a elementos 67 de contacto rígidos, que están dispuestos de manera inmóvil en la cámara 60 de conexión y están sujetos aquí en receptáculos aislados y herméticos a los gases en el fondo 64 (sin una designación más detallada).

La Figura 5 ilustra esquemáticamente un reactor para realizar una reacción química según otra realización de la invención en extensión a la ilustración en las figuras anteriores; los elementos ya explicados en la Figura 2 no se ilustran de nuevo. Todos estos elementos pueden ser parte del reactor ilustrado en la Figura 5. En la Figura 5, en particular, el recipiente 10 de reactor y la cámara 60 de conexión se muestran de una manera muy simplificada.

Como se ilustra aquí, el recipiente 10 de reactor se conecta, a través de una salida predeterminada 71, a una chimenea 70, que tiene un aislamiento adecuado 72 en una región contigua al recipiente 10 de reactor. La chimenea 70 puede tener una altura h en relación con el suelo de, por ejemplo, 20 a 50 metros para poder disipar hidrocarburos que escapan a una ubicación segura en el caso de accidente. También se puede proporcionar una denominada junta 74 de velocidad, como puede ser uno o más sensores para detectar un contenido de oxígeno y/o hidrocarburo en el gas de chimenea. Opcionalmente, en la región de la salida de chimenea, los dispositivos de ignición o quemadores 73 de piloto pueden instalarse adicionalmente para evitar al menos parcialmente el escape de hidrocarburos no quemados en la atmósfera en el caso de un desastre.

La Figura 6 ilustra esquemáticamente los principios del dimensionamiento de chimenea según una realización de la presente invención en forma de un gráfico, en el que un contenido de oxígeno en porcentaje se representa en la abscisa y una velocidad de aumento del volumen relacionado con la reacción en m3/s se representa en las ordenadas. Un gráfico 601 representa la relación ya explicada anteriormente con referencia a la tabla. Una línea discontinua 602 indica valores requeridos para un aumento de presión máximo de 20 mbar en el caso de un diámetro de chimenea de 500 mm; una línea discontinua 603 indica valores correspondientes en el caso de un diámetro de chimenea de 900 mm.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   i.Un reactor (100, 200) para realizar una reacción química, que tiene un recipiente (10) de reactor y uno o más tubos (20) de reacción, en donde uno o más elementos (41) de alimentación de corriente se conduce o conducen al recipiente (10) de reactor para calentar eléctricamente el uno o más tubos (20) de reacción,caracterizado porque

   -el uno o más elementos (41) de alimentación de corriente tiene o tienen una o cada sección (43) en forma de varilla, y la sección o secciones (43) en forma de varilla se extiende o extienden a través de una pared (14) del recipiente(10) de reactor en uno o cada paso (15) de pared, -fuera del recipiente (10) de reactor y posteriormente a la pared (14) del recipiente (10) de reactor en el que el paso o pasos (15) de pared está diseñado o están diseñados, hay una cámara (60) de conexión en la que se proyecta o proyectan la sección o secciones (43) en forma de varilla, -se proporcionan medios (80-82) de alimentación de gas, que se configuran para aplicar gas inerte a la cámara (60) de conexión, y

   -el(los) paso(s) (15) de pared con la(s) sección(es) (43) en forma de varilla recibidas en la misma de una manera móvil longitudinalmente están diseñadas para ser permeables a los gases de manera que al menos una porción del gas inerte alimentado a la cámara (60) de conexión fluye hacia el recipiente (10) de reactor.
2. 2. El reactor (100, 200) según la reivindicación 1, en donde las secciones (21, 22) de tubo del uno o más tubos (20) de reacción se extienden cada una entre una primera área (11) y una segunda área (12) en el recipiente (10) de reactor, y las secciones (21,22) de tubo en la primera área (11) se conectan cada una eléctricamente o se pueden conectar eléctricamente a conexiones de corriente (U, V, W) de una fuente (50) de corriente para calentar eléctricamente las secciones (21, 22) de tubo, en donde las disposiciones (40) de alimentación de corriente se proporcionan en la primera área (21,22), a los que en cada caso está conectado eléctricamente uno o en cada caso un grupo de los trayectos (21, 22) de tubería, en donde las disposiciones (40) de alimentación de corriente tienen cada una uno de los elementos (41) de alimentación de corriente con las porciones (43) en forma de varilla, que en cada caso se extienden en los pasos (15) de pared a través de una pared (14) del recipiente (10) de reactor.
3. 3. El reactor (100, 200) según la reivindicación 1 o 2, en donde el medio (80-82) de alimentación de gas está configurado para proporcionar como el gas inerte, un gas o mezcla de gases que tiene nitrógeno, dióxido de carbono y/o argón en un contenido superatmosférico respectivo.
4. 4. El reactor (100, 200) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el recipiente (10) de reactor y la cámara (60) de conexión se envuelven conjuntamente de manera hermética a los gases excepto por una o más salidas predeterminadas (71).
5. 5. El reactor (100, 200) según la reivindicación 4, en donde la una o más salidas objetivo (71) se conecta o se conectan a una o más chimeneas (70).
6. 6. El reactor (100, 200) según la reivindicación 5, en donde los medios (80-82) de alimentación de gas se configuran para ajustar un contenido máximo de oxígeno en el recipiente (10) de reacción y/o la cámara (60) de conexión basado en un dimensionamiento de la una o más chimeneas (70).
7. 7. El reactor (100, 200) según la reivindicación 6, en donde el medio (80-82) de alimentación de gas está configurado para controlar una cantidad del gas inerte basado en una medición de oxígeno en la una o más chimeneas (70).
8. 8. El reactor (100, 200) según la reivindicación 7, que tiene medios configurados para inhibir una operación de reacción que implica la adición de hidrocarburos a los tubos de reacción cuando el contenido de oxígeno medido excede un contenido de oxígeno objetivo.
9. 9. El reactor (100, 200) según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, que tiene medios configurados para inhibir una operación de reacción con adición de hidrocarburos a los tubos de reacción cuando una presión en el recipiente (10) de reactor y/o un contenido de hidrocarburos en la chimenea (70) excede un valor predeterminado.
10. 10. El reactor (100, 200) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde se proporcionan paneles (61) de refrigeración en la cámara (60) de conexión, a través de los cuales puede fluir un fluido de refrigeración, y que se disponen entre al menos dos o entre al menos dos grupos de las secciones (43) en forma de varilla que se proyectan en la cámara (60) de conexión.
11. 11. Un método para realizar una reacción química usando un reactor (100, 200) que tiene un recipiente (10) de reactor y uno o más tubos (20) de reacción, en donde uno o más elementos (41) de alimentación de corriente se conduce o conducen al recipiente (10) de reactor para calentar eléctricamente el uno o más tubos (20) de reacción,caracterizado porquese usa un reactor (100, 200) en el que

    -el uno o más elementos (41) de alimentación de corriente tiene o tienen una sección (43) en forma de varilla o cada una tiene una sección (43) en forma de varilla y la varilla o secciones (43) en forma de varilla atraviesa o atraviesan un paso (15) de pared o un paso (15) de pared a través de una pared (14) del recipiente (10) de reactor,

    -fuera del recipiente (10) de reactor y posteriormente a la pared (14) del recipiente (10) de reactor en el que el paso o pasos (15) de pared está diseñado o están diseñados, hay una cámara (60) de conexión en la que se proyecta o proyectan la sección o secciones (43) en forma de varilla, -se proporcionan medios (80-82) de alimentación de gas, que se configuran para aplicar gas inerte a la cámara (60) de conexión, y

    -el(los) paso(s) (15) de pared con la(s) sección(es) (43) en forma de varilla recibidas en la misma de una manera móvil longitudinalmente están diseñadas para ser permeables a los gases de manera que al menos una porción del gas inerte alimentado a la cámara (60) de conexión fluye hacia el recipiente (10) de reactor.

    El método según la reivindicación 11, en donde se usa un reactor en el que las trayectorias (21,22) de tubería de la una o más tuberías (20) de reacción se extienden cada una entre una primera área (11) y una segunda área (12) en el recipiente (10) del reactor, y en donde las trayectorias (21, 22) de tubería en la primera área (11) se conectan eléctricamente a las conexiones de corriente (U, V, W) de una fuente (50) de corriente, en donde las disposiciones (40) de alimentación de corriente se proporcionan en la primera área (11), a la que las disposiciones (40) de alimentación de corriente en cada caso uno o en cada caso un grupo de las trayectorias (21, 22) de tubería están conectados eléctricamente, y que en cada caso tienen uno de los elementos (41) de alimentación de corriente con secciones (43) en forma de varilla, que en cada caso se extienden en pasos (15) de pared a través de una pared (14) del recipiente (10) de reactor.