MXPA00001359A - Reactor que incluye una estructura de malla para sostener particulas cataliticas - Google Patents

Abstract

Un reactor y proceso catalítico en donde el reactor contiene un lecho fijo de catalizador que comprende por lo menos una capa de una malla que tiene partículas de catalizador y/o fibras de catalizador retenidas en los intersticios de la malla, en donde las partículas de catalizador tiene un medio tamaño de partículas promedio no mayor que 200 micras y las fibras tiene un diámetro no mayor que 500 micras y en donde la capa de malla de alambre tiene un volumen de huecos de por lo menos 45%.

Description

REACTOR QUE INCLUYE UNA ESTRUCTURA DE MALLA PARA SOSTENER PARTÍCULAS CATALÍTICAS Esta solicitud reclama la prioridad de la solicitud provisional de patente de los E.U.A. No. 60/055,227, presentada en agosto 8 de 1997. Esta invención se refiere a un reactor y más particularmente a un reactor catalítico para realizar una reacción química. La invención además se refiere a una estructura de catalizador para utilizar en un reactor catalítico y a su uso. Una amplia variedad de reactores catalíticos se conocen en la especialidad. Estos reactores catalíticos incluyen reactores en donde el catalizador se mantiene como un lecho fijo (el catalizador no se atrapa en los reactivos) y los reactores catalíticos en donde se atrapa el catalizador en la corriente de reacción, tal como un reactor de fango o un reactor de lecho fluidizado. En general, reactores catalíticos en donde se atrapa un catalizador en la corriente de reacción, se caracterizan por el uso de catalizadores con partículas de tamaño pequeño, en donde el catalizador se mantiene en una baja densidad en la corriente de reacción. Reactores catalíticos de lecho fijo en general se caracterizan por tener un gran tamaño de partículas y una carga de catalizador relativamente alta (bajo volumen de huecos) . - 2 En el documento de patente US-A-3 713,281, se describe un empaque que contiene gas que incluye un bastidor de alambre tejido al cual se adhieren partículas de intercambio de humedad o intercambio de calor 5 inorgánicas. Las partículas pueden tener un tamaño desde aproximadamente malla 10 de tamiz standard de los E.U.A. a aproximadamente 3 mm. En el documento de patente DE-A- 39 28 709, se describe una "placa" para contener un catalizador, en donde se contienen partículas de catalizador en un andamio o castillete de alambres y fibras de metal. La presente invención se dirige a un reactor catalítico mejorado y a procesos químicos efectuados en este reactor así como estructuras de catalizador para este reactor. Más particularmente, la presente invención se dirige a un aparato y a un proceso químico que emplea este aparato, en donde se proporciona al menos un lecho de catalizador fijo en el reactor. El lecho fijo en el reactor contiene una o más capas de estructura de catalizador en la forma de una malla de soporte que tiene partículas o fibras de catalizador retenidas en los intersticios de la malla de soporte, con las partículas de catalizador que tienen un tamaño de partículas promedio no mayor a 200 mieras. Cuando se emplean fibras de catalizador, estas fibras en general tienen un diámetro no mayor a 500 mieras. Las fibras en general tienen un diámetro de al menos dos nanómetros y más generalmente cuando menos una miera. El diámetro de fibra en general es al menos 10 nanómetros. La malla de soporte que contiene las partículas de catalizador tiene un volumen de huecos de al menos 45%. Las partículas de catalizador pueden tener múltiples funciones de catalizador en cada partícula o fibra, o funciones diferentes pueden presentarse en partículas o fibras separadas. Las fibras o partículas del catalizador de preferencia son porosas. El material de malla que tiene fibras o partículas de catalizador retenidas en los intersticios puede o no estar revestido con un catalizador. El solicitante ha encontrado que al retener las partículas o fibras de catalizador en los intersticios de una malla, es posible el proporcionar un reactor de lecho de catalizador fijo en donde, contrario a los reactores de lecho fijo de la técnica previa, el catalizador efectivamente tiene un tamaño de partículas pequeño y se emplea en una baja densidad de catalizador, es decir hay un alto volumen de huecos. Además, el reactor puede operarse con una baja caída de presión. Las partículas o fibras que se atrapan en la malla de soporte pueden ser un catalizador o pueden ser un soporte que se impregna con un catalizador o se reviste con una película delgada de material catalíticamente activo con tamaño de .1 a 50 mieras, en donde las partículas o fibras que funcionan como soporte pueden ser esencialmente inertes. Como se anotó previamente, el tamaño de partículas promedio del catalizador empleado en el reactor no es mayor a 300 mieras, y de preferencia no mayor a 200 mieras y en modalidades preferidas no es mayor a 100 mieras. En general, el tamaño de partículas promedio cuando menos es de dos mieras, más generalmente al menos 10 mieras y de preferencia al menos 20 mieras y en la mayoría de los casos es mayor a 50 mieras. El tamaño de partículas promedio puede determinarse por ejemplo por ASTM 4464-85. Como se anotó previamente, el volumen de huecos de la capa de malla de soporte que tiene partículas de catalizador o fibras de catalizador retenidas en sus intersticios es de al menos 45% y de preferencia 9 a 55% y más preferiblemente cuando menos 65%. En general, el volumen de huecos no excede 95% y de preferencia no excede 90%. El término "volumen de huecos"- con respecto a la malla como se emplea aquí, se determina al dividir el volumen de la capa de malla que está abierta (por ejemplo libre de partículas de catalizador y material que forma la malla) por el volumen total de la capa de malla (aberturas y material de malla y partículas) y multiplicar por 100.

El porcentaje en volumen del catalizador basado solo en catalizador y material que forma la malla, puede ser tan alto como 95% y en general de al menos 55%. El porcentaje en volumen del catalizador puede ser superior a 95% y hasta aproximadamente 99%, con base solo en catalizador y material que forma la estructura. Las partículas o fibras de catalizador se retienen en los intersticios de la malla, y como resultado, las partículas de catalizador no se atrapan en los reactivos que circulan a través de la malla. Habrá de entenderse sin embargo que las partículas del catalizador pueden tener alguna libertad de movimiento dentro de los intersticios de la malla; sin embargo estas partículas o fibras se retienen en la malla y no se atrapan en la corriente de reacción. De esta manera, las partículas dentro de la malla tienen alguna libertad de movimiento dentro de la malla pero no se atrapan en la corriente de reacción. De acuerdo con otro aspecto, la estructura de malla puede formarse a partir de fibras que son un catalizador, con estas fibras que tienen un diámetro no mayor a 30 mieras, con la capa de malla que tiene un volumen de huecos como se describió previamente. Esta malla puede o no tener partículas o fibras de catalizador atrapadas retenidas en los intersticios de la malla.

El reactor contiene cuando menos un lecho de catalizador, y este lecho de catalizador puede formarse a partir de una o más capas de malla que tienen catalizador contenido en sus intersticios. En la mayoría de los casos, el lecho de catalizador está constituido por múltiples capas de esta malla que tiene el catalizador retenido en sus intersticios. La malla que tiene partículas o fibras de catalizador retenidas en sus intersticios, de acuerdo con la presente invención, puede formarse en una amplia variedad de formas y por lo tanto puede emplearse como un elemento de empacado para un reactor catalítico. De esta manera, por ejemplo la malla puede fabricarse en elementos de empaque corrugados, en donde cada elemento de empaque corrugado que forma el lecho de catalizador fijo se forma de una malla que tiene catalizadores retenidos en sus intersticios, este catalizador tiene un tamaño de partículas o fibras como se anotó anteriormente y en donde el volumen de huecos de la malla corrugada es como se describió anteriormente. El lecho del catalizador puede formarse a partir de una pluralidad de estos elementos corrugados, y los elementos pueden disponerse en una amplia variedad de formas y estructuras. De esta manera, por ejemplo la patente de los E.U.A. No. 4,731,229 describe un reactor que tiene elementos de empaque corrugados. Los elementos de empaque corrugados de este tipo pueden fabricarse a partir de malla que tiene partículas de catalizador retenidas en sus intersticios, en cuyo caso "la cinta" del catalizador descrita en esa patente, no se requiere. La malla también puede formarse en estructuras tales como se describe en las Patentes de los E.U.A. Nos. 4,731,229; Patente de los E.U.A. No. 5,189,001; Patente de los E.U.A. No. 5,431,890; Patente de los E.U.A. No. 5,032,156; Patente Europea 0-396-650-B1 ; Patente Europea 0-367-717-B1; Patente Europea 0-433-222-B1. Estas y otras formas deberán ser aparentes a aquellos con destreza en la especialidad de las enseñanzas presentes. De esta manera, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un reactor catalítico que incluye elementos de empaque en la forma de una malla, con la malla que tiene partículas o fibras catalíticas retenidas en sus intersticios, con las partículas de catalizador que tienen un tamaño de partículas promedio no mayor a 200 mieras y en donde la capa de malla que se emplea en formar el elemento de empaque, tiene un volumen de hueco de al menos 45%. Las partículas o fibras pueden estar constituidas por uno, dos o más materiales catalíticos y pueden comprender solo un catalizador o pueden comprender un soporte que comprende partículas o fibras que se impregna o reviste con un catalizador. De esta manera, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un soporte de catalizador tridimensional o empaque para un reactor catalítico, en donde el soporte o empaque se forma de una malla y tiene un catalizador en forma de partículas o como fibra retenidas en los intersticios de la malla de alambre que tiene las características previamente descritas. La malla de preferencia se forma de un metal, sin embargo pueden emplearse otros materiales tales como cerámica. Como ejemplos representativos de estos metales, pueden mencionar: níquel, diversos aceros inoxidables; por ejemplo 304, 310 y 316, Hastalloy, aleaciones Fe-Cr, etc. La malla puede formarse a partir de fibras, con estas fibras que en general tienen un diámetro de al menos una miera, las fibras que tienen un diámetro que generalmente no excede 25 mieras, aunque pueden emplearse diámetros más pequeños o más grandes. Habrá de entenderse que el soporte de malla puede comprender un tipo de fibra o puede estar constituido por dos o más diferentes fibras y las fibras de malla pueden tener un diámetro simple o pueden tener diferentes diámetros. Adicionalmente, las fibras pueden ser revestidas con una película delgada de catalizador, con lo que el soporte de malla se reviste con catalizador además de tener fibras o partículas de catalizador retenidas en intersticios del soporte de malla. La malla que contiene partículas o fibras de catalizador puede formarse inicialmente al producir una malla que tiene un soporte de catalizador retenido en sus intersticios, seguido por impregnar el soporte retenido con un catalizador apropiado. En forma alterna, la malla puede producirse con partículas de catalizador soportadas o no soportadas en la malla. Como una alternativa adicional, la malla puede producirse, en donde las partículas retenidas son precursores de catalizador, estos precursores subsecuentemente se convierte a un catalizador activo. Como un ejemplo adicional, la malla puede formarse inicialmente y el catalizador o precursores de catalizador, insertarse en los intersticios de la malla después de formación de la misma. De esta manera, de acuerdo con un aspecto de la presente invención, la malla inicialmente puede proporcionarse con partículas o fibras retenidas en sus intersticios, en donde estas partículas o fibras pueden ser un catalizador, o pueden ser un soporte de catalizador sin catalizador, o pueden ser un soporte de catalizador con catalizador o pueden ser un precursor de catalizador. En el caso en donde las partículas o fibras no contienen catalizador activo, las partículas o fibras retenidas en la malla pueden propoporcionarse subsecuentemente con un catalizador activo. En el caso, en donde las partículas o fibras son un precursor de catalizador, el precursor puede convertirse en catalizadores activos por procedimientos conocidos en la técnica. La malla que tiene partículas o fibras retenidas en los intersticios, de preferencia se produce con un procedimiento del tipo descrito en las patentes de los E.U.A. Nos. 5,304,330; 5,080,962; 5,102,745; o 5,096,663, en donde un compuesto se forma a partir de fibras de metal, fibras de celulosa y las partículas o fibras retenidas dentro de la malla de alambre y agua, que luego se vacían en la forma deseada, seguido por remoción substancialmente de todas las fibras de celulosa por su gasificación a una temperatura elevada, de preferencia en una atmósfera reductora, esta temperatura elevada también sinteriza las fibras de metal para producir una malla. En algunos casos, puede ser conveniente el dejar las fibras de celulosa incompletamente gasificadas o no reaccionadas dentro de la red para servir como un soporte o como un material catalítico. Los ejemplos describen un procedimiento representativo para producir una malla que tiene partículas de catalizador retenidas de acuerdo con la presente invención; sin embargo habrá de entenderse que aunque este procedimiento se prefiere, es posible dentro del alcance de la presente invención el producir esta malla por otros procedimientos. Pueden emplearse otros procedimientos para retirar celulosa, incluyendo la remoción de celulosa antes de sinterizar y en la ausencia de hidrógeno. En dicho caso, puede emplearse un catalizador para reducir la temperatura en la cual se retira la celulosa. Al producir la malla, como se describió anteriormente, un volumen de huecos deseado se obtiene al seleccionar las cantidades relativas de celulosa, metal y partículas o fibras empleadas en la mezcla, así como el diámetro de las fibras de metal y el tamaño de las partículas o fibras. La estructura de malla de esta manera está constituida por una pluralidad de capas de fibras que se orientan aleatoriamente en estas capas. En general, la malla que comprende las fibras, tiene un espesor de al menos 5 mieras y en general no excede 10 mm. En una modalidad preferida, el espesor de la malla es al menos de 50 mieras y generalmente al menos 100 mieras. En muchos casos, el espesor no excede 2 mm. Las estructuras de malla pueden formarse en tres estructuras dimensionales, en una gran cantidad de formas. El compuesto formado que contiene las fibras de celulosa y el metal, por ejemplo metal níquel que puede contener el soporte de catalizador o fibras o partículas de catalizador mismas, por ejemplo zeolitas o mezclas de componentes, pueden formarse en una estructura de respaldo que proporciona la estabilidad estructural del sistema. El compuesto formado en el material de respaldo luego puede tratarse en una atmósfera de gas reductor para retirar las fibras de celulosa, mientras que simultáneamente se unen las fibras de metal entre sí y al material de respaldo estructural. Esto de preferencia se realiza en donde los materiales de respaldo se tratan como hojas apiladas en el horno bajo condiciones inertes o reductoras que luego pueden formarse en una variedad de estructuras tridimensionales. Este proceso de formación puede lograrse al pasar las hojas formadas a través de un dispositivo de plegado para producir una estructura de canal que semeje la estructura de canal en estructuras monolíticas. Es preferible el tener las estructuras formadas en donde la hoja se pasa a través de un dispositivo de plegado que impone un pequeño patrón de alteración a la hoja antes de que se forme en una estructura mayor en un segundo dispositivo de plegado que forma los canales principales de la estructura formada. De esta manera, las paredes de canal de la estructura tendrán una estructura secundaria y periódica para ayudar en formar flujo turbulento a través de la estructura, al romper la capa frontera en la superficie del canal. Además, alterando la periodicidad de la estructura primaria inicialmente impuesta y el tamaño de la estructura impuesta, puede llevarse al máximo mezclado de gas-líquido, gas-gas y líquido-líquido para una dimensión de canal determinada que también se diseña para los requerimientos de una aplicación determinada. También hay una muy gran cantidad de estructuras que pueden formarse a partir de las hojas planas en donde el compuesto se une a la hoja de respaldo, al doblar la hoja en forma periódica para constituir un canal triangular o hexagonal en una dimensión que puede apilarse en una variedad de formas para constituir una estructura para mejorar las características de mezclado para diversas aplicaciones, incluyendo destilación catalítica. Es posible preveer la conexión de las estructuras en capas por medios mecánicos tales como grapas, o como lengüetas formadas por la propia estructura que permite que las hojas se enclaven para formar una estructura tridimensional estable. Esto puede lograrse al enclavar las hojas a través de ranuras u orificios punzonados en hojas alternantes que permiten que las lengüetas en las hojas alternantes, penetren y se fijen al enclavar las lengüetas por diversos medios mecánicos, incluyendo doblado o torcimiento de las lengüetas . Es posible formar estas estructuras tridimensionales antes del proceso de tratamiento que retira las fibras de celulosa, y luego pasar estas estructuras formadas a través del horno en donde el tratamiento servirá para conectar la estructura en los puntos de contacto en el cuerpo formado. Puede ser conveniente el formar las estructuras tridimensionales antes que el proceso de tratamiento que retira las fibras de celulosa, y luego pasar estas estructuras formadas a través del horno, en donde el tratamiento servirá para conectar la estructura en los puntos de contacto en el cuerpo formado. Puede ser conveniente el formar las estructuras tridimensionales que tienen aberturas en las hojas, tales como círculos de uno o más tamaños formados antes del tratamiento del horno, de manera tal que cuando las hojas se forman en las estructuras tridimensionales, el flujo hidrodinámico deseado y el mezclado puedan lograrse en la estructura. Esto puede preveerse más claramente en el caso de las paredes del monolito formado, en donde aberturas tales como orificios circulares fácilmente permitirán que el flujo de gas y/o líquido recorra los canales en la estructura formada que conduce a fácil flujo de canal transversal. Un enfoque alterno para conectar las hojas dobladas o contacte el canal en una estructura monolítica es formar soldaduras en los puntos de contacto dentro de la estructura. Hay muchos enfoques para llevar a cabo soldado de precisión dentro de estas estructuras, incluyendo soldado en dispositivos de soldadura láser.

Otro enfoque para producir estructuras compuestas que puedan formarse en hojas que subsecuentemente pueden convertirse en estructuras tridimensionales es hacer hojas como estructuras en capas que contienen microfibras de mayor dimensión, de manera tal que las hojas tengan la estabilidad estructural requerida en las etapas de formación subsecuentes. Por ejemplo, es posible formar una capa con fibras de metal con 12 mieras de tamaño, que tenga una segunda capa de fibras de metal de 2 mieras de tamaño que pueden de preferencia contener el soporte de catalizador o partículas de catalizador en esta capa. En forma alterna, un compuesto que contiene mezclas de dos o más tamaños de fibras de metal en el compuesto, puede emplearse para formar una estructura compuesta simple con la estabilidad mecánica necesaria de manera tal que por ejemplo, no sea necesario un respaldo en la estructura formada final. Esto permitirá ciertas ventajas en la utilización efectiva de un volumen de reactor determinado para llevar al máximo la concentración de catalizador dentro de ese volumen por eliminación del volumen ocupado por el material de respaldo a partir de la estructura. Una estructura ideal para una aplicación determinada dependerá de la actividad o volumétrica requerida combinada con el valor agregado al proceso por los catalizadores estructurados de esta invención. En algunas aplicaciones, el costo del catalizador puede ser el factor decisivo en la selección del método de preparación, mientras que en otros el factor principal es el desempeño y las ventajas de selectividad que se proporcionan por un método de preparación u otro. El tamaño máximo de las estructuras deseadas para una aplicación determinada también es una consideración importante. Hay gran facilidad en formar estructuras monolíticas con las hojas formadas por las estructuras a partir de estructuras de cilindros de hasta un tamaño de aproximadamente 30.48 cm (12") de diámetro con longitud de 15.24 cm (6"). Más allá de este tamaño, hay una ventaja para formar las estructuras a partir de hojas corrugadas que se ensamblan en estructuras que proporcionan el grado deseado de características de mezclado, combinado con transferencia de masa y calor efectivas esencial para un aplicación determinada. Una característica de catalizador de esta invención será la actividad mejorada y selectividad que se logra al tener la concentración de catalizador controlada en el espacio tridimensional en una concentración deseada dentro de una estructura de soporte altamente porosa que se proporciona por el andamio de malla. Ventajas particulares a lograrse por estas estructuras de catalizador novedosas son con respecto a reacciones que son muy rápidas, tales como el proceso de hidrogenación y oxidación en donde la reacción se limita a la cantidad de área superficial geométrica dentro del volumen de reactor. Las pequeñas partículas de catalizador dentro de estas estructuras tendrán un área superficial geométrica controlable que puede ajustarse a la medida tanto radicalmente como axialmente en una configuración de reactor de lecho fijo típica para una aplicación determinada. Esto puede preverse que sea, en un caso posible, el equivalente de la concentración de catalizador que se presenta en un lecho fluido de pequeñas partículas de catalizador. El andamio de malla permite que las partículas de catalizador muy pequeñas se suspendan en espacio que será equivalente a un lecho fluido "congelado". Las partículas de catalizador no se transportarán a partir de la unidad de lecho fijo sino quedarán en sus posiciones fijas, de manera tal que será muy fácil retirar los productos de reacción del catalizador mientras que se mantiene la alta productividad volumétrica. La dificultad en lograr alta utilización de catalizador (es decir alto factor de eficiencia) para reacciones moderadas a rápidas es bien conocida por aquellos con destreza en la especialidad. Esta invención proporciona un medio para incrementar la utilización de catalizador (incrementar el factor de efectividad) al emplear pequeñas partículas de catalizador que pueden estar constituidas de pequeñas partículas que tengan un revestimiento delgado de catalizador, mientras que se eliminan las desventajas de sistemas de catalizador convencionales, tales como reactores de fango o reactores de lecho fluido (empleados para este propósito) . En este aspecto, la presente invención puede proporcionar un desempeño volumétrico que corresponderá con el que se alcanza solo actualmente con pequeñas partículas empleadas en un proceso reactor de fango. Estos procesos de fango líquido o procesos de gas fluidizado tienen serios problemas con aspectos de separación de catalizador que no son una materia de esta invención en donde el catalizador se atrapa dentro de una estructura de malla porosa configurada para funcionar como un reactor de lecho fijo. El reactor catalítico puede emplearse para una amplia variedad de reacciones químicas, como ejemplos representativos de estas reacciones químicas pueden mencionarse reacciones de hidrogenación, oxidaciones, reacciones de deshidrogenación, reacciones de alquilación, hidrotratamiento, reacciones de condensación, hidrofisuración, reacciones de eterificación, reacciones de isomerización, reducciones catalíticas selectivas y remoción catalítica de compuestos orgánicos volátiles. El catalizador empleado en la presente invención puede ser cualquiera de una amplia variedad de catalizadores. Como ejemplos representativos de estos catalizadores, pueden mencionarse: zeolitas, metales del grupo VIII, níquel, etc. Como soportes convenientes, pueden mencionarse alúmina, sílice, sílice-alúmina, etc. El reactor catalítico se opera a condiciones que son adecuadas para el tipo específico de reacción que se realiza en el reactor. La presente invención se describirá con respecto a los siguientes ejemplos, sin embargo el alcance de la invención no se limita de esa manera: E emplo 1 Materiales . El material que forma malla fueron fibras de níquel (Memtec) con diámetros de 2 µm, 4 µm, 8 µm y 12 µm, que se emplearon como se recibieron. El catalizador y/o soporte para un catalizador fue uno de los siguientes: polvos de gel de sílice o (Davidson) , ?-alúmina (con dea y Harshaw) , a-alúmina (Cabott) , sílice-alúmina (Davison) , ß-zeolita (PQ Corporation) , magnesia (Harshaw) y negro de carbón (Cabott) que se emplean como se recibieron. El tamaño de partículas promedio de los polvos fue típicamente 55 µm. Fabricación de preforma. Las preformas de papel se prepararon de acuerdo con la norma TAPPI 205 utilizando equipo Noram. Las fibras de metal, fibras de celulosa y partículas cerámicas (o fibras) se combinaron simultáneamente y mezclaron a 50 Hz por 5 minutos en aproximadamente un litro de agua. Esta mezcla dispersa se recolecta en un molde de hoja circular de 200 cm como una preforma compuesta húmeda. Las preformas húmedas se secaron durante la noche al aire a 60°C. Sinterizado de preformas compuestas. Las preformas secas se cortaron en trozos rectangulares de 12 cm (2 cm x 6 cm) y ensamblaron en pilas compuestas de 1 a 10 piezas individuales. Las preformas apiladas se colocaron entre dos placas de cuarzo (también 2 cm x 6 cm) . Normalmente, las preformas se separaron de las placas de cuarzo con capas delgadas de tela de alúmina-silicio para evitar sinterizado de las preformas a las placas de cuarzo. Esta estructura se mantiene en sitio por un sujetador de cuarzo simple. En forma alterna, las preformas apiladas se colocaron entre dos trozos de tamiz de acero inoxidable resistente al calor (DIN 1.4767, también 2 cm x 6 cm) sin capas de separación de telas de alúmina-sílice, y mantiene en sitio por un sujetador de cuarzo sencillo. La muestra se coloca en un reactor de tubo U de cuarzo (25 mm de diámetro x 300 mm de longitud) calentado por un horno de sinterización vertical (Heviduty) . El sinterizado se realiza en un ambiente de reducción de Hn con un gasto de flujo de 50 a 100 cm/min (STP) a una presión total de una atmósfera. La oxidación para retirar celulosa residual de ser necesario, se realiza al aire a un gasto de flujo de 50 cm/min (STP) a presión total de una atmósfera. Se realizó de nuevo reducción en un ambiente reductor de H: con un gasto de flujo de 50 cm/min a una presión total de una atmósfera. Antes de sinterizar y entre reducciones y oxidaciones, el reactor se purgó con gas de alimentación por 15 minutos antes de introducción al horno. Se realizó sinterizado por 30 minutos a temperaturas entre 1123 K y 1273 K, oxidación se realizó a 873 K por 10 minutos y rereducción se realiza por 15 minutos a 15 minutos en cualquiera de 1123 K o la temperatura de sinterizado, la que fuera más baja. H2 (pureza 99.97%) y el aire se suministraron por Aireo. E emplo 2 Una preforma compuesta se construye de fibras de níquel 2 µm, fibras de celulosa y gel de sílice Davidson (dp promedio = 55 µm) . El compuesto se prepara como una preforma circular de 200 cm, de acuerdo con el procedimiento mencionado anteriormente, empleando 1.0 g de fibras de níquel 2 µm, 1.0 g de fibras de celulosa y 1.0 g de micro esferas de gel de sílice Davidson. Estos componentes se agitaron a 50 Hz por 5 minutos en un litro de agua y prepararon como una preforma de humedad al sedimentar sobre un tamiz de filtración. Después de secar, la preforma se corta en trozos, apila y sinteriza a 1273 K por 30 minutos en la presencia de H2. La preforma subsecuentemente se oxida al aire a 873 K por 15 minutos y re-reduce a 1273 K por 15 minutos en H2. Se agregó catalizador de paladio a dos de las estructuras anteriormente formadas para constituir dos estructuras como sigue: Cloruro de tetramina paladio (II) monohidratado de Aldrich, 99.99%, se disuelve en agua destilada y esta solución se agrega a la fibra de Ni utilizando un gotero, Esto luego se secó a 115°C por una hora y calcinó a 400°C por dos horas. Dispersión de Pd se mide al utilizar quimiosorción de pulso CO en el instrumento Altamira.

La presente invención proporciona un reactor mejorado y reacción química mejorada en que al emplear un lecho fijo de acuerdo con la presente invención, una o más de las siguientes mejoras puede obtenerse: baja formación de sub-productos (selectividad mejorada) ; superior actividad volumétrica por unidad de volumen de reactor; vida útil de catalizador mejorado; minimización o eliminación de o mezclado a contracorriente; menor caída de presión; mejorado mezclado de reactivos y/o productos como líquidos y/o gases; superior proporción de área superficial geométrica a volumen del catalizador; mejorada transferencia de masa y calor, etc. Son posibles numerosas modificaciones y variaciones de las presentes invenciones a la luz de las enseñanzas anteriores y por lo tanto dentro déla alcance de las reivindicaciones anexas, la invención puede practicarse de otra forma a como se describió particularmente.

Claims (20)

1. REIVINDICACIONES 1. - Un aparato que comprende un reactor, al menos un lecho de catalizador fijo en el reactor, el lecho comprende cuando menos una capa de una malla, la malla tiene retenido en los intersticios de la malla un catalizador, caracterizado porque el catalizador comprende cuando menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de partículas que tienen un tamaño de partículas promedio no mayor a 200 mieras y fibras que tienen un diámetro no mayor a 500 mieras, la capa de malla contiene el catalizador en los intersticios que tiene un volumen de huecos de al menos 45%.
2. 2. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado adicionalmente porque la malla comprende una pluralidad de capas de fibras de metal.
3. 3. - El aparato de conformidad con la reivindicación 2, además caracterizado porque el volumen de huecos es al menos 65%.
4. 4. - El aparato de conformidad con la reivindicación 3, además caracterizado porque el miembro consiste de partículas.
5. 5. - El aparato de conformidad con la reivindicación 4, además caracterizado porque las partículas comprenden un material catalítico sostenido en un soporte de partículas.
6. 6. - El aparato de conformidad con la reivindicación 2, además caracterizado porque las fibras que forman la malla tienen un diámetro de al menos una miera y no mayor a 25 mieras.
7. 7. - El aparato de conformidad con la reivindicación 1, además caracterizado porque el reactor contiene una pluralidad de capas de la malla, la malla esta en la forma de un elemento de empaque.
8. 8. - El aparato de conformidad con la reivindicación 7, además caracterizado porque el elemento de empaque está corrugado.
9. 9. - El aparato de conformidad con la reivindicación 7, además caracterizado porque el elemento de empaque incluye capas agregadas de la malla.
10. 10.- El aparato de conformidad con la reivindicación 4, además caracterizado porque las partículas tienen un tamaño de partículas promedio de al menos 10 mieras.
11. 11.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1, además caracterizado porque el catalizador retenido en los intersticios de la malla comprende un soporte de catalizador particular y un material catalíticamente activo en el soporte, el volumen de huecos es al menos 65%, y la malla comprende fibras de metal.
12. 12. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, además caracterizado porque la malla tiene un espesor de al menos 50 mieras.
13. 13. - El aparato de conformidad con la reivindicación 11, además caracterizado porque la malla comprende fibras de metal.
14. 14. - Procedimiento caracterizado porque una reacción química se efectúa en el reactor de la reivindicación 1.
15. 15.- Una estructura de catalizador que comprende cuando menos una capa de una malla, la malla tiene retenido en los intersticios de la malla un catalizador, caracterizada porque el catalizador comprende cuando menos un miembro seleccionado del grupo que consiste de partículas que tiene un tamaño de partículas promedio no mayor a 200 mieras y fibras que tienen un diámetro no mayor a 500 mieras, la capa de malla que contiene el catalizador en los intersticios tiene un volumen de hueco de al menos 45%.
16. 16. - La estructura de catalizador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada además porque el volumen de huecos es al menos 65%.
17. 17.- La estructura de catalizador de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque las fibras que forman la malla tienen un diámetro de al menos una miera y no mayor a 25 mieras.
18. 18.- La estructura de catalizador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el catalizador retenido en los intersticios de la malla comprende un soporte de catalizador de partículas y un material catalíticamente activo en el soporte, el volumen de huecos es al menos de 65% y la malla comprende fibras de metal .
19. 19.- La estructura de catalizador de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque además la malla tiene un espesor de al menos 50 mieras.
20. 20.- La estructura de catalizador de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada porque además la malla comprende fibras de metal .