MX2008011770A - Reactor intercambiador de combustion interna para reaccion endotermica en lecho fijo. - Google Patents

Reactor intercambiador de combustion interna para reaccion endotermica en lecho fijo.

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MX2008011770A
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Fabrice Giroudiere
Beatrice Fischer
Jerome Colin
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Abstract

La invención se refiere a un reactor intercambiador (1) que comprende: -un recinto (2) -los medios de distribución de una carga a través de una zona catalítica en el lecho fijo (10), -los medios de recolección (6) del efluente proveniente de la zona catalítica (10), -los medios de calentamiento de la zona catalítica (10), en la cual los medios de recolección (6) incluyen conductos que atraviesan la zona catalítica (10) de lado a lado, estando repartidos los conductos en la zona catalítica e intercalados entre los medios de calentamiento, y en la cual los medios de calentamiento de la zona catalítica están contenidos en las envolturas o fundas (8) en parte sumergida en la zona catalítica (10), las envolturas (8) están abiertas en uno de sus extremos y cerradas en el otro, estando fijado el extremo abierto a una placa superior tubular (21) que delimita la cámara de recolección (19) situada por arriba de la zona catalítica (10), los medios de calentamiento que incluyen al menos una zona de combustión (13) situada en proximidad de la zona catalítica, los medios de alimentación de la zona de combustión (13) en mezcla gaseosa oxidante (15) y un combustible gaseoso (17), y los medios de evacuación de los efluentes gaseosos provenientes de la combustión (14).

Description

REACTOR INTERCAMBIADOR DE COMBUSTION INTERNA PARA REACCION ENDOTERMICA EN LECHO FIJO DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención se refiere al dominio de los reactores destinados para efectuar reacciones de vapo-reformación a partir de cargas de hidrocarburos con miras a la producción de una mezcla de hidrógeno y de monóxido de carbono denominada gas de síntesis. De manera más precisa, la presente invención se refiere a la tecnología de los reactores que ponen en operación los medios optimizados de control de intercambios térmicos para las reacciones endotérmicas y más particularmente para las reacciones de vapo-reformación . La vapo-reformación es el procedimiento principal de producción de hidrógeno o de gas de síntesis constituido de hidrógeno y de monóxido de carbono, a partir de una carga hidrocarbonada y de vapor de agua. La carga hidrocarbonada está compuesta de hidrocarburos ligeros tales como el gas natural, los gases de refinería, el GPL, y los naftas ligeros, y más particularmente el metano, en mezcla con vapor de agua. En el caso del metano, la reacción de vapo-reformación puesta en operación es la siguiente : CH4 + H20 - CO + 3H2 Ref.: 195723 La reacción de vapo-reformación es una reacción química fuertemente endotérmica (??°298 = 206 kJ/mol) que necesita por lo tanto un aporte de calor externo importante.
Estado de la técnica Los reactores que ponen en operación las reacciones catalíticas endotérmicas para la producción de hidrógeno a partir de la carga hidrocarbonada , son bien conocidos en la técnica anterior. El documento US 4 692 306 describe un reactor intercambiador de vapo-reformación que incluye un medio de calentamiento situado en el centro de una zona catalítica anular, de dimensión reducida. Es claro que este reactor está destinado a las unidades de tamaño pequeño. Esta tecnología de reactor intercambiador está por lo tanto excluida para las aplicaciones industriales de gran capacidad. El documento US 5 565 009 describe un reactor intercambiador de vapo-reformación en lecho fijo calentado por tubos dobles ocultos en el lecho, en los cuales se realiza una combustión. La carga penetra al nivel del extremo superior del reactor en el lecho catalítico donde tiene lugar la reacción de vapo-reformación, gracias al calor de la combustión transferido por la radiación al medio de reacción. Este reactorno permite una optimización de los intercambios térmicos entre los diferentes fluidos como lo permite la presente invención. El documento US 3 909 299 describe un reactor en el cual se opera una reacción de vapo-reformación, siendo permitida la reacción por un aporte de calor proporcionado por un quemador alimentado en combustible y en hidrógeno, y provisto de boquillas que permiten el paso del flujo de aire caliente generado en una cámara de combustión que rodea los compartimientos de reactor que contiene el lecho catalítico. El reactor de acuerdo al documento US 3 909 299 permite la generación de calor en la cámara de combustión y su distribución alrededor de los compartimientos del reactor que contiene el lecho catalítico. Esta configuración no permite una distribución uniforme del calor en el seno de las zonas catalíticas . El documento EP 1 505 036 describe un reactor en el cual es producido el hidrógeno. El reactor contiene un solo quemador sumergido en una zona catalítica cilindrica, siendo evacuado los gases de la combustión en el espacio anular 4A-4B Después de la reacción en la zona catalítica cilindrica calentada por el quemador, el efluente gaseoso proveniente de la reacción es recolectado y evacuado hacia un espacio anular externo de la zona catalítica. El documento EP 1 516 663 describe un reactor en el cual la carga es vaporizada por el calor desprendido por la combustión del carburante y del aire que penetra en el recinto del reactor, estando la zona de combustión externa al lecho catalítico. Los gases de la combustión son igualmente utilizados para calentar el lecho catalítico. El documento US 4 504 447 describe un reactor de reformación provisto de un quemador externo a la zona catalítica situada en el interior de un tubo del tipo tubo de bayoneta, siendo calentado el quemador de manera para que los gases de la combustión circulen en un conducto que rodea la zona catalítica. Esta configuración no permite una distribución uniforme del calor en el seno de la zona catalítica . Un objetivo de la invención es resolver los inconvenientes del estado de la técnica y proporcionar una tecnología novedosa de reactor, y "más particularmente un reactor que presenta una estructura interna particular en la cual es aportado el calor necesario para la reacción endotérmica, en el interior del reactor, por una serie de intercambio de calor radiante y/o convectivo. En el marco de la reacción de la vapo-reformación muy fuertemente endotérmica, es necesario transferir a la carga (un hidrocarburo y el vapor de agua) así como a la zona de reacción que contiene la zona catalítica, la energía térmica requerida para este servicio. Conviene pues colocar las superficies de intercambios consecuentes en contacto con el catalizador: la solución usual descrita en la técnica anterior consiste en compartimentalizar la zona catalítica en un espacio estrecho caracterizado por un pequeño volumen catalítico y una superficie de intercambio térmico importante. Típicamente, se coloca el catalizador en una configuración tubular (tubo simple o doble tubo concéntrico (denominado tubo de bayoneta)) o bien entre dos placas aproximadas, el espaciamiento característico de una zona catalítica es del orden de una decena de centímetros. En estas configuraciones, la capacidad de conversión permitida en este espacio, es limitada. Sería por otra parte ilusorio querer realizar los reactores cambiando la escala de los conceptos unitarios. Se puede por lo tanto aumentar la capacidad dentro de estos dispositivos multiplicando el número de zonas catalíticas idénticas, pero separadas que se ensamblan en un recinto único. Se notará en este caso que estos reactores son más frecuentemente ensamblajes de reactores elementales calentados por el exterior. De manera contraria, las presentes investigaciones han permitido encontrar una alternativa a los diferentes dispositivos permitiendo mantener una sola zona catalítica continua, es decir una zona cargable y descargable de una sola vez . El reactor intercambiador de acuerdo a la invención presenta una única zona catalítica continua, en la cual el calor es generado y distribuido en la zona catalítica, de preferencia única por los medios de calentamiento y los medios de recolección del efluente, diferentes y repartidas en la zona catalítica. La invención se refiere a un reactor intercambiador (1) que incluye: un recinto (2) los medios de distribución de una carga a través de una zona catalítica en el lecho fijo (10), los medios de recolección (6) del efluente proveniente de la zona catalítica (10), los medios de calentamiento de la zona catalítica (10), en la cual los medios de recolección (6) incluyen conductos que atraviesan la zona catalítica (10) de lado a lado, estando repartidos los conductos en la zona catalítica e intercalados entre los medios de calentamiento, y en la cual los medios de calentamiento de la zona catalítica están contenidos en las envolturas o fundas (8) en parte sumergida en la zona catalítica (10), las envolturas (8) están abiertas en uno de sus extremos y cerradas en el otro, estando fijado el extremo abierto a una placa superior tubular (21) que delimita la cámara de recolección (19) situada por arriba de la zona catalítica (10), los medios de calentamiento que incluyen al menos una zona de combustión (13) situada en proximidad de la zona catalítica, los medios de alimentación de la zona de combustión (13) en mezcla gaseosa oxidante (15) y un combustible gaseoso (17), y los medios de evacuación de los efluentes gaseosos provenientes de la combustión (14). Al menos dos medios de recolección (6) pueden estar repartidos en una sola y única zona catalítica en lecho fijo, e intercaladas entre al menos dos medios de calentamiento. Los medios de distribución de la carga pueden incluir una placa tubular inferior perforada, donde las perforaciones son prolongadas por elementos tubulares denominados tubos de carga. Los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica (10) en lecho fijo pueden estar constituidas de placas perforadas horizontales truncadas (24), y de una placa perforada superior no truncada (26), permitiendo las perforaciones el paso de los medios de recolección (6) del efluente. Las placas perforadas horizontales truncadas (24) y la placa perforada superior truncada (26) pueden ser colocadas en la zona inferior inerte (10c) para formar un sistema de laberintos. La placa tubular inferior perforada puede ser sostenida por un lecho de esferas inertes. La zona catalítica puede comprender al menos una zona inerte inferior situada sobre la placa tubular inferior. La zona inerte inferior puede tener un espesor gue corresponde sensiblemente a la longitud de los tubos de carga. Los conductos que recolectan el efluente proveniente de la zona catalítica pueden estar situados entre una cámara de recolección situada corriente debajo de la zona catalítica y los medios de evacuación del efluente. Los conductos que recolectan en efluente proveniente de la zona catalítica pueden atravesar la placa tubular inferior en el espacio interno de los tubos de carga. Los conductos que recolectan el efluente proveniente de la zona catalítica pueden incluir sobre su pared externa, aletas para aumentar la superficie de contacto de la zona catalítica . Las envolturas pueden incluir sobre su pared externa aletas para aumentar la superficie al contacto de la zona catalítica . Los medios de calentamiento pueden ser constituidos por las siguientes piezas co-axiales: un tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, que desemboca en la envoltura sensiblemente al nivel superior de la zona catalítica, un medio de distribución del combustible denominado tubo de combustible conectado en uno de sus extremos al medio de alimentación en combustible y situado al interior del tubo de alimentación en mezcla gaseosa oxidante, y que desemboca sensiblemente al mismo nivel.
La zona de combustión puede estar situada en la envoltura (8) al nivel del extremo superior de la zona catalítica ( 10 ) . En este caso, los medios de calentamiento pueden incluir un tubo de recirculación del efluente gaseoso proveniente de la combustión, abierto en sus dos extremos y situado en la envoltura corriente abajo de la zona de combustión . Los medios de calentamiento pueden igualmente estar constituidos por las piezas co-axiales siguientes: un tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, que desemboca en la envoltura sensiblemente al nivel del fondo de las envolturas, un medio de distribución de combustible denominado tubo de combustible conectado en uno de los extremos al medio de alimentación de combustible, situado en el interior del tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, y que se prolonga sensiblemente hasta el fondo de las envolturas, el tubo de combustible incluye al menos una porción de pared porosa. Las perforaciones realizadas en la pared de los tubos de combustible (112) pueden definir varias zonas de combustión (113) repartidas longitudinalmente de la pared de tubos de combustible (112) sumergida en la zona catalítica Los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante pueden ser rellenados sobre toda su altura y hasta el extremo superior de la zona catalítica, con un catalizador de oxidación . Los medios de calentamiento pueden igualmente estar constituidos por: un tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, que desemboca en la envoltura sensiblemente al nivel del fondo de las envolturas, un catalizador de oxidación en el interior y sobre al menos una porción de la altura de los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, a la derecha de la zona catalítica y colocado corriente abajo del tubo de distribución de combustible. Un fluido de enfriamiento puede ser inyectado en la cámara de recolección del efluente proveniente de la zona catalítica . La placa tubular perforada superior puede estar constituida de doble pared, de manera para permitir la circulación de un fluido de enfriamiento en el espacio interno La zona de combustión (13) puede estar situada en el seno de la zona catalítica (10) . El reactor intercambiable puede ser utilizado para la reacción de vapo-reformación . La figura 1 muestra una vista en corte siguiendo un eje BB' del reactor intercambiador ilustrado en la figura 1. La figura 2 muestra una vista longitudinal en corte siguiendo el eje AA' del reactor intercambiador de acuerdo a la invención en su versión de base. La figura 3 muestra una vista longitudinal en corte del reactor intercambiador de acuerdo a la invención, en una variante en donde la inyección del combustible es repartida sobre todo a la altura de las envolturas. La figura 4 muestra una vista longitudinal en corte del reactor intercambiador de acuerdo a la invención, en una variante en donde la combustión en las envolturas es realizada sobre un catalizador de oxidación. Las figuras 5a y 5b muestran una vista longitudinal en corte de la parte superior del reactor intercambiador en las variantes donde es puesto en operación un sistema de enfriamiento . La figura 6 muestra una vista longitudinal en corte siguiendo el eje AA' del reactivo intercambiador de acuerdo a la invención, en una variante donde la placa tubular inferior perforada es sostenida por un lecho de esferas inertes. La figura 7 ilustra en una vista longitudinal en corte siguiendo el eje AA' del reactor intercambiador de acuerdo a la invención, una variante de los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica en lecho fijo.
La figura 8 muestra una vista en corte siguiendo un eje BB' de los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica en lecho fijo del reactor intercambiador ilustrado en la figura 7. La figura 1 es una vista en corte del reactor de acuerdo a la invención ilustrado en la figura 2 siguiendo un eje BB' . Los medios de recolección (406) del gas de síntesis producido son repartidos en la zona catalítica (410) y son intercalados entre los medios de calentamiento de manera para que los intercambios de calor entre la carga y el gas de síntesis producidos sean homogéneos. Esta configuración del reactor de acuerdo a la invención permite pues una distribución uniforme del calor en la zona catalítica. Las envolturas (408) contienen los tubos de re-circulación (409) del efluente gaseoso proveniente de la combustión. El reactor intercambiador (1) es esquematizado en la figura 2. Este comprende un recinto cilindrico (2) siguiendo el eje AA' completamente recubierta sobre su superficie inferior por un material refractario aislante (no representado en la figura ) . El reactor intercambiador (1) comprende en su recinto (2) , una zona catalítica (10) que reposa en la parte inferior del reactor sobre una placa tubular (4) perforada inferior, fijada de manera hermética al recinto del' reactor. Esta zona catalítica (10) se descompone en tres capas colocadas una sobre la otra. Una zona catalítica (10a) Una zona catalítica media (10b) Una zona inerte inferior (10c) Este recinto comprende: un medio de alimentación (3) de carga hidrocarbonada , una placa tubular perforada inferior (4) que permite el paso de la carga hidrocarbonada a través de la zona catalítica, en los elementos tubulares situados en la prolongación de las perforaciones y empalmado a la superficie de la placa. Los elementos tubulares, denominados tubo de carga (5), son de longitud sensiblemente igual al espesor de la zona inerte inferior. La placa tubular perforada inferior (4) y los elementos tubulares constituyen los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica. una cámara de recolección (19) del efluente proveniente de la zona catalítica situada por arriba de la zona catalítica, la cámara de recolección (19) está obturada por una placa tubular superior (21) fijada de manera hermética al recinto del reactor. los medios de recolección (6) del efluente proveniente de la zona catalítica, que atraviesan de lado a lado la zona catalítica (10), los medios de recolección (6) están constituidos de conductos que ponen en comunicación la cámara de recolección (19) con un medio de evacuación (18) del efluente proveniente de la zona catalítica . la placa tubular superior (21) que opera la cámara de recolección (19) del efluente proveniente de la zona catalítica presenta orificios en los cuales son fijadas de manera hermética las envolturas o fundas (8), las envolturas (8) que se hunden en la zona catalítica (10) y más particularmente en la zona catalítica activa superior (10a). La envoltura (8) está abierta en uno de los extremos y cerrada en el otro, el extremo abierto está fijado a la placa tubular (21) y se desemboca en el espacio situado entre la placa tubular (21) y la placa tubular (20), y el extremo cerrado está hundido en la zona catalítica activa. El espacio situado entre la placa tubular (21) y la placa tubular (20) permite la recolección del efluente gaseoso proveniente de la combustión y la evacuación de este efluente por el medio de evacuación (14). en el interior de estas envolturas (8) están colocados los medios de calentamiento de la zona catalítica de acuerdo a varias variantes, los medios de calentamiento son alimentados por un medio de alimentación (15) en mezcla gaseosa oxidante, y un medio de alimentación (17) de combustible gaseoso.
De acuerdo a una primera modalidad de realización ilustrada en la figura 2, los medios de calentamiento de la zona catalítica (10) están constituidos por las piezas coaxiales siguientes: un tubo de alimentación (11) de mezcla gaseosa oxidante, abierto en sus dos extremos, un extremo abierto está fijado a la placa tubular (20) y desemboca en el espacio recolector de la mezcla gaseosa oxidante (22), y el otro extremo abierto está hundido en la envoltura (8) hasta el nivel del extremo superior de la zona catalítica (10) . un medio de distribución de combustible constituido por un tubo denominado tubo de combustible (12), conectado en uno de sus extremos al medio de alimentación del combustible (17) situado en el interior del tubo de alimentación (11) de mezcla gaseosa oxidante, y sensiblemente de igual dimensión. El extremo inferior del tubo de alimentación (11) de mezcla gaseosa oxidante, y el extremo inferior del tubo de combustible, que desemboca sobre una zona de combustión (13), es decir sobre una zona donde la reacción de combustible se produce. La zona de combustión (13) se sitúa en la envoltura (8) al nivel del extremo superior de la zona catalítica ( 10 ) . un tubo de re-circulación (9) del efluente gaseoso proveniente de la combustión, abierto en sus dos extremos, situado en la envoltura (8) corriente abajo de la zona de combustión ( 13 ) . La figura 3 ilustra otra variante más de los medios de calentamiento en los cuales los tubos de alimentación (111) de mezcla gaseosa oxidante, que contienen los tubos de combustible (112) de igual dimensión y cerrados en su extremo inferior, se hunden hasta el fondo de las envolturas (108) . Los tubos de combustible (112) presentan una pared hermética en su parte superior no sumergida en la zona catalítica (110) y una pared porosa en su parte inferior sumergida en la zona catalítica (110) . La porosidad es obtenida ya sea por los orificios perforados en la pared de los tubos de combustible (112) , o bien utilizando directamente un material poroso del tipo sinterizado, espuma metálica o espuma de cerámica para realizar los tubos. Las perforaciones realizadas en la pared de los tubos de combustible (112) definen varias zonas de combustión (113) repartidas longitudinalmente de la pared de los tubos de combustible (112) sumergida en la zona catalítica (110) . La pluralidad de zonas de combustión permite obtener localmente una dilución muy grande y por consecuencia una temperatura de combustión menos importante. La figura 4 ilustra una variante de los medios de calentamiento, idéntica a la variante precedente, con la diferencia de que se realiza en estos medios de calentamiento una combustión catalítica. De acuerdo a una modalidad de realización particular ilustrada en 223c) de la figura 4, se realiza una combustión catalítica sin flama colocando un catalizador de oxidación en el interior y sobre todo la altura de los tubos de alimentación (211) de mezcla gaseosa oxidante, sumergida en la zona catalítica (210) . De acuerdo a la modalidad de realización ilustrada en 223b), el tubo de alimentación (211) de mezcla gaseosa oxidante se hunden hasta el fondo de la envoltura (208) y contiene el tubo de combustible (212) que es acortado con relación a la variante ilustrada en 223c) , y en donde el extremo inferior abierto desemboca al nivel del extremo superior del lecho catalizador de oxidación (223) . De acuerdo a esta variante, el lecho catalizador de oxidación es colocado en el interior del tubo de alimentación (211) de mezcla gaseosa oxidante, al nivel del extremo superior de una zona catalítica (210), y que ocupa toda la sección. La modalidad de realización particular ilustrada en 223a) es idéntica a la modalidad de realización ilustrada en 223b) , con la diferencia de que el lecho de catalizador de oxidación (223) está repartido sobre toda la altura sumergida del tubo de alimentación (211) de mezcla gaseosa oxidante, y ocupa toda la sección. Las figuras 5 presentan realizaciones de inyección de un fluido de enfriamiento en la parte superior del reactor intercambiador (301) . El objetivo de esta inyección es esencialmente el de enfriar la placa tubular (321) obturando la cámara de recolección (319) del efluente proveniente de la zona catalítica, en el caso donde el intercambio térmico entre el efluente gaseoso proveniente de la combustión y la mezcla gaseosa oxidante longitudinalmente de la pared del tubo de combustión (311) sería insuficiente para abatir la temperatura del efluente gaseoso proveniente de la combustión, a una temperatura admisible por la placa tubular (321) . La figura 5a pone en operación una variante en la cual una inyección directa del fluido de enfriamiento es realizada bajo la placa tubular (321) . El fluido de enfriamiento se mezcla con el efluente proveniente de la zona catalítica (310) y es evacuado del recinto del reactor intercambiador por los tubos que constituyen los medios de recolección (306) del efluente proveniente de la zona catalítica . La figura 5b pone en operación otra variante más en la cual la placa tubular perforada (321) está constituida de doble pared (321) (326) dejando pasar las envolturas (308) . La placa tubular perforada inferior de doble pared (321) y (326) forman un espacio cerrado que incluye un medio de inyección de fluido de enfriamiento (324), y un medio de evacuación (325) de este mismo fluido después del intercambio de calor. La figura 6 ilustra una modalidad de realización particular del reactor de acuerdo a la invención en el cual la placa tubular inferior perforada (4) es sostenida por un lecho de esferas inertes que rellenan el espacio recolector (23) de la mezcla de carga hidrocarbonada y de vapor de agua. El espacio recolectado (23) es obturado por un distribuidor (25) que tiene por función distribuir la mezcla de carga hidrocarbonada y de vapor de agua, de manera homogénea en el interior del espacio recolector (23) y de mantener el lecho de esferas inertes en el interior de este espacio recolector (23) La placa tubular inferior perforada (4) tiene por lo tanto por función la de impedir la carga que va a circular en los tubos de carga (5) alrededor de los medios de recolección (6) y no una función de sostén de los tubos de carga (5) y de la zona catalítica (10) en lecho fijo. La placa tubular inferior perforada (4) puede ser por ejemplo acuñada o calzada sobre un anillo de soporte fijada a la pared interna del recinto, no representado en la figura. La placa tubular inferior perforada (4) puede ser igualmente mantenida simplemente en posición por las esferas inertes que rellenan el espacio recolector (23) y la zona catalítica (10) de lecho fijo cargado por arriba. Los tubos de carga (5) pueden ser acuñados sobre la placa tubular inferior perforada (4), manteniéndolos en posición perpendicular a la placa tubular inferior perforada (4) que es asegurada por la zona catalítica (10) en lecho fijo. El lecho de esferas inertes que rellenan el espacio recolector (23) forma una zona (lOd) que favorece la homogeneización de la distribución de la carga en el espacio recolector (23) . El lecho de esferas inertes que constituyen la zona (lOd) está constituido por ejemplo de las esferas de alúmina. El lecho de esferas inertes que rellenan el espacio recolector (23) forma una zona (lOd) que es únicamente representada en la figura 6, pero puede ser igualmente representada en la figura 2 a la 5. La figura 7 ilustra una variante de los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica (10) en lecho fijo. En este caso, los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica (10) en lecho fijo están constituidas de placas perforadas horizontales truncadas (24) y de una placa perforada superior no truncada (26), las perforaciones permiten el paso de los medios de recolección (6) del efluente. Las placas perforadas horizontales truncadas (24) son colocadas en la zona inferior inerte (10c) para formar un sistema de laberintos y permitir una circulación de la carga en "zigzag" entre los medios de recolección (6) del efluente gaseoso . La placa perforada superior no truncada (26) , denominada placa de distribución, incluye los medios de distribución homogénea de la mezcla de carga hidrocarbonada y de vapor de agua en la zona catalítica (10), y un primer lecho en la zona inerte (10c) de manera para permitir la repartición del fluido sobre toda la superficie de la placa. El sistema de laberintos permite una circulación de izquierda a derecha de la mezcla de carga hidrocarbonada y de vapor de agua, más prolongada. La figura 8 ilustra una vista en corte siguiendo un eje BB' del sistema de laberintos de la figura 7. Se trata pues de placas perforadas horizontales truncadas (24), permitiendo a las perforaciones el paso de los medios de recolección (406) del efluente. Estas placas perforadas horizontales truncadas (424) permiten la circulación de izquierda a derecha de la mezcla de carga hidrocarbonada y de vapor de agua. Con el fin de proteger la placa tubular superior (21) de las temperaturas elevadas de la cámara de recolección (19), es igualmente posible recubrir la superficie de la placa tubular superior (21) en contacto con el efluente proveniente de la zona catalítica, de una pantalla térmica (27) representada en la figura 1. La pantalla térmica es elaborada de un material aislante tal como por ejemplo, un hormigón refractario o de cerámica. Esta pantalla térmica (27) es únicamente representada en la figura 1, pero puede ser representada en todas las figuras. Aunque la distribución del combustible sea asegurada por un único medio de alimentación de combustible (17), común a todos los tubos de combustible (12) de acuerdo a las figuras 2 a la 5, la invención no está limitada a esta modalidad de alimentación particular, siendo igualmente posible alimentar cada tubo de combustible (12) por un medio de alimentación independiente. Esta modalidad de realización particular, no representada en las figuras, permite el control de la combustión en cada medio de calentamiento, de manera independiente . Aunque se oriente verticalmente , en las variantes descritas anteriormente, la invención no está limitada a una modalidad de orientación particular. El recinto del reactor intercambiador es de forma cilindrica en las variantes descritas anteriormente, pero la invención no está limitada a esta forma de reactor. El recinto del reactor intercambiador puede ser de diferente sección. Las placas tubulares (4), (20) y (21) son fijadas de manera hermética a las paredes internas del recinto. Estas son de preferencia soldadas al recinto o empernadas con una junta de hermeticidad.
La placa tubular inferior perforada (4) puede ser fijada de manera hermética a las paredes internas del recinto de preferencia soldadas al recinto o empernada con una junta de hermeticidad. Los tubos de carga (5) pueden ser soldadas a la placa tubular inferior perforada (4) en la prolongación de las perforaciones . La placa tubular inferior perforada (4) puede igualmente ser acuñada sobre un anillo de soporte fijada a la pared interna del recinto. Los tubos de carga (5) pueden ser igualmente acuñados sobre la placa tubular inferior perforada (4). La placa tubular inferior perforada (4) puede igualmente ser simplemente mantenida en posición por las esferas inertes que rellenan el espacio recolector (23) y la zona catalítica (10) en lecho fijo cargado por arriba. El reactor intercambiador descrito anteriormente presenta una tecnología adaptada a todo tipo de reacción endotérmica. Esta está particularmente adaptada en el marco de la invención a la reacción de vapo-reformación .
Aplicación del dispositivo para la reacción de vapo-reformación En el caso donde el reactor intercambiador es utilizado para realizar una reacción de vapo-reformación , la carga hidrocarbonada comprende una mezcla de hidrocarburos ligeros tales como, por ejemplo, el gas natural, los gases de refinería, el GPL, las naftas ligeras y el biogas proveniente de la fermentación de desechos o la biomasa, tomados solos o en mezcla, con el vapor de agua, de preferencia una mezcla de metano y de vapor de agua en el caso donde la reacción endotérmica es la reacción de "reformación de metano en vapor" (Steam Methane Reforming, por su acepción en inglés), según la terminología anglosajona o de Vapo-Réformage du Méthane (por su acepción en francés) . En este caso, la zona catalítica en lecho fijo que rellena al menos parcialmente el recinto del reactor-intercambiador se descompone en tres zonas catalíticas colocadas una sobre las otras: - una zona inerte inferior en contacto con la placa tubular compuesta de un lecho de partículas inertes, una zona catalítica no media de pre-reformación , compuesta de un catalizador que puede ser idéntico o diferente de aquel utilizado en la zona catalítica activa de vapo-reformación, una zona catalítica superior de vapo-reformación que está compuesta de un catalizador clásico de vapo-reformación . En el caso donde la zona catalítica superior de vapo-reformación y la zona catalítica media de pre-reformación están compuestas del mismo catalizador, se trata de un catalizador clásico de vapo-reformación, que comprende 8 a 25% en peso, de un elemento del grupo VIII, de preferencia el níquel, 1 a 4% de potasa soportada sobre alúmina. En el caso donde la zona catalítica superior de vapo-reformación y la zona catalítica media de pre-reformación están compuestas de un catalizador diferente, el catalizador utilizado en la zona catalítica superior de vapo-reformación es aquel descrito anteriormente y el catalizador utilizado en la zona catalítica media de pre-reformación es un catalizador específico de pre-reformación que comprende 1 a 20% en peso de un elemento del grupo VIII, de preferencia el níquel, 0.4 a 5% en peso de potasio soportado por alúmina o aluminato de calcio. Las partículas inertes que constituyen la zona catalítica inerte están en general constituidas de alúmina bajo la forma de esferas. En la parte alta del reactor intercambiador, la mezcla de carga hidrocarbonada y de vapor de agua penetran el recinto por el medio de alimentación (3), atraviesa la placa tubular inferior (4) y penetra en la zona inerte inferior pasando en los tubos de carga (5) que atraviesan la zona. La mezcla de recalentamiento que circulan los tubos de carga colocados alrededor de los medios de recolección (6) de gas de síntesis producido, por intercambio de calor con el gas de síntesis que circula en el interior de los medios de recolección. Esta zona inerte inferior, no calentada por los medios de calentamiento constituye una primera zona de intercambio de calor. Esta permite un intercambio de calor por convección entre el flujo de carga hidrocarbonada y el flujo de gas de síntesis producido circulando a contracorriente. La mezcla precalentada de este modo penetra en la zona catalítica media de pre-reformación, delimitada por el extremo superior de la zona inerte y el extremo cerrado de la envoltura. Esta zona de pre-reformación es una zona de pre-tratamiento de la carga hidrocarbonada antes de su paso en la zona de reacción, que permite convertir al menos parcialmente la carga hidrocarbonada en gas de síntesis. La energía necesaria para esta reacción es aportada por la carga, ésta misma pre-calentada al nivel de la zona inerte inferior en los tubos de carga, pero igualmente por intercambio de calor con el gas de síntesis que circula en el interior de los tubos de gas de síntesis, al nivel de la zona catalítica media de pre-reformación . Esta zona de pre-reformación, no calentada por los medios de calentamiento, constituye una segunda zona de intercambio de calor. Esta segunda zona de intercambio de calor permite pre-calentar el flujo de carga hidrocarbonada que circula en la zona catalítica media de pre-reformación, y aportar la energía necesaria a la reacción de pre-reformación, enfriando siempre el flujo de gas de síntesis que circula contracorriente en los medios de recolección de gas de síntesis que atraviesan la zona catalítica. La puesta en operación, en el marco de la invención de una reacción de pre-reformación presenta un cierto interés: - las calorías contenidas en el gas de síntesis producido son utilizadas mejor puesto que el intercambio térmico permite no solamente pre-calentar la carga, sino igualmente convertirla. Esto permite delimitar la carga del reformador principal y permite una temperatura de ataque del reformador principal más importante para un riesgo de formación de coque equivalente. la pre-reformación permite igualmente convertir los componentes más pesados de la carga, lo que preserva el catalizador del reformador principal y da más flexibilidad a la instalación en cuanto a la naturaleza de la carga a tratar. El efluente producido en la zona media de pre-reformación penetra en seguida en la zona catalítica superior constituida de un catalizador de vapo-reformación y remonta la longitud de esta zona produciendo el gas de síntesis. La energía necesaria para esta reacción es aportada principalmente por el intercambio de calor radiante y convectivo con el medio de calentamiento, pero igualmente por intercambio de calor convectivo con el gas de síntesis que circula en el interior de los medios de recolección de gases de síntesis que atraviesan la zona catalítica. Esta zona de vapo-reformación constituye pues una tercera zona de intercambio de calor, situada al nivel de la zona catalítica superior, es decir en la zona donde tiene lugar la reacción de vapo-reformación que es definida por el espacio situado por el extremo inferior cerrado de la envoltura y el extremo superior de la zona catalítica. Esta tercera zona permite el intercambio de calor a la vez radiante y convectivo. El gas de síntesis producido en la zona catalítica de vapo-reformación superior sale de la zona catalítica y es recolectado en la cámara de recolección (19) situada por arriba de la zona catalítica, la cámara de recolección es obturada por la capa tubular superior (21) . Los medios de recolección (6) de gas de síntesis producido, están repartidos en la zona catalítica y están intercalados entre los medios de calentamiento de manera para que los intercambios de calor entre la carga y el gas de síntesis producidos sean homogéneos. La presencia de los medios de recolección (6) de gas de síntesis producido, que atraviesa de lado a lado la zona catalítica, permite por lo tanto intercambios de calor convectivos sobre toda la altura de la zona catalítica, entre la carga y el gas de síntesis producidos por la circulación a contra corriente de estos dos flujos: saliendo de la zona catalítica superior de vapo-reformación , el gas de síntesis producido penetra en los medios de recolección (6) del gas de síntesis atravesando de lado a lado la zona catalítica y volviendo a descender en la parte baja del reactor intercambiador, enfriándose sobre toda la longitud de la zona catalítica, por intercambio de calor con el efluente que circula en la zona catalítica superior, pero en la zona catalítica media de pre-reformación, luego con la carga que circula en los tubos de carga en la zona inerte inferior. El gas de síntesis producido es en seguida evacuado del reactor intercambiador por el medio de evacuación (18) . En la parte alta del reactor intercambiador, la mezcla gaseosa occidente penetra en el recinto por el medio de alimentación (15), atraviesa la placa tubular (20) y penetra en los medios de calentamiento por los tubos de alimentación (11) de mezcla gaseosa oxidante. El combustible gaseoso penetra igualmente en el recinto por el medio de alimentación (17) correspondiente, luego en los tubos de combustible (12) situados en el interior de los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante (11) . La mezcla gaseosa oxidante es un gas que contiene entre 0.1 y 21% de oxígeno que comprende de preferencia aire, una mezcla de oxígeno y de dióxido de carbono o de manera muy preferida, los humos provenientes de una turbina de gas para la generación de electricidad. En este caso, la mezcla gaseosa oxidante está constituida de humos oxidantes provenientes de una turbina. El combustible gaseoso comprende un hidrocarburo bajo la forma gaseosa del tipo gas natural o gas de refinería o bajo la forma líquida, del tipo esencia, gasóleo o combustible pesado, previamente evaporizado antes de ser introducido en el reactor y de manera preferida, de hidrógeno producido por el reactor mismo y utilizado puro después del tratamiento de separación. De acuerdo a una primera variante de los medios de calentamiento ilustrados en la figura 1, a la salida de los tubos de combustible (12), el combustible gaseoso se mezcla con la mezcla gaseosa oxidante al nivel de la zona de combustión y reacciona por una reacción de combustión que produce humos a alta temperatura al nivel del extremo superior de la zona catalítica. Los humos que penetran en los tubos de recirculación son guiados hasta el fondo de las envolturas (8) y vuelven a ascender en el espacio anular formando entre los tubos de re-circulación (9) y las envolturas (8) . Sobre toda la altura del tubo de re-circulación (9), los humos que descienden en el tubo de re-circulación se calientan por intercambio de calor de los humos que ascienden en el espacio anular formado entre el tubo de re-circulación y la pared interna de la envoltura. Estos últimos calientan el efluente en reacción de la zona catalítica superior por intercambio de calor a través de la pared de las envolturas (8) . Estos intercambios de calor a contracorriente tienen por objetivo reducir al máximo el gradiente térmico sobre la altura de las envolturas. De esta manera, el calor transferido por los humos provenientes de la combustión de la zona catalítica, es relativamente homogéneo sobre toda la altura de las envolturas sumergidas en la zona catalítica. En la parte alta de los tubos de re-circulación (9), una parte de los humos que ascienden en el espacio anular formando entre el tubo de re-circulación y la envoltura es arrastrado por los humos producidos a nivel de la zona de combustión (13) y re-circulan nuevamente en los tubos de re-circulación. Esta configuración permite diluir y agitar localmente los reactivos de la combustión, y por lo tanto abatir la temperatura de la flama producida por la combustión, lo que preserva los materiales de una temperatura muy importante y reduce la formación de óxidos de nitrógeno perjudiciales para el ambiente. Los humos calientes, provenientes de la combustión, que no re-circulan en los tubos de re-circulación ascienden en el espacio anular formado entre los tubos de alimentación (11) en mezcla gaseosa oxidante y las envolturas (8) , y se enfrían por intercambio de calor con la mezcla gaseosa oxidante que, por si misma se recalienta descendiendo en los tubos de alimentación (11) de mezcla gaseosa oxidante. Esta zona, situada entre el extremo de la zona catalítica y la placa tubular (20) constituye una cuarta zona de intercambio de calor. Esta cuarta zona permite un intercambio de calor convectivo entre los flujos de los humos provenientes de la combustión, antes de su evacuación del recinto, y el flujo de mezcla gaseosa oxidante que penetra en el medio de calentamiento. Esta cuarta zona de intercambio de calor es muy importante puesto que permite abatir suficientemente la temperatura de los humos provenientes de la combustión, para poder utilizar una tecnología del tipo placa tubular soldada clásica, es decir, utilizando aleaciones metálicas ordinarias para la realización de las placas. Después de haber atravesado la placa tubular, los humos provenientes de la combustión son evacuados del recinto del reactor intercambiador por el medio de evacuación (14) . De acuerdo a la figura 2, los medios de calentamiento reparten la inyección del combustible en el flujo de mezcla gaseosa oxidante y permiten de este modo obtener una zona de combustión (113) más extendida. El combustible gaseoso circula en los tubos de combustible (112) hasta su parte porosa, donde éste atraviesa la pared de los tubos para quemarse al contacto de la mezcla gaseosa oxidante que circula en el tubo de alimentación (111) en mezcla gaseosa oxidante. Los humos provenientes de la combustión circulan luego hasta el fondo de las envolturas (108) y luego ascienden en el espacio anular formado entre los tubos de alimentación (111) en mezcla gaseosa oxidante y las envolturas (108), intercambiando el calor con la zona de reacción y con los humos provenientes de la combustión contenidos en los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante. De esta manera, la combustión es repartida sobre toda la altura porosa del tubo de combustible en función de la porosidad elegida. Es pues posible, modulando la porosidad, distribuir el calor ya sea de manera homogénea sobre la altura del tubo, o bien de manera no homogénea si se desea imponer un perfil térmico. Por ejemplo, es posible acentuar la porosidad en la parte inferior del tubo, lo que permite aumentar el gasto de combustible en esa zona y por consecuencia, aumentar la temperatura de la combustión. En este caso, la temperatura de los humos de combustión es más importante en la parte inferior de la envoltura que en la parte superior. En la figura 3, los medios de calentamiento ponen en operación una combustión sin flama en el interior de los tubos de alimentación (211) de mezcla gaseosa oxidante, con la ayuda de un lecho de catalizador de oxidación (223) repartido en los tubos de alimentación. La mezcla gaseosa oxidante penetra en el reactor intercambiador, atraviesa la placa tubular (220) y circula en los tubos de alimentación (211) de mezcla gaseosa oxidante hasta el catalizador de oxidación (223) . La mezcla gaseosa oxidante y el combustible se mezclan en proximidad del catalizador de oxidación y reaccionan sobre éste por combustión sin flama para producir los humos calientes. Estos humos de combustión salen de los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante en la parte baja, y vuelven a ascender en las envolturas (208) aportando la energía a la zona catalítica por intercambio de calor antes de su evacuación del recinto. Una combustión sin flama que utiliza un catalizador de oxidación, presenta la ventaja de evitar la presencia de puntos calientes que podrían dañar los materiales, y mejorar la combustión reduciendo la presencia de componentes no quemados en los humos. El catalizador de oxidación comprende 1 a 10% de un elemento noble del grupo VIII de la clasificación periódica, de preferencia paladio y/o platino sobre un soporte de tipo alúmina o zirconio. El catalizador de oxidación es puesto en operación bajo la forma de un depósito de superficie o "washcoat" según su terminología en inglés, depositado sobre un monolito o una espuma elaborada a partir de un material metálico del tipo aleación refractaria de alta temperatura, o cerámica, como por ejemplo, la cordierita. De acuerdo a una modalidad de realización particular ilustrada por las figuras 4a y 4b, es posible inyectar un fluido de enfriamiento directamente bajo la placa tubular superior (321), en la cámara de recolección del efluente proveniente de la zona catalítica, (de acuerdo a la figura 4a) con el fin de enfriar la placa, de manera para permitir la utilización de una tecnología de tipo placa tubular soldada clásica, es decir utilizando aleaciones metálicas ordinarias para la realización de las placas. El fluido de enfriamiento se mezcla con el gas de síntesis producido y es evacuado del recinto del reactor consigo mismo por los medios de recolección de gas de síntesis que se comunican con el medio de evacuación. Es también posible inyectar un fluido de enfriamiento en el espacio situado entre la doble pared de la placa tubular superior (321) (326), siendo perforada la placa y permitiendo el paso de envolturas de acuerdo a la figura 4b. La placa perforada constituida en pared doble (321) (326) es fijada de manera hermética al recinto del reactor intercambiador. La travesía de las envolturas en la placa es igualmente realizada por un montaje hermético, tal como por ejemplo, por soldadura, o por ensamblaje mecánico. El ensamblaje mecánico puede ser una junta de hermeticidad comprimida por prensaestopa o un fuelle metálico, el principio de esta unión es la de permitir en caliente un desplazamiento de las envolturas o fundas a través de la placa perforada, manteniendo siempre la hermeticidad. La inyección del fluido de enfriamiento permite enfriar la placa tubular superior constituida en pared doble (321) (326), y las envolturas por intercambio de calor, el fluido de enfriamiento es en seguida evacuado del recinto del reactor de intercambiador por el medio de evacuación igualmente situado entre la doble pared de la placa tubular superior . El fluido de enfriamiento puede ser de naturaleza muy diversa, bajo la forma de vapor, y de preferencia de vapor de agua. La carga puede ser igualmente utilizada como fluido de enfriamiento, ésta será también precalentada antes de ser introducida en el reactor intercambiador. La mezcla gaseosa oxidante puede ser igualmente utilizada asi como cualquier otro fluido portador de calor. La puesta en operación de la inyección del fluido de enfriamiento en un solo punto del reactor intercambiador no es exclusiva. La introducción puede ser realizada por múltiples puntos de inyección colocados sobre la circunferencia del recinto del reactor intercambiador, con el fin de cubrir todas las superficies de la capa tubular. En otra modalidad de utilización del reactor intercambiador, la estequiometria de la mezcla combustible/mezcla de gas oxidante puede ser modificada con el fin de no realizar más que una oxidación parcial de combustible y producir de esta manera el gas de síntesis. Por ejemplo, si el combustible es de metano, la insuficiencia de oxígeno conduce a la siguiente reacción: CH4 + ½ 02 ? CO + 2H2 Esta reacción, fuertemente exotérmica, se produce a una temperatura elevada comprendida entre 1200 y 1500°C, el calor producido puede ser utilizado para la reacción de vapo-reformación como en el caso de base precedente. Esta modalidad de utilización permite acrecentar el rendimiento del reactor intercambiador puesto en este caso, los humos de la combustión están compuestos de gas de síntesis De acuerdo a una variante de esta otra modalidad de utilización del reactor intercambiador, un catalizador de oxidación parcial puede ser utilizado modificando la estequiometría de la mezcla combustible/mezcla de gases oxidantes, con el fin de producir gas de síntesis por oxidación parcial catalítica. Esta reacción es fuertemente exotérmica y el calor producido puede ser utilizado para la reacción de vapo-reformación como en el caso de base precedente . En este caso, el catalizador de oxidación comprende de 5 y 30%, de un elemento noble del grupo VIII de la clasificación periódica, de preferencia paladio, platino o preferentemente rodio, depositado sobre un soporte de cerámica del tipo alúmina, cordierita o zirconio y de preferencia un soporte de alúmina alfa porosa.
Condiciones de operación La reacción de vapo-reformación opera ventajosamente a una temperatura elevada que varia entre la entrada y la salida de la zona catalítica: en la entrada de la zona catalítica, la temperatura está comprendida entre 500 y 750°C en la salida de la zona catalítica, la temperatura está comprendida entre 750 y 950°C y de manera preferida, comprendida entre 850 y 900°C. La reacción de vapo-reformación opera ventajosamente a una presión comprendida entre 0.5 y 5 MPa, de manera preferida entre 1 y 4 MPa y de manera más preferida entre 2 y 2.5 Mpa. En la entrada del reactor intercambiador, la carga hidrocarbonada está compuesta de una mezcla de hidrocarburo con vapor de agua en proporciones tales que la proporción molar vapor de agua/carbono está ventajosamente comprendida entre 2 y 5, y de manera preferida, comprendida entre 2.3 y 2.7. En la entrada del reactor intercambiador, la temperatura de la carga hidrocarbonada está ventajosamente comprendida entre 350 y 750°C y de manera preferida, comprendida entre 550 y 650°C, y la carga hidrocarbonada penetra en el recinto del reactor intercambiador a una presión sensiblemente idéntica a la presión de reacción anterior. Después de la reacción de vapo-reformación , el gas de síntesis producido sale de la zona catalítica y penetra en los medios de recolección de gas de síntesis, a una temperatura venta osamente comprendida entre 750 y 950°C, y de manera preferida, comprendida entre 850 y 900°C. En la salida del recinto del reactor intercambiador, la temperatura del gas de síntesis producido está venta osamente comprendido entre 300 y 500°C, y de manera preferida entre 350 y 450°C, y el gas de síntesis producido sale del recinto del reactor intercambiador una presión sensiblemente idéntica a la presión de reacción anteriormente mencionada . En la entrada del reactor intercambiador, la temperatura de la mezcla gaseosa oxidante está ventajosamente comprendida entre 300 y 800°C y de manera preferida, comprendida entre 650 y 750°C en el caso donde la mezcla gaseosa oxidante está constituida de humos recogidos en la salida de las turbinas, y de manera preferida comprendida entre 350 y 450°C en el caso donde la mezcla gaseosa oxidante está constituida de humos recogidos en la salida de los compresores. La mezcla gaseosa oxidante penetra en el recinto del reactor intercambiador a una presión ventajosamente comprendida entre 0.05 y 4 MPa y de manera preferida, comprendida entre 0.3 y 0.5 MPa. A la salida de la combustión, la temperatura de la mezcla gaseosa proveniente de la combustión, está ventajosamente comprendida entre 900 y 1500°C, y de manera preferida entre 900 y 1000°C. En la salida del recinto del reactor intercambiador y después del enfriamiento térmico por la mezcla gaseosa oxidante, la temperatura de la mezcla gaseosa proveniente de la combustión es abatida a una temperatura comprendida entre 700 y 900°C y de manera preferida entre 700 y 750°C. De manera ventajosa, el combustible es introducido en el recinto del reactor intercambiador a una temperatura comprendida entre la temperatura ambiente y 400°C y de manera preferida, entre la temperatura ambiente y 150°C, y a una presión comprendida entre 0.5 y 4 mPa y de manera preferida, comprendida entre 0.3 y 0.5. De manera ventajosa, el fluido de enfriamiento es introducido en el interior del recinto del reactor intercambiador a una temperatura comprendida entre 100 y 400°C, y de manera preferida, entre 250 y 350°C. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (23)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un reactor intercambiador, caracterizado porque comprende : un recinto los medios de distribución de una carga a través de una zona catalítica en el lecho fijo, los medios de recolección del efluente proveniente de la zona catalítica, los medios de calentamiento de la zona catalítica, en la cual los medios de recolección incluyen conductos que atraviesan la zona catalítica de lado a lado, estando repartidos los conductos en la zona catalítica e intercalados entre los medios de calentamiento, y en la cual los medios de calentamiento de la zona catalítica están contenidos en las envolturas o fundas en parte sumergida en la zona catalítica, las envolturas están abiertas en uno de sus extremos y cerradas en el otro, estando fijado el extremo abierto a una placa superior tubular que delimita la cámara de recolección situada por arriba de la zona catalítica, los medios de calentamiento que incluyen al menos una zona de combustión situada en proximidad de la zona catalítica, los medios de alimentación de la zona de combustión en mezcla gaseosa oxidante y un combustible gaseoso, y los medios de evacuación de los efluentes gaseosos provenientes de la combustión.
  2. 2. El reactor intercambiador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque en éste al menos dos medios de recolección están repartidos en una sola y única zona catalítica en lecho fijo e intercalados entre al menos dos medios de calentamiento.
  3. 3. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de distribución de la carga incluyen una placa tubular inferior perforada, donde las perforaciones son prolongadas por elementos tubulares denominados tubos de carga.
  4. 4. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de distribución de la carga a través de la zona catalítica en lecho fijo están constituidos de placas perforadas horizontales truncadas, y de una placa perforada superior no truncada, permitiendo las perforaciones el paso de los medios de recolección del efluente.
  5. 5. El reactor intercambiador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las placas perforadas horizontales truncadas y la placa perforada superior no truncada, están colocadas en la zona inferior inerte para formar laberintos.
  6. 6. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la placa tubular inferior perforada puede ser sostenida por un lecho de esferas inertes.
  7. 7. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la zona catalítica incluye al menos una zona inerte inferior situada sobre la placa tubular inferior.
  8. 8. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la zona inerte inferior tiene un espesor que corresponde sensiblemente a la longitud de los tubos de carga.
  9. 9. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos que recolectan el efluente proveniente de la zona catalítica están situados entre una cámara de recolección situada corriente abajo de la zona catalítica y los medios de evacuación del efluente.
  10. 10. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos que recolectan el efluente proveniente de la zona catalítica atraviesan la capa tubular inferior en el espacio interno de los tubos de carga.
  11. 11. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos que recolectan el efluente proveniente de la zona catalítica que incluyen sobre su pared externa aletas para aumentar la superficie al contacto de la zona catalítica.
  12. 12. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las envolturas o fundas que incluyen sobre su pared externa, aletas para aumentar la superficie al contacto de la zona catalítica.
  13. 13. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de calentamiento están constituidos por las siguientes piezas co-axiales: un tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, que desemboca en la envoltura sensiblemente al nivel superior de la zona catalítica, un medio de distribución del combustible denominado tubo de combustible conectado en uno de sus extremos al medio de alimentación en combustible y situado al interior del tubo de alimentación en mezcla gaseosa oxidante, y que desemboca sensiblemente al mismo nivel.
  14. 14. El reactor intercambiador de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la zona de combustión se sitúa en la envoltura a nivel del extremo superior de la zona catalítica.
  15. 15. El reactor intercambiador de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque los medios de calentamiento comprenden un tubo de re-circulación del efluente gaseoso proveniente de la combustión, abierto en sus dos extremos, y situado en la envoltura corriente abajo de la zona de combustión.
  16. 16. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los medios de calentamiento están constituidos por las siguientes piezas co-axiales: un tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, que desemboca en la envoltura sensiblemente al nivel del fondo de las envolturas, un medio de distribución de combustible denominado tubo de combustible conectado en uno de los extremos al medio de alimentación de combustible, situado en el interior del tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, y que se prolonga sensiblemente hasta el fondo de las envolturas, el tubo de combustible incluye al menos una porción de pared porosa.
  17. 17. El reactor intercambiador de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque las perforaciones realizadas en la pared de los tubos de combustible definen varias zonas de combustión repartidas longitudinalmente de la pared de los tubos de combustible sumergida en la zona catalítica .
  18. 18. El reactor intercambiador de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante son rellenados sobre toda su altura y hasta el extremo superior de la zona catalítica, con un catalizador de oxidación.
  19. 19. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque los medios de calentamiento están constituidos por: un tubo de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, que desemboca en la envoltura sensiblemente al nivel del fondo de las envolturas, un catalizador de oxidación en el interior y sobre al menos una porción de la altura de los tubos de alimentación de mezcla gaseosa oxidante, a la derecha de la zona catalítica y colocado corriente abajo del tubo de distribución de combustible.
  20. 20. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un fluido de enfriamiento es inyectado a la cámara de recolección del efluente proveniente de la zona catalítica.
  21. 21. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque la placa tubular perforada superior está constituida de doble pared, de manera para permitir la circulación de un fluido de enfriamiento en el espacio interno.
  22. 22. El reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque la zona de combustión está situada en el seno de la zona catalítica.
  23. 23. El uso del reactor intercambiador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, para la reacción de vapo-reformación .
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