MX2013003046A - Metodos y aparatos para la distribucion mejorada de gas. - Google Patents

Abstract

Se describen métodos y aparatos para introducir un gas dentro de una zona de reacción de un reactor. Tales métodos y aparatos pueden distribuir de manera más uniforme el gas a través de la zona de reacción. Los rociadores para introducir un gas dentro de la zona de reacción de un reactor pueden ser empleados en sistemas y métodos para llevar a cabo la oxidación en fase líquida de un compuesto oxidable, tal como para-xileno.

Description

MÉTODOS Y APARATOS PARA LA DISTRIBUCIÓN MEJORADA DE GAS Campo de la invención Varias modalidades de la presente invención se relacionan generalmente con métodos y aparatos para mejorar la distribución de gas en un reactor. Más particularmente, varias modalidades de la presente invención se relacionan con rociadores para proveer una distribución de gas mejorada en reactores de columna de burbuja.

Antecedentes de la Invención Las reacciones de oxidación en fase líquida son empeladas en una variedad de procesos comerciales existentes. Por ejemplo, la oxidación de fase líquida es actualmente usada para la oxidación de aldehidos a ácidos (por ejemplo, propionaldehído a ácido propionico), la oxidación de ciclohexano a ácido adípico, y la oxidación de alquilos aromáticos a alcoholes, ácidos o diácidos. Un proceso de oxidación comercial particularmente significativo en la última categoría (oxidación de alquilos aromáticos) es la oxidación parcial catalítica de fase líquida de para-xileno a ácido tereftálico. El ácido tereftálico es un compuesto importante con una variedad de aplicaciones. El uso primario del ácido tereftálico es como una materia prima en la producción de tereftalato de polietileno ("PET"). El PET es un plástico bien conocido usado en grandes cantidades alrededor del mundo para hacer productos tales como botellas, fibras, y empaques.

En un proceso de oxidación de fase líquida típico, que incluye la oxidación parcial de para-xileno a ácido tereftálico, se introducen un flujo de alimentación de fase líquida y un flujo de oxidante de fase gaseosa dentro de un reactor y forman un medio de reacción de fases múltiples en el reactor. El flujo de alimentación de la fase líquida introducido en el reactor contiene cuando menos un compuesto orgánico oxidable (por ejemplo, para-xileno), mientras que el flujo de oxidante de fase gaseosa contiene oxígeno molecular. Cuando menos una porción del oxígeno molecular introducido dentro del reactor como un gas se disuelve dentro de la fase líquida del medio de reacción para proveer una disponibilidad de oxígeno para la reacción de la fase líquida. Si la fase líquida del medio de reacción de fases múltiples contiene una concentración insuficiente de oxígeno molecular, (esto es, si ciertas porciones del medio de reacción están "carentes de oxígeno"), reacciones secundarias indeseables pueden generar impurezas y/o las reacciones deseadas pueden ser retrasadas en su velocidad. Si la fase líquida del medio de reacción contiene muy poco del compuesto oxidable, la velocidad de reacción puede ser indeseablemente baja. Adicionalmente, si la fase líquida del medio de reacción contiene una concentración excesiva del compuesto oxidable, reacciones secundarias indeseables adicionales pueden generar impurezas.

Los reactores de oxidación de fase líquida convencionales están equipados con medios de agitación para mezclar el medio de reacción de fases múltiples contenido en estos. La agitación del medio de reacción se provee en un esfuerzo por promover la disolución del oxígeno molecular dentro de la fase líquida del medio de reacción, mantener concentraciones relativamente uniformes de oxígeno disuelto en la fase líquida del medio de reacción, y mantener concentraciones relativamente uniformes del compuesto orgánico oxidable en la fase liquida del medio de reacción.

La agitación del medio de reacción que es sometido a la oxidación de fase líquida es provista frecuentemente por medios de agitación mecánicos en recipientes tales como, por ejemplo, reactores de tanque con agitación continua ("CSTRs"). Aunque los CSTRs pueden proveer un mezclado completo del medio de reacción, los CSTRs tienen una cantidad de desventajas. Por ejemplo, los CSTRs tienen un costo de capital relativamente alto debido a sus requerimientos de motores costosos, cojinetes y ejes de transmisión con sellado para fluidos, y/o mecanismos de agitación complejos. Adicionalmente, los componentes mecánicos de rotación y/u oscilación de los CSTRs convencionales requieren de un mantenimiento regular. El tiempo de trabajo y paro asociados con tal mantenimiento se agrega a los costos de operación de los CSTRs. Sin embargo, incluso con mantenimiento regular, los sistemas de agitación mecánica empleados en los CSTRs son propensos a fallas mecánicas y pueden requerir remplazo en periodos de tiempo relativamente cortos.

Los reactores de columna de burbuja proveen una alternativa atractiva para los CSTRs y otros reactores de oxidación con agitación mecánica. Los reactores de columna de burbuja proveen agitación al medio de reacción sin requerir equipo mecánico costoso y poco fiable. Los reactores de columna de burbuja incluyen típicamente una zona de reacción erguida y alargada dentro de la cual está contenido el medio de reacción. La agitación del medio de reacción en la zona de reacción se provee principalmente por la flotabilidad natural de las burbujas de gas que se elevan a través de la fase líquida del medio de reacción. Esta agitación por flotabilidad natural provista en los reactores de columna de burbuja reduce los costos de mantenimiento y capital con relación a los reactores con agitación mecánica. Adicionalmente, la ausencia sustancial de partes mecánicas en movimiento asociadas con los reactores de columna de burbuja provee un sistema de oxidación que es menos propenso a fallas mecánicas que los reactores con agitación mecánica.

Cuando la oxidación parcial en fase líquida del para xileno es llevada a cabo en un reactor de oxidación convencional (CSTR o columna de burbuja), el producto retirado del reactor es típicamente una lechada que comprende ácido tereftálico crudo ("CTA") y un licor madre. El CTA contiene niveles relativamente altos de impurezas (por ejemplo, 4-carboxibenzaldehído, ácido para-toluico, fluorenonas, y otros cuerpos de color) que lo hacen inadecuado como una materia prima para la producción de PET. De este modo, el CTA producido en los reactores de oxidación convencionales es sometido típicamente a un proceso de purificación que convierte el CTA en un ácido tereftálico purificado ("PTA") adecuado para elaborar PET.

Aunque se han hecho avances en la técnica de las reacciones de oxidación en fase líquida, aun se necesitan mejoras.

Compendio de la Invención Una modalidad de la presente invención tiene que ver con un reactor que define una zona de reacción dentro de este. El reactor de esta modalidad comprende un rociador colocado en la zona de reacción para introducir fluido dentro de la zona de reacción. El rociador de esta modalidad comprende cuando menos tres conductos de distribución de fluido que se extienden radialmente, en donde cada conducto de distribución de fluido define cuando menos tres aberturas de descarga de fluido, en donde el espaciamiento radial de las aberturas de descarga de fluido asociadas con cada uno de los conductos de distribución de fluido disminuye hacia afuera, y en donde el rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de la zona de reacción en la elevación en donde el rociador está colocado.

Otra modalidad de la presente invención tiene que ver con un reactor que define una zona de reacción dentro de este. El reactor de esta modalidad comprende un rociador colocado en la zona de reacción para introducir fluido dentro de la zona de reacción, en donde el rociador comprende uno o más conductos de distribución de fluido que define(n) en el rango de desde 20 hasta 300 aberturas de descarga de fluido, en donde cuando el rociador es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en una de las regiones anulares está dentro del 25 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en cuando menos una otra de las regiones anulares, en donde el rociador tiene una área abierta de flujo pasante total de cuando menos 25 por ciento, en donde las aberturas de descarga de fluido tienen un diámetro medio promedio en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.0 mm, en donde más del 50 por ciento de las aberturas de descarga del fluido están posicionadas para descargar el fluido en una dirección normalmente hacia abajo, en donde el rociador tiene un diámetro máximo en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6 metros, y en donde el rociador tiene un diámetro máximo que es de cuando menos el 90 por ciento del diámetro de la zona de reacción en la elevación en la que el rociador está colocado.

Aun otra modalidad de la presente invención tiene que ver con un sistema para cuando menos oxidar parcialmente un compuesto oxidable al poner en contacto cuando menos una porción del compuesto oxidable con un oxidante en fase gaseosa. El sistema de esta modalidad comprende un primer reactor de oxidación; un segundo reactor de oxidación en comunicación de flujo de fluido corriente abajo con el primer reactor de oxidación; un reactor de columna de burbuja en comunicación de flujo de fluido corriente abajo con el segundo reactor de oxidación y que define una zona de reacción; y un rociador colocado dentro de la zona de reacción y configurado para descargar cuando menos una porción del oxidante de fase gaseosa dentro de la zona de reacción. En esta modalidad, el rociador comprende uno o más conductos de distribución del fluido que defme(n) una pluralidad de aberturas de descarga de fluido. También, cuando el rociador está particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga del fluido localizadas en una de las regiones anulares está dentro del 25 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en cuando menos otra de las regiones anulares. Adicionalmente, el rociador tiene un área de abertura de flujo pasante total de cuando menos 25 por ciento y tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de la zona de reacción en la elevación en la que el rociador está colocado.

Aun otra modalidad de la presente invención tiene que ver con un método para producir un ácido dicarboxílico. El método de esta modalidad comprende (a) poner en contacto un compuesto oxidable con un primer oxidante en fase gaseosa de este modo formando una lechada de ácido dicarboxílico crudo; (b) purificar cuando menos una porción de la lechada de ácido dicarboxílico crudo de este modo formando una lechada de ácido dicarboxílico purificado; y (c) poner en contacto cuando menos una porción de la lechada de ácido dicarboxílico purificado con un segundo oxidante en fase gaseosa en una zona de reacción de un reactor de columna de burbuja, en donde cuando menos una porción del segundo oxidante de fase gaseosa es introducido dentro de la zona de reacción por medio de un rociador colocado en la zona de reacción. El rociador de esta modalidad comprende uno o más conductos de distribución de fluido que definen una pluralidad de aberturas de descarga de fluido, en donde cuando el rociador es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga del fluido localizadas en una de las regiones anulares está dentro del 25 por ciento del parea de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en cuando menos una otra de las regiones anulares, en donde el rociador tiene un área abierta de flujo pasante total de cuando menos 25 por ciento, en donde el rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de la zona de reacción en la elevación en la que el rociador está colocado.

Breve Descripción de las Figuras Las modalidades de la presente invención son descritas aquí con referencia a las siguientes figuras de los dibujos, en donde: La Figura 1 es una vista lateral de un reactor construido de acuerdo con una modalidad de la presente invención, que ilustra particularmente la introducción de los flujos de lechada y gas dentro de la zona de reacción del reactor, y la extracción de un gas de purga y lechada tratada desde la parte superior e inferior del reactor, respectivamente; La Figura 2 es una vista en sección transversal del reactor ilustrado en la Figura 1 tomada a lo largo de la línea 2-2, que ilustra particularmente un rociador que tiene conductos de distribución de fluido que se extienden radialmente y en forma recta para introducir un fluido dentro de la zona de reacción del reactor; La Figura 3 es una vista inferior de un rociador alterno adecuado para usarse en el reactor ilustrado en la Figura 1, que ilustra particularmente un rociador que tiene conductos de distribución de fluido que se extienden radialmente y en forma curva para introducir un fluido dentro de la zona de reacción del reactor; La Figura 4 es una vista inferior de un rociador alternativo adecuado para usarse en el reactor ilustrado en la Figura 1, que ilustra particularmente un rociador que tiene conductos de distribución de fluido circulares para introducir un fluido dentro de la zona de reacción del reactor; La Figura 5 es una vista inferior de un rociador alternativo adecuado para usarse en el reactor ilustrado en la Figura 1, que ilustra particularmente un rociador que tiene conductos de distribución de fluido cuadrados para introducir un fluido dentro de la zona de reacción del reactor; La Figura 6 es una vista inferior de un rociador alterno adecuado para usarse en el reactor ilustrado en la Figura 1, que ilustra particularmente un rociador qúe tiene conductos de distribución de fluido octagonales para introducir un fluido dentro de la zona de reacción del reactor; La Figura 7 es una vista esquemática de un sistema para oxidar un compuesto oxidable, que ilustra particularmente un reactor de oxidación primario, un reactor, con extracción lateral, de oxidación primaria, un reactor de oxidación secundaria, y un reactor, con extracción lateral, de oxidación secundaria que tiene un rociador colocado ahí.

Descripción Detallada de la Invención Varias modalidades de la invención tienen que ver con un rociador para la introducción de un fluido dentro de la zona de reacción de un reactor, tal como un reactor de columna de burbujas. Dicho rociador puede ser utilizado en un sistema para la oxidación en fase líquida de un compuesto oxidable, la cual puede ser llevada a cabo en la fase líquida de un medio de reacción de múltiples fases que está contenido en uno o más reactores con agitación. Los reactores con agitación adecuados incluyen, por ejemplo, reactores con agitación con burbujas (por ejemplo, reactores de tanque con agitación continua), y reactores de flujo con agitación (por ejemplo, reactores de chorro).

Refiriéndonos inicialmente a la Figura 1, un rociador 10 es mostrado colocado en un reactor 12 de columna de burbuja. Tal como se utiliza aquí, el término "reactor de columna de burbuja" debe denotar un reactor para facilitar reacciones químicas en un medio de reacción de fases múltiples, en donde la agitación del medio de reacción es provista primariamente por medio del movimiento hacia arriba de las burbujas de gas a través del medio de reacción. Tal como se utiliza aquí, el término "agitación" deberá denotar trabajo disipado dentro del medio de reacción que causa un flujo de fluido y/o mezclado. Tal como se utiliza aquí, los términos "mayoría", "primariamente", y "predominantemente" deben significar más del 50 por ciento. Tal como se utiliza aquí, el término "agitación mecánica" debe denotar una agitación del medio de reacción causada por el movimiento físico de un(os) elemento(s) flexible(s) o rígido(s) contra o dentro del medio de reacción. Por ejemplo, la agitación mecánica puede ser provista por medio de rotación, oscilación y/o vibración de agitadores, paletas, vibradores o diafragmas acústicos internos que se localizan en el medio de reacción. Tal como se utiliza aquí, el término "agitación de flujo" debe denotar la agitación del medio de reacción causada por la inyección y/o recirculación a alta velocidad de uno o más fluidos en el medio de reacción. Por ejemplo, la agitación de flujo puede ser provista por boquillas, eyectores, y/o eductores. En varias modalidades de la presente invención, menos de aproximadamente 40, menos de aproximadamente 20, o menos de aproximadamente 5 por ciento de la agitación del medio de reacción en el reactor de columna de burbuja es provista por medio de agitación mecánica y/o de flujo.

Refiriéndonos aun a la Figura 1 , el reactor 12 de columna de burbuja es ilustrado como comprendiendo el rociador 10, una coraza 14 del recipiente, una entrada 16 de gas, una entrada 18 de lechada, un conducto 20 de entrada de gas, una salida 24 para el gas de purga. El reactor 12 de columna de burbuja puede estar configurado para un esquema de reacción a contra corriente, de forma tal que, en la operación, una lechada pueda ser introducida por medio de la entrada 18 de lechada en o cerca de la porción normalmente superior del reactor 12 de columna de burbuja y pueda fluir en una dirección hacia abajo a través de una zona de reacción 24 definida en el reactor 12 de columna de burbuja. Un gas (por ejemplo, un oxidante en fase gaseosa) puede ser introducido dentro del reactor 12 de columna de burbuja por medio de la entrada 16 y ser dispersado dentro de la zona de reacción 24 por medio del rociador 10 localizado en o cerca de la porción normalmente inferior del reactor 12 de columna de burbuja. El gas puede entonces viajar en una manera sustancialmente hacia arriba a través de la zona de reacción 24. Después de esto, una lechada tratada puede ser retirada desde la parte inferior del reactor 12 de columna de burbuja por medio de una salida 26 de lechada. En varias modalidades, el comportamiento del flujo en la zona de reacción 24 puede ser de un flujo burbujeante o un flujo sustancialmente burbujeante. Adicionalmente, en varias modalidades, el comportamiento del flujo en la zona de reacción 24 puede ser un flujo pistón o sustancialmente un flujo pistón, en donde hay un mezclado convectivo despreciable de masa con la masa que lo rodea mientras fluye a través de la zona de reacción 24. En varias modalidades, los patrones de flujo pistón o cercanos al flujo de pistón pueden ser logrados por medio del aumento de la distribución de gas en la zona de reacción 24, de forma que la misma cantidad o sustancialmente la misma cantidad de oxidante en fase gaseosa sea introducida dentro de cada área de la zona de reacción 24. En otras palabras, el comportamiento de flujo de pistón o cercana al flujo de pistón puede ser logrado por medio del empleo de una distribución de gas uniforme o sustancialmente uniforme a través de la sección transversal completa o sustancialmente completa de la zona de reacción 24.

Refiriéndonos ahora a la Figura 2, se provee una sección transversal del reactor 12 de columna de burbuja tomada a lo largo de la línea 2-2 ilustrando al rociador 10 con un mayor detalle. El rociador 10 comprende doce conductos 28 de descarga de fluido que se extienden radialmente rectos o sustancialmente rectos, cada uno comprende ocho aberturas 30 de descarga de fluido. Aunque el rociador 10 es ilustrado como teniendo doce de los conductos 28 de descarga de fluido que se extienden radialmente, en varias modalidades de la invención, el rociador 10 puede tener cuando menos 3, cuando menos 4, cuando menos 6, cuando menos 8, o cuando menos 10 de los conductos 28 de descarga de fluido que se extiende radialmente. Adicionalmente, en una o más modalidades, el rociador 10 puede tener en el rango de 3 a 20, en el rango de 6 a 18, o en el rango de 9 a 15 de los conductos 28 de descarga de fluido que se extienden radialmente.

Tal como se ilustra en la Figura 2, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente está acoplado en comunicación de flujo de fluido con un miembro vertical 32 del conducto 20 de entrada de gas y se extiende radialmente desde este. En una o más modalidades, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede estar espaciado equitativamente o sustancialmente en forma equitativa alrededor del miembro vertical 32. Tal como se utiliza aquí, el término "sustancialmente espaciado en forma equitativa" significará que el espacio entre cada uno de los conductos 28 de distribución del fluido que se extienden radialmente varia en menos del 5 por ciento. En varias modalidades, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede ser cilindrico o sustancialmente cilindrico. Adicionalmente, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede tener una longitud en el rango de desde aproximadamente 0.25 a aproximadamente 3 metros, o en el rango de desde 0.5 a 2.5 metros. Adicionalmente, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente pueden tener un diámetro exterior en el rango de desde aproximadamente 1 a aproximadamente 10 cm, o en el rango de desde aproximadamente 2 a aproximadamente 5 cm. En varias modalidades cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede tener un diámetro exterior de aproximadamente 3 cm.

Tal como se anotó anteriormente, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente define una pluralidad de aberturas 30 de descarga de fluido. En varias modalidades, cada conducto 28 de distribución de fluido que se extiende radialmente puede comprender cuando menos 3, cuando menos 4, cuando menos 6, o cuando menos 8 de las aberturas 30 de descarga de fluido. Adicionalmente, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede comprender en el rango de desde 3 hasta 20, en el rango de desde 5 hasta 17, o en el rango de desde 7 a 14 de las aberturas 30 de descarga de fluido. En varias modalidades, cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede comprender 8 aberturas de descarga de fluido. En varias modalidades, el rociador 10 puede comprender un total de cuando menos 20, cuando menos 50, o cuando menos 90 de las aberturas 30 de descarga de fluido. Adicionalmente, el rociador 10 puede comprender un número total de aberturas 30 de descarga de fluido en el rango de desde 20 hasta 300, en el rango de desde 50 hasta 250, o en el rango de desde 80 hasta 220.

En una o más modalidades, el espacio radial de las aberturas 30 de descarga de fluido asociadas con cada uno de los respectivos conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente puede disminuir hacia afuera desde el centro axial del rociador 10. Se considera que el espacio radial "disminuye" en el arreglo en donde, sí las distancias entre pares adyacentes de aberturas 30 de descarga de fluido (valores Y) fueran graficados como una función de la ubicación de cada distancia con relación al centro del rociador (valores X), la línea de tendencia linear resultante (esto es, la regresión lineal) tendría una pendiente negativa. Lo que significa por la ubicación relativa de la distancia es que a la distancia entre el par adyacente más interno de aberturas de descarga de fluido le sería asignado un valor X arbitrario de 1 , la distancia entre el siguiente par espaciado hacia afuera de aberturas de descarga de fluido le sería asignado un valor X arbitrario de 2, y así sucesivamente. En varias modalidades, el espaciado radial puede disminuir entre cada par espaciados hacia afuera subsecuente de las aberturas 30 de descarga del fluido. Sin embargo, sí bien es permisible, no es necesario que el espaciado radial disminuya entre cada par espaciado hacia afuera subsecuente de aberturas 30 de descarga de fluido, siempre y cuando la gráfica descrita anteriormente tenga una regresión lineal de pendiente negativa total. A manera de ejemplo, un conducto de distribución de fluido que tiene el espaciado de la abertura de descarga de fluido que fue descrito por los datos hipotéticos en la Tabla 1 tendría una pendiente de -5, incluso aunque las distancias de las designaciones de espacio 2 y 6 sean más grandes que sus designaciones de espacio precedentes: Tabla 1 : Ejemplo Hipotético de Espaciamiento Radial Decreciente En una o más modalidades, cada uno de los conductos 28 de distribución del fluido que se extiende radialmente puede comprender una abertura 34 de descarga de fluido más recóndita, una abertura 36 de descarga de fluido más lejana, y una o más aberturas 38 de descarga de fluido intermedias. Tal como se puede ver en la Figura 2, la distancia entre la abertura 34 de descarga de fluido más recóndita y su abertura 38a de descarga de fluido intermedia adyacente puede ser mayor que la distancia entre la abertura 36 de descarga de fluido más lejana y su abertura 38f de descarga de fluido intermedia adyacente. En varias modalidades, la distancia entre la abertura 34 de descarga de fluido más recóndita y su abertura 38a de descarga de fluido adyacente puede ser cuando menos 1 , cuando menos 5, o cuando menos 10 por ciento mayor que la distancia ente la abertura 36 de descarga de fluido más lejana y su abertura 38f de descarga de fluido intermedia adyacente. Adicionalmente, en varias modalidades, la distancia entre la abertura 34 de descarga de fluido más recóndita y su abertura 38a de descarga de fluido intermedia adyacente puede ser mayor que la distancia entre dos aberturas 38 de descarga de fluido intermedias y adyacentes (por ejemplo, las aberturas de descarga de fluido 38a y 38b). En una o más modalidades, la distancia entre la abertura 34 de descarga de fluido más recóndita y su abertura 38a de descarga de fluido intermedia y adyacente puede ser de cuando menos 1, cuando menos 5, o cuando menos 10 por ciento mayor que la distancia entre dos aberturas 38 de descarga de fluido intermedias y adyacentes (por ejemplo, las aberturas de descarga de fluido 38a y 38b). Adicionalmente, en varias modalidades, la distancia entre la abertura 34 de descarga de fluido más recóndita y su abertura 38a de descarga de fluido intermedia y adyacente puede ser mayor que cada una de las distancias entre aberturas 38 de descarga de fluido adyacentes. Asimismo, la distancia entre la abertura 34 de descarga de fluido más recóndita y su abertura 38a de descarga de fluido intermedia y adyacente puede ser de cuando menos 1 , cuando menos 5, o cuando menos 10 por ciento mayor que cada una de las distancias entre las aberturas 38 de descarga de fluido adyacentes. Más aún, en varias modalidades, la distancia entre aberturas 38 de descarga de fluido intermedias y adyacentes puede disminuir con una colocación radial hacia afuera desde el miembro vertical 32. En una o más modalidades, la distancia entre las aberturas 38 de descarga de fluido intermedias y adyacentes puede disminuir por cuando menos 1, cuando menos 5, o cuando menos 10 por ciento entre cada uno de los pares adyacentes colocados hacia afuera subsecuentemente de las aberturas 38 de descarga de fluido. Por ejemplo la distancia entre las aberturas 38b y 38c de descarga de fluido intermedias puede ser de cuando menos 1, cuando menos 5, o cuando menos 10 por ciento menos que la distancia entre las aberturas 38a y 38b de descarga de fluido intermedias. En todas las modalidades descritas aquí que se relacionan con el espaciado de las aberturas 30 de descarga de fluido, la distancia entre las aberturas 30 de descarga de fluido debe ser determinada a partir del centro de una abertura de descarga de fluido al centro de su abertura de descarga de fluido adyacente.

En una o más modalidades, las aberturas 30 de descarga de fluido pueden estar espaciadas de manera equianular o sustancialmente equianular en cada uno de los conductos 28 de distribución de fluido. Tal como se utiliza aquí, el término "equianular" cuando se usa para describir al espaciado de abertura de descarga de fluido denotará un espaciado tal que las áreas anulares de anillos concéntricos teóricos o sustancialmente concéntricos definidos por medio de los centros de las aberturas 30 de descarga de fluido son iguales. Tal como se utiliza aquí, el término "sustancialmente" cuando modifica el término "equianular" significará que las áreas anulares de los anillos concéntricos teóricos varían en menos de 1 por ciento entre cualquier par de áreas anulares.

En una o más modalidades, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de igual área, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga del fluido localizadas en una primera región anular seleccionada puede estar dentro de 25, dentro de 10, dentro de 5, o dentro de 1 por ciento de la(s) área(s) de abertura de descarga acumulativa(s) de las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en cuando menos uno, cuando menos dos, o todas las tres regiones anulares remanentes. En otras palabras, cuando menos dos, cuando menos tres, o todas las cuatro regiones anulares pueden tener áreas de abertura de descarga acumulativa de las aberturas 30 de descarga de fluido que están dentro de 25, dentro de 10, dentro de 5, o dentro de 1 porciento de entre ellas. Adicionalmente, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular más lejana puede estar dentro de 25, dentro de 10, dentro de 5, o dentro de 1 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga del fluido localizadas en la región anular más recóndita. Adicionalmente, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular más lejana puede estar dentro del 25, dentro del 10, dentro del 5, o dentro del 1 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular interior-intermedia. Asimismo, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de igual área, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular más lejana puede estar dentro del 25, dentro del 10, dentro del 5, o dentro del 1 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular exterior-intermedia. Más aún, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular más recóndita puede estar dentro de 25, dentro de 10, dentro de 5 o dentro de porciento del área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular interior-intermedia. Adicionalmente, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular más recóndita puede estar dentro de 25, dentro de 10, dentro de 5, o dentro de 1 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular exterior-intermedia. Asimismo, cuando el rociador 10 es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular interior-intermedia puede estar dentro del 25, dentro del 10, dentro del 5, o dentro del 1 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de todas las aberturas 30 de descarga de fluido localizadas en la región anular exterior-intermedia. Deberá entenderse que, si los límites de una región anular teórica biseccionan una abertura 30 de descarga de fluido, entonces cada porción de la abertura 30 de descarga de fluido biseccionada solo contará hacia el área de abertura de descarga acumulativa de la respectiva región anular en la cual cae esa porción.

En varias modalidades, las aberturas 30 de descarga de fluido pueden ser circulares o sustancialmente circulares. Adicionalmente, las aberturas 30 de descarga de fluido pueden tener un diámetro medio promedio en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.0 mm, en el rango de desde aproximadamente 0.6 a aproximadamente 1.8 mm, en el rango de desde aproximadamente 0.7 a aproximadamente 1.6 mm, o en el rango de desde 0.8 hasta 1.4 mm. Adicionalmente, en varias modalidades, las aberturas 30 de descarga del fluido pueden tener todas sustancialmente el mismo tamaño, teniendo una variación en el diámetro medio de menos de 0.5 mm, menos de 0.3 mm, menos de 0.1 mm, o menos de 0.05 mm entre cualquier par de aberturas 30 de descarga de fluido.

En varias modalidades, cuando menos una porción de las aberturas 30 de descarga de fluido pueden estar posicionadas de forma que les sea posible descargar un fluido en una dirección normalmente hacia abajo. Tal como se utiliza aquí, el término "hacia abajo" denotará cualquier dirección que se extiende por debajo del lado normalmente por debajo del rociador 10 dentro de un ángulo de 15° respecto a la vertical. En una o más modalidades, cuando menos 50, cuando menos 75, cuando menos 90, o cuando menos 95 por ciento de las aberturas 30 de descarga de fluido están posicionadas de forma que son capaces de descargar un fluido en una dirección normalmente hacia abajo. Adicionalmente, todas o sustancialmente todas las aberturas 30 de descarga de fluido 30 pueden estar configuradas para descargar un fluido en una dirección normalmente hacia abajo.

En una o más modalidades, el rociador 10 puede tener un área total abierta de flujo a través de ésta de cuando menos 25 por ciento, cuando menos 50 por ciento, o cuando menos 75 por ciento. Tal como se utiliza aquí, el término "área abierta de flujo a través de ésta" denotará el área horizontal total ocupada por un rociador definida por medio de un perímetro teórico de sus puntos más lejanos menos el porcentaje del área ocupada por los conductos de distribución de fluido del rociador. Por ejemplo, con respecto al rociador 10, el espacio horizontal total ocupado por el rociador 10 sería definido por los extremos más lejanos de los conductos 28 de distribución de fluido, mientras que el área total abierta de flujo a través de ésta, sería la suma de las áreas abiertas 40 en forma de cuña entre los conductos 28 de distribución del fluido. Las áreas abiertas 40 en forma de cuña son medidas sobre un plano teórico horizontal que pasa a través del rociador 10 a una elevación en la que los conductos 28 de distribución de fluido tienen sus diámetros horizontales máximos. En varias modalidades, el rociador 10 puede tener un área total abierta de flujo a través de ésta en el rango de desde aproximadamente 25 a aproximadamente 99 por ciento, en el rango de desde aproximadamente 50 a aproximadamente 95 por ciento, o en el rango de desde 75 hasta 90 por ciento.

El rociador 10 puede tener cualesquiera dimensiones adecuadas para su uso en un reactor de columna de burbuja. En una o más modalidades, el rociador 10 puede tener un diámetro máximo de cuando menos 0.5 metros, cuando menos 0.75 metros, o cuando menos 1 metro. Adicionalmente, el rociador 10 puede tener un diámetro máximo en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6 metros, en el rango de desde aproximadamente 0.75 a aproximadamente 5 metros, o en el rango de desde 1 hasta 4 metros. Asimismo, cuando el rociador 10 está colocado en la zona de reacción de un reactor de columna de burbuja, tal como la zona de reacción 24 del reactor 12 de columna de burbuja ilustrado en la Figura 1, el rociador 10 puede tener un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento, cuando menos 95 por ciento, cuando menos 96 por ciento, o cuando menos 97 por ciento del diámetro de la zona de reacción en una elevación de la zona de reacción 24 en donde el rociador 10 está colocado. La elevación del rociador 10 con relación a la zona de reacción será determinada usando el centroide del rociador 10. El centroide del rociador 10 será determinado en base al rociador solamente y no será calculado incluyendo otros miembros, tales como el miembro vertical 32.

Refiriéndonos una vez más a la Figura 1 , tal como se anotó anteriormente, el reactor 12 de columna de burbuja puede ser configurado para facilitar el contacto en contra corriente entre una lechada (por ejemplo, una lechada de ácido tereftálico purificado ("PTA")) y un flujo de fase gaseosa (por ejemplo, un oxidante en fase gaseosa). De acuerdo con esto, en varias modalidades, la entrada 18 de lechada del reactor 12 de columna de burbuja puede estar localizado de forma que se introduzca una lechada dentro del 50 por ciento de la parte normalmente más alta, 30 por ciento de la parte normalmente más alta, 20 por ciento de la parte normalmente más alta, o 10 por ciento de la parte normalmente más alta de la región de la zona de reacción 24 del reactor 12 de columna de burbuja. Adicionalmente, en varias modalidades el rociador 10 puede estar colocado dentro del 30 por ciento de la parte normalmente más baja, el 20 por ciento de la parte normalmente más baja, o el 10 por ciento de la parte normalmente más baja de la región de la zona de reacción 24 del reactor 12 de columna de burbuja.

En varias modalidades, el rociador 10 puede estar configurado para introducir un gas, tal como un oxidante en fase gaseosa (por ejemplo, aire o una combinación de aire y vapor), dentro de la zona de reacción 24. En varias modalidades, la velocidad de flujo de gas al rociador 10 puede ser de cuando menos 25, cuando menos 50, cuando menos 75, cuando menos 100, o cuando menos 150 kg/hora. Adicionalmente, la velocidad de flujo de gas al rociador 10 puede estar en el rango de desde aproximadamente 25 a aproximadamente 700 kg/hora, en el rango de desde aproximadamente 50 a aproximadamente 600 kg/hora, o en el rango de desde 75 hasta 500 kg/hora. Adicionalmente, un gas puede ser introducido dentro de la zona de reacción 24 a una velocidad tal como para producir una velocidad de gas superficial ("Ug") en la zona de reacción 24 en el rango de desde aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.9 cm/s, en el rango de desde aproximadamente 0.05 a aproximadamente 0.4 cm/s, o en el en el rango de desde aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.2 cm/s. La velocidad de gas superficial, tal como se conoce en la técnica, es simplemente la relación de la velocidad de flujo de gas volumétrico al área de sección transversal promedio de la zona de reacción 24. En varias modalidades, la velocidad de gas superficial en la zona de reacción 24 puede ser aproximadamente 0.16 cm/s. Además, la retención de gas en la zona de reacción 24 puede estar en el rango de desde aproximadamente 0.05 a aproximadamente 3 por ciento, o en el rango de desde 1 hasta 2 porciento. Tal como se conoce en la técnica, "retención de gas" es simplemente la fracción de volumen de un medio de reacción de fases múltiples que está en estado gaseoso. Asimismo, en varias modalidades, la caída de presión asociada con la introducción de una corriente en fase gaseosa dentro de la zona de reacción 24 puede ser cuando menos 0.07 kgf/cm2 (1 libra por pulgada cuadrada ("psi")), cuando menos 0.14 kgf/cm (2 libras por pulgada cuadrada ("psi")), o cuando menos 0.18 kgf/cm¿ (2.5 libras por pulgada cuadrada ("psi")). Adicionalmente, la caída de presión asociada con la introducción de la corriente en fase gaseosa dentro de la zona de reacción 24 puede estar en el rango de desde aproximadamente 0.07 kgf/cm (1 libra por pulgada cuadrada) a aproximadamente 0.7 kgf/cm2 (10 libras por pulgada cuadrada), en el rango de desde aproximadamente 0.14 kgf/cm2 (2 libras por pulgada cuadrada) a aproximadamente 0.53 kgf/cm (7.5 libras por pulgada cuadrada), o en el rango de desde 0.18 kgf/cm (2.5 libras por pulgada cuadrada) a 0.35 kgf/cm2 (5 libras por pulgada cuadrada). La caída de presión se determina de acuerdo con la siguiente formula: AP=0.36(p)(U02) en donde ?? es la caída de presión, p es la densidad del gas de la corriente en fase gaseosa que entra, y U0 es la velocidad de la corriente en fase gaseosa determinada en las aberturas 30 de descarga del fluido. U0 se determina de acuerdo con la siguiente formula: Uo= [velocidad de flujo de la corriente en fase gaseosa]/ [N(7t/4)(do2)] en donde N es el número total de las aberturas 30 de descarga de fluido y d0 es el diámetro promedio de las aberturas 30 de descarga del fluido 30.

En varias modalidades, la presión de operación de la zona de reacción 24, medida en la salida 22 del gas de purga, puede estar en el rango de desde aproximadamente 0.4 a aproximadamente 8 MPa, en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 4 MPa, o en el rango de desde 1 a 2 MPa. Adicionalmente, la temperatura de operación de la zona de reacción 24, medida en la salida 26 de la lechada, puede estar en el rango de desde aproximadamente 150 a aproximadamente 280 °C, en el rango de desde aproximadamente 160 a aproximadamente 240 °C, o en el rango de desde 170 hasta 210 °C.

Refiriéndonos ahora a la Figura 3, se ilustra un rociador 11 Oalternativo que tiene una pluralidad de conductos 28 de distribución de fluido que se extienden radialmente, curvados. Cada uno de los conductos 28 de distribución del fluido puede comprender una pluralidad de aberturas 130 de descarga de fluido, la cual incluye aberturas 134 de descarga de fluido más recónditas, aberturas 138 de descarga de fluido intermedias, y aberturas 136 de descarga de fluido más lejanas. Adicionalmente, el rociador 1 10 comprende un conducto 120 de entrada de gas. En varias modalidades, el rociador 1 10 puede ser empleado en un reactor de columna de burbuja (tal como el reactor 12 de columna de burbuja, descrito anteriormente con referencia a la Figura 1) para introducir un gas (por ejemplo, un oxidante en fase gaseosa) dentro de la zona de reacción del reactor. El rociador 1 10, los conductos 128 de distribución de fluido, y las aberturas 130 de descarga del fluido pueden tener cada una las simas o sustancialmente las mismas dimensiones y puede(n) operar en la misma o sustancialmente la misma manera que el rociador 10, los conductos 28 de distribución del fluido, y las aberturas 30 de descarga de fluido descritas anteriormente con referencias a las Figuras 1 y 2.

Refiriéndonos ahora a la Figura 4, se ilustra un rociador alternativo 210 que tiene una pluralidad de conductos 228 de distribución de fluido, circulares. Los conductos 228 de distribución de fluido, circulares, pueden estar posicionados en una manera concéntrica o sustancialmente concéntrica. Adicionalmente, en varias modalidades, los conductos 228 de distribución de fluido, circulares, pueden estar espaciados equianularmente o sustancialmente en forma equianular. Tal como se puede ver en la Figura 4, los conductos 228 de distribución del fluido presentan una pluralidad de aberturas 230 de descarga de fluido. Las aberturas 234 de descarga de fluido más recónditas pueden estar localizadas en el conducto 240 de distribución de fluido más recóndito, las aberturas 238 de descarga de fluido intermedias pueden estar localizadas sobre sus respectivos conductos 242 de distribución de fluidos intermedios, y las aberturas 236 de descarga de fluido más lejanas pueden estar localizadas sobre el conducto 244 de distribución de fluido más lejano. El número, espaciado, y dimensiones de las aberturas 230 de descarga de fluido pueden ser los mismos o sustancialmente los mismos que para las aberturas 30 de descarga del fluido descritas anteriormente con respecto a la Figura 2. Adicionalmente, el rociador 210 puede operar en la misma o sustancialmente en la misma manera que el rociador 10 descrito anteriormente con respecto a las Figuras 1 y 2.

Refiriéndonos ahora a la Figura 5, se ilustra un rociador alternativo 310 que tiene una pluralidad de conductos 320 de distribución de fluido, cuadrados. Los conductos 328 de distribución de fluido, cuadrados, pueden estar posicionados en una manera concéntrica o sustancialmente concéntrica. Tal como se puede ver en la Figura 5, los conductos 328 de distribución de fluido presentan una pluralidad 330 de aberturas de descarga de fluido. En varias modalidades, los conductos 328 de distribución de fluido, cuadrados, pueden estar espaciados de forma tal que las aberturas 330 de descarga de fluido estén espaciadas equianularmente o sustancialmente en forma equianular. En una o más modalidades, las aberturas 334 de descarga de fluido más recónditas pueden estar localizadas sobre el conducto 340 de distribución de fluido más recóndito, las aberturas 338 de descarga de fluido intermedias pueden estar localizadas sobre sus respectivos conductos 342 de distribución de fluido intermedios, y las aberturas 336 de descarga de fluido más lejanas pueden estar localizadas sobre el conducto 344 de distribución de fluido más lejano. El número, espaciado, y dimensiones de las aberturas 330 de descarga de fluido pueden ser los mismos o sustancialmente los mismos que para las aberturas 30 de descarga de fluido descritas anteriormente con respecto a la Figura 2. Adicionalmente, el rociador 310 puede operar en la misma o sustancialmente la misma manera que el rociador 10 descrito anteriormente con respecto a las Figuras 1 y 2.

Refiriéndonos ahora a la Figura 6, se describe un rociador alternativo 410 que tiene una pluralidad de conductos 428 de distribución de fluido, octagonales. Los conductos 428 de distribución del fluido, octagonales, pueden estar posicionados en una manera concéntrica o sustancialmente concéntrica. Tal como se puede ver en la Figura 6, los conductos 428 de distribución de fluido presentan una pluralidad de aberturas 430 de descarga de fluido. En varias modalidades, los conductos 428 de distribución de fluido, octagonales, pueden estar espaciados de manera tal que las aberturas 430 de descarga de fluido estén espaciadas equianularmente o sustancialmente en forma equianular. En una o más modalidades, las aberturas 434 de descarga de fluido más recónditas pueden estar localizadas en el conducto 440 de distribución de fluido más recóndito, las aberturas 438 de descarga de fluido intermedias pueden estar localizadas sobre sus respectivos conductos 442 de distribución de fluido intermedios, y las aberturas 436 de descarga de fluido más lejanas pueden estar localizadas sobre el conducto 444 de distribución de fluido más lejano. El número, espaciamiento y dimensiones de las aberturas 430 de descarga de fluido pueden ser los mismos o sustancialmente los mismos que para las aberturas 30 de descarga de fluido descritas anteriormente con respecto a la Figura 2. Adicionalmente, el rociador 410 puede operar en la misma o sustancialmente la misma manera que el rociador 10 descrito anteriormente con respecto a las Figuras 1 y 2.

Refiriéndonos ahora a la Figura 7, puede utilizarse un rociador 510 en un reactor 512 de columna de burbuja en un sistema 514 para oxidar al menos parcialmente un compuesto oxidable (por ejemplo, para-xileno) para formar un ácido dicarboxílico (por ejemplo, ácido tereftálico). El sistema 514 es ilustrado como comprendiendo un reactor 516 de oxidación inicial, un reactor 518 de oxidación inicial con extracción lateral, un reactor 520 de oxidación secundaria, y el reactor 512 de columna de burbuja, el cual puede ser un reactor con extracción lateral. El rociador 510 puede tener las mismas o sustancialmente las mismas dimensiones y operar en la misma o sustancialmente la misma manera que se describió anteriormente con referencia a cualquiera de los rociadores 10, 1 10, 210, 310, o 410 descritos anteriormente con referencia a las Figuras 2, 3, 4, 5, y 6, respectivamente. Adicionalmente, el reactor 512 de columna de burbuja puede tener las mismas o sustancialmente las mismas dimensiones y operar en la misma o sustancialmente la misma manera que el reactor 12 de columna de burbuja descrito anteriormente con referencia a la Figura 1.

En operación, un flujo de alimentación de fase líquida que comprende un compuesto oxidable (por ejemplo, para-xileno) y un disolvente (por ejemplo, ácido acético y/o agua) puede ser introducido dentro del reactor 516 de oxidación inicial para la oxidación en fase líquida. Un oxidante de fase gaseosa (por ejemplo, aire) puede también ser introducido dentro del reactor 516 de oxidación inicial por medio de un rociador 522. En una o más modalidades, el reactor 516 de oxidación inicial puede ser un reactor de columna de burbuja, de forma que la agitación del medio de reacción resultante en la zona de reacción 524 del reactor 516 de oxidación inicial es provista principalmente por las burbujas del oxidante en fase gaseosa que ingresa. La oxidación del compuesto oxidable puede ser una reacción de precipitación que produce un medio de reacción de tres fases. A continuación de la oxidación inicial, el gas de purga resultante puede ser descargado por medio de una línea 526, y la lechada de ácido dicarboxílico crudo resultante (por ejemplo, una lechada de ácido tereftálico crudo ("CTA")) puede ser retirada por vía de un conducto 528 de extracción lateral.

La lechada en el conducto 528 de extracción lateral puede ser introducida dentro del reactor 518 de oxidación inicial con extracción lateral en donde puede ser sometido a una oxidación adicional por vía del contacto con un oxidante en fase gaseosa adicional (por ejemplo, aire o una combinación de aire y vapor). El gas de purga resultante de la oxidación adicional en el reactor 518 de oxidación inicial, con extracción lateral, puede ser retirado por medio de una línea 530, mientras que la lechada resultante puede ser retirada por medio de una línea 532.

La lechada de la línea 532 puede ser introducida dentro del reactor 520 de oxidación secundaria. Adicionalmente, oxidante de fase gaseosa adicional (por ejemplo, aire) puede ser mezclado con la lechada de la línea 532 antes de su introducción dentro del reactor 520 de oxidación secundaria. Alternativamente, oxidante de fase gaseosa adicional (por ejemplo, aire) puede ser introducido dentro del reactor 520 de oxidación secundaria separadamente. Disolvente adicional (por ejemplo ácido acético y/o agua) puede ser introducido dentro del reactor 520 de oxidación secundaria por medio de un rociador 534. En una o más modalidades, el reactor 520 de oxidación secundaria puede ser un reactor de tanque con agitación continua ("CSTR") de forma que la agitación del medio de reacción resultante en la zona de reacción 536 del reactor 520 de oxidación secundaria sea principalmente provista por medios mecánicos. En modalidades alternativas, el reactor 520 de oxidación secundaria puede ser un reactor de columna de burbuja. Después de la oxidación secundaria, el gas de purga resultante puede ser descargado por medio de una línea 538, y la lechada de ácido dicarboxílico purificado resultante (por ejemplo, una lechada de ácido tereftálico purificado ("PTA")) puede ser retirada por medio de un conducto de extracción lateral 540.

La lechada en el conducto de extracción lateral 540 puede ser introducida dentro del reactor 512 de columna de burbuja en donde puede ser sometida a una oxidación adicional por medio del contacto con un oxidante en fase gaseosa adicional (por ejemplo, aire). Tal como se anotó anteriormente, el oxidante de fase gaseosa adicional puede ser introducido dentro de la zona de reacción 542 del reactor 512 de columna de burbuja por medio del rociador 510, el cual puede tener la misma configuración que cualquiera de los rociadores descritos anteriormente de las Figuras 2-6. El gas de purga resultante de la oxidación adicional en el reactor 512 de columna de burbuja puede ser retirado por medio de una línea 544, mientras que la lechada resultante (por ejemplo, una lechada de ácido tereftálico ) puede ser retirada por medio de la línea 546.

Definiciones Deberá entenderse que lo siguiente no tiene la intención de ser una lista exclusiva de términos definidos. Otras definiciones pueden ser provistas en la descripción precedente, tales como, por ejemplo, cuando acompañan el uso de un término definido en contexto.

Tal como se utilizan aquí, los términos "un", "una", "los", y "las" significan uno o más.

Tal como se utiliza aquí, el término "y/o", cuando se usa en una lista de dos o más artículos, significa que cualquiera de los artículos enlistados puede ser empleado por sí mismo o cualquier combinación de dos o más de los artículos enlistados puede ser empleada. Por ejemplo, si una composición es descrita como conteniendo los componentes A, B, y/o C, la composición puede contener A sola; B sola; C sola; A y B en combinación; A y C en combinación, B y C en combinación; o A, B, y C en combinación.

Tal como se utiliza aquí, los términos "comprendiendo," "comprende", y "comprenden", son términos de transición abiertos usados para la transición de un sujeto nombrado antes del término a uno o más elementos nombrados después del término, en donde el elemento o elementos enlistados después del término de transición no son necesariamente los únicos elementos que conforman el sujeto.

Tal como se utiliza aquí, los términos "tiene," "teniendo," y "tienen" tienen el mismo significado abierto que "comprendiendo", "comprende" y "comprenden" provisto anteriormente.

Tal como se utiliza aquí, los términos "incluyendo," "incluye,", e "incluyen" tienen el mismo significado abierto que "comprendiendo", "comprende" y "comprenden" provisto anteriormente.

Rangos numéricos La presente invención usa rangos numéricos para cuantificar ciertos parámetros relacionados con la invención. Deberá entenderse que cuando se proveen rangos numéricos, tales rangos deben ser interpretados como proveyendo soporte literal a las limitaciones de reivindicación que solo recitan el valor más bajo del rango así como también limitaciones de reivindicación que solo recitan el valor más alto del rango. Por ejemplo, un rango numérico descrito de 10 a 100 provee soporte literal para una reivindicación que recita "mayor que 10" (sin límites superiores) y una reivindicación que recita "menor que 100" (sin límites inferiores).

La presente descripción usa valores numéricos específicos para cuantificar ciertos parámetros que se relacionan con la invención, en donde los valores numéricos específicos no son parte expresamente de un rango numérico. Deberá entenderse que cada valor numérico específico provisto aquí debe ser interpretado como proveyendo soporte literal para un rango amplio, intermedio y angosto. El rango amplio asociado con cada valor numérico específico es el valor numérico más y menos 60 por ciento del valor numérico, redondeado a dos dígitos significativos. El rango de intermedio asociado con cada valor numérico específico es el valor numérico más y menos 30 por ciento del valor numérico, redondeado a dos dígitos significativos. El rango angosto asociado con cada valor numérico específico es el valor numérico más y menos 15 por ciento del valor numérico, redondeado a dos dígitos significativos. Por ejemplo, si la especificación describe una temperatura específica de 16.6 °C [62 °F], tal descripción provee soporte literal para un amplio rango numérico de -3.28 °C a 37.2 °C [25 °F a 99 °F] (-3.28 °C +/- 37.2 °C) [62 °F +/- 37 °F], un rango numérico intermedio de 6.1 1 °C a 27.2 °C [43 °F a 81 °F] (16.6 °C +/- 7.2 °C) [62 °F +/- 19 °F], y un rango numérico angosto de 1 1.6 °C a 21.6 °C [53 °F a 71 °F] (16.6 °C +/- -12.7 °C) [62 °F +/- 9 °F]. Estos rangos numéricos amplio, intermedio, y angosto deberán ser aplicados no solamente a los valores específicos, sino que también deben ser aplicados a diferencias entre estos valores específicos. De este modo, si la especificación describe una primera presión de 7.73 kgf/cm abs. [1 10 psia] y una segunda presión de 3.37 kgf/cm abs. [48 psia] (una diferencia de 4.36 kgf/cm2 [62 psi]), los rangos amplio, intermedio y angosto para la diferencia de presión entre estas dos corrientes sería de 1.76 a 6.96 kgf/cm2 [25 a 99 psi], 3.02 a 5.69 kgf/cm2 [43 a 81 psi], y 3.73 a 4.99 kgf/cm2 [53 a 71 psi], respectivamente.

Reivindicaciones no limitadas a las modalidades descritas Las formas preferidas de la invención descritas anteriormente son para ser usadas como ilustración solamente, y no deberán ser usadas en un sentido limitante para interpretar el alcance de la presente invención. Modificaciones a las modalidades ejemplares establecidas anteriormente, pueden ser hechas fácilmente por aquellos capacitados en la técnica sin alejarse del alcance de la presente invención.

Los inventores aquí establecen su intención de apoyarse en la Doctrina de Equivalentes para determinar y evaluar el alcance razonablemente justo de la presente invención ya que pertenecen a cualquier aparato que no se aleje materialmente sino fuera del alcance literal de la invención tal como se establece en las siguientes reivindicaciones.

Claims (30)

Reivindicaciones

1. Un reactor que define una zona de reacción dentro de este, dicho reactor comprende: un rociador colocado en dicha zona de reacción para introducir fluido dentro de dicha zona de reacción, dicho rociador comprende cuando menos tres conductos de distribución de fluido que se extienden radialmente, en donde cada conducto de distribución de fluido define cuando menos tres aberturas de descarga de fluido, en donde el espaciado radial de dichas aberturas de descarga de fluido asociadas con cada uno de los conductos de distribución de fluido disminuye hacia afuera, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en la que dicho rociador está colocado.

2. El reactor de la reivindicación 1, en donde dicho rociador es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de igual área, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en una de dichas regiones anulares está dentro del 25 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga del fluido localizadas en cuando menos una otra de dichas regiones anulares.

3. El reactor de la reivindicación 1, en donde cada uno de dichos conductos de distribución de fluido están acoplados de manera fluida con y se extienden hacia afuera desde un conducto de entrada de fluido común.

4. El reactor de la reivindicación 3, en donde dichos conductos de distribución de fluido están espaciados de manera sustancialmente igual alrededor de dicho conducto de entrada de fluido común.

5. El reactor de la reivindicación 1 , en donde cada uno de dichos conductos de distribución de fluido comprende cuando menos cuatro de dichas aberturas de descarga de fluido.

6. El reactor de la reivindicación 1, en donde dichas aberturas de descarga de fluido están espaciadas de manera sustancialmente equianular.

7. El reactor de la reivindicación 1 , en donde dicho rociador tiene un área total abierta de flujo a través de ésta de cuando menos 25 por ciento.

8. El reactor de la reivindicación 1 , en donde dicho rociador tiene un número total de aberturas de descarga de fluido en el rango de desde 20 hasta 300.

9. El reactor de la reivindicación 1 , en donde dichas aberturas de descarga de fluido tienen un diámetro medio promedio en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.0 mm.

10. El reactor de la reivindicación 1, en donde más del 50 por ciento de dichas aberturas de descarga de fluido están posicionadas para descargar dicho fluido en una dirección normalmente hacia abajo.

11. El reactor de la reivindicación 1 , en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6 metros, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 95 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en la que dicho rociador está colocado.

12. El reactor de la reivindicación 1, en donde la desviación en el diámetro promedio entre todas las aberturas de descarga de fluido es de menos de 0,5 mm.

13. Un reactor que define una zona de reacción dentro de este, dicho reactor comprende: un rociador colocado en dicha zona de reacción para introducir fluido dentro de dicha zona de reacción, en donde dicho rociador comprende uno o más conductos de distribución de fluido que definen en el rango de desde 20 hasta 300 aberturas de descarga de fluido, en donde dicho rociador es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en una de dichas regiones anulares está dentro del 25 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en cuando menos una otra de dichas regiones anulares, en donde dicho rociador tiene un área abierta de flujo a través de ésta de cuando menos 25 por ciento, en donde dichas aberturas de descarga de fluido tienen un diámetro medio promedio en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.0 mm, en donde más del 50 por ciento de dichas aberturas de descarga de fluido están posicionadas para descargar dicho fluido en una dirección normalmente hacia abajo, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6 metros, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en donde dicho rociador está colocado.

14. El reactor de la reivindicación 13, en donde dicho rociador comprende cuando menos tres de dichos conductos de distribución de fluido, en donde cada uno de dichos conductos de distribución de fluido define cuando menos tres de dichas aberturas de descarga de fluido, en donde cada uno de dichos conductos de distribución de fluido está acoplado de manera fluida a un conducto de entrada de fluido común.

15. El reactor de la reivindicación 14, en donde dicho conducto de distribución de fluido se extiende radialmente desde dicho conducto de entrada de fluido común, en donde el espaciado radial de dichas aberturas de descarga de fluido asociadas con cada uno de dichos conductos de distribución de fluido disminuye hacia afuera desde dicho conducto de entrada de fluido común.

16. El reactor de la reivindicación 13, en donde dichos conductos de distribución de fluido tienen una forma elegida a partir del grupo que consiste de curvada, recta, circular, cuadrada, pentagonal, hexagonal y octagonal.

17. El reactor de la reivindicación 13, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo que es de cuando menos 95 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en la que dicho rociador está colocado.

18. El reactor de la reivindicación 13, en donde dicho rociador tiene un área total de flujo a través de ésta de cuando menos 50 por ciento, en donde dicho rociador comprende un número de aberturas de descarga de fluido en el rango de desde 80 hasta 220, en donde cuando menos 75 por ciento de dichas aberturas de descarga de fluido están posicionadas para descargar dicho fluido en una dirección normalmente hacia abajo.

19. El reactor de la reivindicación 13, en donde la desviación en el diámetro medio entre todas las aberturas de descarga de fluido es menor a 0.5 mm.

20. Un sistema para cunado menos oxidar parcialmente un compuesto oxidable por medio de la puesta en contacto de cuando menos una porción de dicho compuesto oxidable con un oxidante de fase gaseosa, dicho sistema comprende: un primer reactor de oxidación; un segundo reactor de oxidación en comunicación de flujo de fluido corriente abajo con dicho primer reactor de oxidación; un reactor de columna de burbuja en comunicación de flujo de fluido corriente abajo con dicho segundo reactor de oxidación y que define una zona de reacción; y un rociador colocado dentro de dicha zona de reacción y configurado para descargar cuando menos una porción de dicho oxidante de fase gaseosa dentro de dicha zona de reacción, en donde dicho rociador comprende uno o más conductos de distribución de fluido que definen una pluralidad de aberturas de descarga de fluido, en donde cuando dicho rociador es particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en una de dichas regiones anulares está dentro del 25 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en cuando menos una otra de dichas regiones anulares, en donde dicho rociador tiene un área total abierta de flujo a través de ésta de cuando menos 25 por ciento, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en donde dicho rociador está colocado.

21. El sistema de la reivindicación 20, en donde dicho rociador comprende una pluralidad de conductos de distribución de fluido, en donde cada de dichos conductos de distribución de fluido comprende cuando menos tres de dichas aberturas de descarga de fluido, en donde cada de dichos conductos de distribución de fluido está acoplado de manera fluida a un conducto de entrada de fluido común.

22. El sistema de la reivindicación 21 , en donde dicho rociador comprende cuando menos tres de dichos conductos de distribución de fluido, en donde dichos conductos de distribución de fluido se extienden radialmente desde dicho conducto de entrada de fluido común, en donde el espaciado radial de dichas aberturas de descarga de fluido asociadas con cada uno de dichos conductos de distribución de fluido disminuye hacia afuera desde dicho conducto de entrada de fluido común.

23. El sistema de la reivindicación 20, en donde dichas aberturas de descarga de fluido tienen un diámetro medio promedio en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.0 mm, en donde más de 50 porciento de dichas aberturas de descarga de fluido están posicionadas para descargar dicho oxidante de fase gaseosa en una dirección normalmente hacia abajo, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo de cuando menos 95 por ciento del diámetro máximo de dicha zona de reacción, en donde la desviación en el diámetro medio entre todas las aberturas de descarga de fluido es menor a 0.5 mm.

24. El sistema de la reivindicación 20, en donde el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga del fluido localizadas en una de dichas regiones anulares está dentro del 25 por ciento de cada una de las áreas de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga del fluido localizadas respectivamente en cuando menos dos otras de dichas regiones anulares.

25. El sistema de la reivindicación 20, en donde dicho reactor de columna de burbuja está configurado para recibir una lechada de dicho segundo reactor de oxidación dentro del 50 por ciento de la región normalmente más alta de dicha zona de reacción, en donde dicho rociador está colocado dentro del 30 por ciento de la región normalmente más baja de dicha zona de reacción.

26. Un método para producir un ácido dicarboxílico, dicho método comprende: (a) poner en contacto un compuesto oxidable con un primer oxidante en fase gaseosa de este modo formando una lechada de ácido dicarboxílico crudo; (b) purificar cuando menos una porción de dicha lechada de ácido dicarboxílico crudo de este modo formando una lechada de ácido dicarboxílico purificado, y (c) poner en contacto cuando menos una porción de dicha lechada de ácido dicarboxílico purificado con un segundo oxidante en fase gaseosa en una zona de reacción de un reactor de columna de burbuja, en donde cuando menos una porción de dicho segundo oxidante de fase gaseosa es introducido dentro de dicha zona de reacción por medio de un rociador colocado en dicha zona de reacción, en donde dicho rociador comprende uno o más conductos de distribución de fluido que definen una pluralidad de aberturas de descarga de fluido, en donde dicho rociador está particionado teóricamente en cuatro regiones anulares de área igual, el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en una de dichas regiones anulares está dentro del 25 por ciento del área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en cuando menos una otra de dichas regiones anulares, en donde dicho rociador tiene un área total abierta de flujo a través de ésta de cuando menos 25 porciento, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo que es cuando menos 90 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en donde dicho rociador está colocado.

27. El método de la reivindicación 26, en donde dicho rociador comprende cuando menos tres de dichos conductos de distribución de fluido, en donde cada uno de dichos conductos de distribución de fluido define cuando menos tres de dichas aberturas de descarga de fluido, en donde cada de dichos conductos de distribución de fluido está acoplado de manera fluida a un conducto de entrada de fluido común, en donde dichos conductos de distribución de fluido se extienden radialmente desde dicho conducto de entrada de fluido común, en donde el espaciado radial de dichas aberturas de descarga de fluido asociadas con cada uno de dichos conductos de distribución de fluido disminuye hacia afuera desde dicho conducto de entrada de fluido común.

28. El método de la reivindicación 26, en donde dichas aberturas de descarga de fluido tienen un diámetro medio promedio en el rango de desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.0 mm, en donde más del 50 por ciento de dichas aberturas de descarga de fluido están posicionadas para descargar dicho segundo oxidante en fase gaseosa en una dirección normalmente hacia abajo, en donde dicho rociador tiene un diámetro máximo de cuando menos 95 por ciento del diámetro de dicha zona de reacción en la elevación en donde dicho rociador está colocado, en donde la desviación en el diámetro medio entre todas las aberturas de descarga de fluido es menor 0.5 mm, en donde dicho segundo oxidante en fase gaseosa tiene una velocidad de gas superficial en dicha zona de reacción en el rango de desde aproximadamente 0.01 a aproximadamente 0.9 cm/s.

29. El método de la reivindicación 26, en donde el área de abertura de descarga acumulativa de las aberturas de descarga de fluido localizadas en una de dichas regiones anulares está dentro del 25 por ciento de cada una de las áreas de abertura de descarga acumulativas de las aberturas de descarga de fluido respectivamente localizadas en cuando menos otras dos de dichas regiones anulares.

30. El método de la reivindicación 26, en donde dicho compuesto oxidable es para-xileno, en donde dicho ácido carboxílico es ácido tereftálico.