MXPA06003274A - Reactor quimico pseudo isotermico de presion alta. - Google Patents

Reactor quimico pseudo isotermico de presion alta.

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Abstract

Un reactor pseudo-isotermico que comprende una pluralidad de intercambiadores de calor en forma de placas, en forma de cajas, con una forma rectangular sustancialmente aplanada, a partir de un par de placas yuxtapuestas, espaciadas y unidas perimetralmente, definiendo una camara interna que se pretende sea cruzada por un fluido operante de intercambio de calor. Elementos espaciadores estan situados ente dichas placas metalicas. El reactor puede ser usado para la produccion de urea a presion alta.

Description

REACTOR QUÍMICO PSEUDO ISOTÉRMICO DE PRESIÓN ALTA DESCRIPCIÓN Campo de la aplicación La presente invención, en su aspecto más general, se refiere a un reactor químico pseudo - isotérmico, operando a una presión alta y comprendiendo un espacio de reacción en él cuál una pluralidad de intereambladores de calor del llamado tipo de placas está inmerso. En la siguiente descripción y en las subsecuentes reivindicaciones, con los términos "reactor pseudo -isotérmico" se trata de identificar ese tipo de reactor químico en cual las reacciones son llevadas a cabo alrededor de un rango de valores tan estrecho como sea posible alrededor de un valor óptimo predeterminado. Con el término intercambiador de placas, se trata de identificar un intercambiador de calor, en forma de placas, en forma de cajas con una forma rectangular sustancialmente aplanada, formada por un par de placas metálicas yuxtapuestas, espaciadas y perimetralmente unidas, definiendo una cámara interior que se pretende sea cruzada por un fluido operante de intercambio de calor.
Estado de la Técnica Para llevar a cabo una reacción en condiciones pseudo-isotérmicas es necesario controlar la temperatura dentro de un rango predeterminado de - valores dentro de un espacio de reacción del reactor en el cual se lleva a cabo dicha reacción. Por esta razón es necesario retirar calor cuando la reacción es exotérmica y proveer calor cuando la reacción endotérmica, respectivamente. Para este propósito, se usan los intercambiadores de calor, inmersos en el espacio de reacción, cruzados internamente por un fluido operante responsable del intercambio de calor, es decir, para la eliminación o suministro de calor desde / hacia la zona de reacción. Entre los diferentes tipos de intereambi dores de calor, los intercambiadores de calor de placas de los tipos mencionados anteriormente han encontrado usos particulares y ventajosos, dado que ellos permiten que la temperatura sea adecuadamente controlada en un reactor químico pseudo -isotérmico .
Con respecto a tales intercambiadores una desventaja técnica ha sido sin embargo resaltada debido sobre todo a su aplanada forma y consistiendo de resistencia a la presión reconocida baja, por tal razón, durante su posible uso en ambientes de reacción de alta presión por ejemplo en síntesis de urea, éstos pueden ser aplastados y torcidos. Debido a tales deformaciones, los intercambiadores experimentan una reducción en la sección de pasaje de fluido operante dentro de ellos. Consecuentemente, el calor operante de intercambio de fluido ya no es capaz de cruzar los intercambiadores e intercambiar calor con la zona de reacción, él cuál, por esta razón, ya no opera en condiciones pseudo isotérmicas, con una sustancial disminución en el rendimiento de reacción.
Sumario de la invención El problema técnico subyacente de la presente invención es el proveer un reactor químico pseudo-isotérmico equipado con intercambiadores de calor del llamado tipo de placas inmerso en una zona de reacción, los cuáles son capaces de resistir altas diferencias de presión entre la zona de reacción (a una presión alta) y en el interior de los intercambiadores mismos (a una baja presión) , sin que estos intercambiadores experimenten aplastamientos o deformaciones, asi superando las desventajas del arte previo. El problema técnico antes mencionado es resuelto por un reactor químico pseudo - isotérmico, comprendiendo una pluralidad de intercambiadores de calor en forma de placas, en forma de cajas, con una forma rectangular sustancialmente aplanada, formada de un par de placas metálicas yuxtapuestas, espaciadas aparte y unidas perimetralmente , definiendo una cámara interior que se pretenda sea cruzada, a lo largo de una dirección predeterminada, por un fluido operante de intercambio de calor, caracterizada en que dichos intercambiadores de calor comprenden elementos espaciadores situados entre dichas placas metálicas dentro de dicha cámara interior. Características y ventajas adicionales de la invención llegarán a ser más claras a partir de la descripción detallada de una modalidad de un reactor químico de conformidad con la invención, dadas en lo sucesivo con referencia a los dibujos anexados, para propósitos indicativos y no limitantes.
Breve descripción de los dibujos Fig. 1 muestra esquemáticamente una vista seccional de un reactor de conformidad con la presente invención. Fig. 2 muestra esquemáticamente en perspectiva de un detalle de la figura 1. Fig. 3 muestra esquemáticamente una vista en perspectiva con partes separadas del detalle de la figura 2. Fig. 4 muestra esquemáticamente una sección a lo largo de la línea IV-IV de la figura 2. Fig. 5 muestra esquemáticamente una sección a lo largo de la línea IV-IV de la figura 2, de acuerdo a una variante de la presente invención. Figura 6 muestra esquemáticamente un detalle del detalle de la figura 2 de acuerdo a la variante de la figura 5.
Descripción detallada de la modalidad preferida de la invención Con referencia a las figuras 1-6, un reactor químico pseudo isotérmico de conformidad con la presente invención se indica de manera general con 1.
El reactor 1 comprende una coraza sustancialmente cilindrica 2, cerrada en los extremos opuestos por las respectivas placas base, superior · 3 e inferior 4, un espacio o zona de reacción 6, situado dentro de dicha coraza 2 y definida representativamente por las lineas A-A y B-B en la fig. 1. El reactor químico pseudo-isotérmico comprende una abertura superior 14 en comunicación fluida con la placa base superior 3 y una entrada inferior 15 en comunicación fluida con la placa base inferior 4, respectivamente para la entrada de reactivos y la salida de los productos de reacción. En el espacio de reacción 6 está inmersa una pluralidad de intercambiadores de calor 7 en forma de placas, en forma de cajas con una forma rectangular sustancialmente aplanada, cada uno de los cuales está formado a partir de un par de placas metálicas 8, 8a, yuxtapuestas, separadas y unidas perimetralmente a través de elementos laterales 13 con los cuáles ellas están asociadas gracias a soldadura 22, para definir una cámara interna 9, que se pretenda sea cruzada, a lo largo de una dirección predeterminada, por un fluido operante de intercambio de calor.
También están provistas dos aberturas 16 y 17, respectivamente para alimentar y descargar el fluido operante de intercambio de calor a y desde, respectivamente, los intercambiadores de calor. Para tal propósito, el reactor 1 es provisto internamente, con un conducto distribuidor 18, por encima de los intercambiadores 7, en comunicación fluida con el exterior del reactor 1 a través de la entrada 16 y en comunicación fluida con el interior de los intercambiadores de calor 7 a través de conexiones adecuadas 19. En una forma análoga, el reactor 1 comprende un conducto colector 20, en una posición debajo de los inteream ladores de calor 7, en comunicación fluida con el interior de los intercambiadores 7, 21, y en comunicación con el exterior del reactor 1 a través de la abertura 17. Las conexiones 19 y 21 están a su vez en comunicación fluida con los intercambiadores de calor 7 a través de aberturas adecuadas 10, 11 respectivamente, para la entrada y el retiro de dicho fluido operante de intercambio de calor dentro/desde dicho intercambiador de calor 7, respectivamente. De acuerdo con la presente invención, cada intercambiador 7, comprende ventajosamente elementos espaciadores 12, dispuestos dentro de cada intercambiador, situados entre las placas metálicas 8, 8a dentro de la cámara 9. Los mencionados elementos espaciadores 12 preferentemente pero no restrictivamente consisten de una red metálica, una placa metálica estrechada, una parrilla o bien una placa con un perfil de relieve o concertina con dobleces paralelos. En particular, de acuerdo a la primera modalidad de la presente invención representada en la figura 4, los elementos espaciadores 12 son preferentemente independientes estructuralmente con respecto a los intercambiadores 7. Dichos elementos espaciales 12 insertados dentro de los intercambiadores de calor 7 llevan a cabo un soporte de coacción distribuido en ambas placas metálicas 8, 8a del intercambiador, de ese modo haciendo las placas 8, 8a apropiadas para soportar altas presiones externas . De acuerdo con la presente invención, un fluido de reactivos entran dentro del reactor 1 a través de la entrada 14 y, dentro de la zona de reacción 6, reacciona para dar una mezcla de reactivos y productos la cual es subsecuentemente descargada al exterior del reactor 1 gracias a la entrada 15. Dentro de la zona de reacción 6, reactivos y productos intercambian calor, por medio de los intercambiadores de calor 7, con fluido operante de intercambio de calor, asi permitiendo condiciones de pseudo isotermicidad para ser mantenidos dentro de la zona de reacción 6. Gracias a la configuración descrita arriba, se obtiene un reactor pseudo-isotérmico en el cual los intercambiadores de calor son capaces de trabajar en un ambiente de reacción en el cuál la presión es mucho mayor que dentro de los mismos intercambiadores. Tales intercambiadores ni se aplastan ni se tuercen, y mantienen invariable su capacidad de intercambio de calor aún a presiones externas altas, así resolviendo el problema técnico y superando los inconvenientes del arte previo como se describió anteriormente . El reactor y en particular el intercambiador 7 de acuerdo a la presente invención, es particularmente adecuado para ser usado por ejemplo en procesos para la producción de urea, donde la presión dentro del reactor puede alcanzar 250 bar, mientras que la presión dentro de los intercambiadores es normalmente de 6 bar.
De acuerdo con una modalidad adicional de la presente invención, el elemento espaciador 12, por ejemplo una red metálica, es ventajosamente soldada a las placas 8, 8a del intercambiador de calor 7 en un punto de soldadura 100 predeterminado en el ejemplo de las figuras 5-6, los puntos de soldadura 100 están dispuestos en un arreglo de quincunx. Alternativamente, los puntos de soldadura 100 pueden aún ser distribuidos a lo largo del elemento espaciador 12, con un arreglo cuadrado o triangular. Gracias a los puntos de soldadura 100, los elementos espaciadores 12 llevan a cabo una función adicional o de un "tensor" de las placas metálicas 8, 8a, y los intercambiadores de calor 7 así son capaces de soportar, sin deformarse, también en condiciones en las cuales, por causas accidentales o temporales, la presión interna es mayor que la presión externa del espacio de reacción 6. Tales condiciones pueden por ejemplo ocurrir durante periodos transitorios de operación del reactor (arranque o apagado) , así como la mala disfunci n del mismo . Al incrementar el número de puntos de soldadura 100 y disminuir el arreglo entre un punto y el siguiente, se incrementa la resistencia a la presión interna del intercambiador de calor 7. La invención así concebida es susceptible a variantes y modificaciones adicionales todas las cuáles caen dentro del concepto inventivo y, como tales caen dentro del alcance de protección de la invención misma, como se definen en las siguientes reivindicaciones .

Claims (10)

12 REIVINDICACIONES
1. - Un reactor químico pseudo - isotérmico (1) , comprendiendo una pluralidad de intercambiadores de calor (7) en forma de placas, en forma de caj s y en forma plateada con una forma rectangular sustancialmente aplanada, a partir de un par de placas metálicas (8, 8a) yuxtapuestas, espaciadas y unidas perimetralmente, definiendo una cámara interna (9) destinada a ser cruzada, a lo largo de una dirección predeterminada, por un fluido operante de intercambio de calor, caracterizado en que dichos intercambiadores de calor (7) comprende elementos espaciadores (12) situados entre dichas placas metálicas (8,8a) dentro de dicha cámara (9).
2. - El reactor químico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que dichos elementos espaciadores (12) comprenden una red metálica, una placa metálica estrechada, una parrilla o bien una placa con perfil de relieve o concertina con dobleces paralelos.
3. - El reactor químico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que dichos elementos 13 espaciadores (12) son independientes estructuralmente de dicho intercambiador (7) .
4. - El reactor químico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que dichos elementos espaciadores (12) están soldados a las placas (8, 8a) de dicho intercambiador de calor (7) a puntos de soldadura (100) predeterminados.
5. - El reactor químico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que dichos puntos de soldadura (100) están dispuestos en un arreglo de quincunx.
6.- Un intercambiador de calor (7) en forma de placas, en forma de cajas, con una forma rectangular sustancialmente aplanada, a partir de un par de placas metálicas yuxtapuestas (8,8a), espaciadas y unidas perimetralmente, definiendo una cámara interna (9) destinada a ser cruzada, a lo largo de una dirección predeterminada, por un fluido operante de intercambio de calor, caracterizado en que dicho intercambiador de calor (7) comprende un elemento espaciadores (12) situados entre dichas placas metálicas (8, 8a) dentro dicha cámara (9). 14
7.- El intercambiador de calor (7) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado en que dicho elemento espaciador (12) comprende una red metálica, una placa metálica estrechada, una parrilla o bien placa perfil de relieve o concertina con dobleces paralelos.
8.- El intercambiador de calor (7) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado en que dicho elemento espaciador (12) es independiente estructuralmente de dicho intercambiador de calor (7) .
9.- El intercambiador de calor (7) de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado en que dicho elemento espaciador (12) es soldado a las placas (8,8a) de dicho intercambiador de calor (7) a puntos de soldadura (100) predeterminados.
10.- El intercambiador de calor (7) de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado en que dichos puntos de soldadura (100) están dispuestos con un arreglo de quincunx.
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