PT1581457E - Método para produção de cloro por oxidação de cloreto de hidrogénio em fase gasosa - Google Patents

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DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE CLORO POR OXIDAÇÃO DE CLORETO DE HIDROGÉNIO EM FASE GASOSA" A presente invenção diz respeito a um método para produção de cloro através de oxidação de cloreto de hidrogénio na presença de um catalisador de leito fixo. 0 método desenvolvido por Deacon em 1868 da oxidação de cloreto de hidrogeno com oxigénio numa reacção equilibrada exotérmica está no início da química do cloro. Através da electrólise cloro-alcalina o método Deacon esteve na origem que quase toda a produção de cloro fosse resultado da electrólise de soluções aquosas de sal. 0 atraente do método de Deacon aumentou recentemente de novo, uma vez que a necessidade mundial de cloro cresceu mais do que a procura de soda cáustica. 0 método de produção de cloro através de oxidação de cloreto de hidrogénio vem ao encontro deste desenvolvimento, que está dissociado da produção de soda cáustica. Para além disso, o cloreto de hidrogénio resulta muitas vezes como subproduto em grandes quantidades, por exemplo em reacções de fosgenação, por exemplo na produção de isocianato. 0 cloreto de hidrogénio formado na produção de isocianato é colocado predominantemente na oxiclorização de metileno em 1,2-dicloroetano, que é processado em cloreto de vinilo e depois transformado em PVC. Exemplo de outros métodos dos quais resulta cloreto de hidrogénio é a produção de cloreto de vinilo, a produção de policarbonatos ou a reciclagem de PVC. 2 A oxidação de cloreto de hidrogénio em cloro é uma reacção de equilíbrio. 0 local do equilíbrio desloca-se com o aumento de temperatura em desfavor do produto final desejado. É vantajoso colocar catalisadores com, se possivel, alta actividade que permitam o decorrer da reacção a baixas temperaturas. Catalisadores deste tipo são em especial catalisadores de base ruténio, por exemplo os catalisadores descritos na DE-A 197 48 299 com a matéria activa óxido de ruténio ou um oxido misto de ruténio, em que o teor de oxido de ruténio é de 0,1 a 20% e o diâmetro médio de partícula de oxido de ruténio é 1,0 a 10,0 mm. Outros catalisadores de base ruténio são conhecidos a partir da DE-A 197 34 412: catalisadores de cloreto de ruténio, que contenham pelo menos um dos componentes óxido de titânio e oxido de zircónio, complexo carbonila de ruténio, ácidos inorgânicos de sais de ruténio, complexos de nitrila de ruténio, complexos de amina de ruténio, complexos de ruténio de amina orgânica ou complexos de ruténio acetilacetonato.

Um conhecido problema técnico em oxidações de fase gasosa, presente na oxidação de cloreto de hidrogénio em cloro, é a formação de hot-spots, isto é de sobreaquecimentos locais que podem levar à destruição de materiais do catalisador e do tubo de contacto.

Para reduzir e/ou evitar a formação de hot-spots foi proposto pela WO 01/60743 a introdução de enchimento de catalisador que apresentem sempre actividade diferente em zonas diferentes do tubo de contacto, isto é catalisadores com actividade adequada ao perfil de temperatura da reacção. Deve ser alcançado um resultado idêntico através da diluição pretendida do sedimento do catalisador com 3 material inerte. A desvantagem destas soluções é que têm de ser desenvolvidos dois ou mais sistemas de catalisadores e ser introduzidos nos tubos de contacto, já que a capacidade do reactor é prejudicada através da utilização de material inerte. É igualmente objectivo da invenção apresentar um método para produção, em quantidade industrial, de cloro através de oxidação de fase gasosa de cloreto de hidrogénio com um fluxo gasoso contendo oxigénio molecular na presença de um reactor de leito fixo, que assegurem uma dissipação de calor efectiva, em especial para reactores com uma grande quantidade de tubos de contacto, e que, apesar da mistura de reacção altamente corrosiva, apresente um tempo útil suficiente. Para além disso, a problemática dos hot-spots deve ser reduzida ou evitada sem gradação mais reduzida da actividade do catalisador ou diluição do catalisador.

Numa forma de realização, o objectivo da invenção foi evitar o problema da corrosão nos tubos de contacto em zonas de articulação e possibilitar um método com maior carga média e com isto maior capacidade de reactor. A ep 1170250 revela um método de produção catalítica de cloro através da oxidação de cloreto de hidrogénio. O método industrial é realizado num reactor de grupo de tubos. A DE 10134 026 revela um reactor de grupo de tubos com placas de articulação para melhoria da transmissão de 4 calor . A solução vem de um processo de produção de cloro através de oxidação de fase gasosa de cloreto de hidrogénio com um fluxo gasoso com oxigénio molecular na presença de um catalisador de leito fixo. A invenção é caracterizada por se realizar o método num reactor com um grupo de tubos de contactos situados paralelamente uns aos outros na direcção longitudinal do reactor, que são fixos nas extremidades à folha dos tubos, com uma cobertura em ambas as extremidades do reactor, bem como uma ou mais placas deflectoras circulares perpendiculares à direcção longitudinal do reactor no espaço intermédio entre os tubos de contacto, que soltam aberturas de passagem circulares no meio do reactor, com ordenamento alternado de placas deflectoras circulares e em forma de folha, em que os tubos de contacto são cheios com o catalisador de leito fixo, e o cloreto de hidrogénio, bem como o fluxo gasoso contendo oxigénio molecular, são conduzidos de uma extremidade do reactor através de uma cobertura pelo tubo de contacto e a mistura de reacção gasosa é retirada das extremidades opostas do reactor através da segunda cobertura e em que um meio de troca de calor liquido é conduzido através do espaço intermédio para os tubos de contacto, e em que o reactor é aberto na zona das aberturas de passagem.

De acordo com a invenção, o método é realizado num reactor de grupo de tubos com placas deflectoras integradas entre os tubos de contacto. Desta forma com um caudal transversal predominante dos tubos de contacto através do meio de troca de calor e em caudais idênticos de meios de 5 troca de calor é conseguido um aumento da velocidade de caudal do meio de troca de calor e com isso uma melhor dissipação do calor da reacção através do meio de troca de calor que circula entre os tubos de contacto. Através de uma placa deflectora, que liberta uma abertura de passagem circular no meio do reactor, sucede-se uma placa deflectora em forma de folha, que liberta uma abertura de passagem circular na orla do reactor, é forçada uma passagem de caudal particularmente favorável para o meio de troca de calor, que assegura, em particular também em reactores com uma grande quantidade de tubos de contacto, uma temperatura em ampla medida uniforme pela secção transversal do reactor. A geometria das placas deflectoras e aberturas de passagem não tem de corresponder exactamente à forma circular; o resultado da invenção não é afectado por desvios ligeiros.

Que as placas deflectoras em forma de disco libertem aberturas de passagem circulares na orla do reactor significa que através da configuração geométrica a placa deflectora fica livre entre a sua extremidade e as aberturas de passagem da parede interior do reactor.

Num reactor equipado com tubos e com placas deflectoras com forma circular e de folha, o meio de troca de calor flui contudo na zona das aberturas de passagem, isto é nas zonas de deflecção, passando na direcção longitudinal ao longo dos tubos de contacto. Desta forma, os tubos de contacto que se encontram nestas zonas de deflecção são pior arrefecidos, com a consequência de poderem originar problemas de corrosão. 6

Como tal, numa configuração particularmente vantajosa do método de acordo com a invenção, este é realizado num reactor de grupo de tubos, que na zona das aberturas de passagem, isto é no meio do reactor e na zona da parede interior do reactor, não tem tubos.

Nesta configuração é assegurado um fluxo transversal definido quase puro do tubo de contacto através do meio de troca de calor.

Por causa da condução do fluxo, o coeficiente de transferência de calor aumenta para os tubos de contacto, visto do lado da secção transversal do reactor, de fora para dentro, até 60%.

Estão presentes uma ou mais placas deflectoras circulares fixas na parede revestida do reactor e libertam no meio do reactor aberturas de passagem circulares e do outro lado placas deflectoras em forma de folha, que são fixas num tubo de apoio e que libertam na orla do reactor aberturas de passagem circulares, em que as placas deflectoras circulares e as placas deflectoras em forma de disco se encontram dispostas alternadamente.

Foi descoberto que através da libertação do espaço interior do reactor na zona das aberturas de passagem, isto é, que na zona das aberturas de passagem da placa deflectoras não se encontram tubos de contacto, a capacidade de um reactor num volume inalterado do espaço interior e quantidade de meio de refrigeração aumentada para um factor 1,3 até 2,0 pode ser aumentada em relação a um reactor totalmente equipado com tubos, apesar de uma quantidade total inferior de tubos de contacto ser situada 7 no reactor.

Como meio de troca de calor fluido podem ser usados de forma especialmente vantajosa sais fundidos, em particular sais fundidos eutécticos de nitrato de potássio e nitrito de sódio.

As placas deflectoras são configuradas de forma a que todas as placas deflectoras circulares libertem sempre aberturas de passagem semelhantes em termos de superfície bem como as placas deflectoras em forma de disco libertem aberturas de passagem circulares sempre semelhantes em termos de superfície.

Para normalizar o mais possível o fluxo no conjunto dos tubos de contacto é vantajoso que o meio de troca de calor fluido seja conduzido sempre através de um anel, que se encontra localizado no perímetro do reactor, por baixo e por cima de um outro anel no perímetro do reactor, em especial através de um anel inferior com aberturas no revestimento através do espaço intermédio para conduzir os tubos de contacto e seja retirado do reactor através de aberturas no revestimento por um anel superior.

Para o método de acordo com a invenção podem ser usados basicamente todos os catalisadores conhecidos para a oxidação de cloreto de hidrogénio para cloro, por exemplo os catalisadores de base ruténio já descritos da DE-A 197 48 299 ou DE-A 197 34 412. São também particularmente adequados os catalisadores de base ouro descritos na DE 102 44 996.1, que contêm 0, 0001 a 30% ouro, 0 a 3% de um ou mais metais alcalino-terrosos, 0 a 3% de um ou mais metais alcalinos, 0 a 10% de um ou mais metais de terras raras e 0 8 a 10% de um ou mais metais escolhidos do grupo composto por ruténio, paládio, platina, ósmio, iridio, prata, cobre e rénio, sempre em função do peso total do catalisador. O método de acordo com a invenção não é também basicamente limitado em relação à fonte para o cloreto de hidrogénio reagente. Por exemplo, pode ser usado como reagente um fluxo de cloreto de hidrogénio que resulta como subproduto num processo de produção de isocianatos, como descrito na DE 102 35 476.6.

No reactor existe um grupo, isto é uma quantidade de tubos de contacto, ordenados paralelamente uns aos outros na direcção longitudinal do reactor. A quantidade de tubos de contacto fica preferencialmente entre os 1000 a 40000, em especial entre 10000 e 30000.

Cada tubo de contacto apresenta preferencialmente uma espessura de parede de 1,5 a 5,0 mm, especialmente de 2,0 a 3,0 mm, e um diâmetro interior do tubo entre os 10 e os 70 mm, preferencialmente entre os 15 e os 30 mm.

Os tubos de contacto apresentam preferencialmente um comprimento entre 1 a 10 m, particularmente 1,5 a 8,0 m, especialmente preferencial entre 2,0 a 7,0 m.

Os tubos de contacto são preferencialmente dispostos no espaço interior do reactor de forma a que a relação de divisão, isto é a relação entre a distância do ponto central do tubo de contacto imediatamente vizinho e o diâmetro exterior do tubo de contacto seja de entre 1,15 a 1,6, preferencialmente entre os 1,2 a 1,4, e que os tubos de contacto se localizem no reactor em espaçamento 9 triangular .

Os tubos de contacto são preferencialmente feitos em níquel puro ou de uma liga de base níquel.

De igual forma, todos os componentes do reactor que entram em contacto com a mistura de gás de reacção altamente corrosiva, são formados preferencialmente por níquel puro ou por uma liga de base níquel ou revestidos de níquel ou de uma liga de base níquel. São usadas preferencialmente as ligas de base níquel Inconel 600 ou Inconel 625. As referidas ligas têm a vantagem em relação ao níquel puro de serem mais resistentes a temperaturas elevadas. A Inconel 600 contém cerca de 80% de níquel e cerca de 15% de crómio, bem como ferro. A Inconel 625 contém predominantemente níquel, 21% de crómio, 9% molibdénio, bem como algum niónio.

Os tubos de contacto são fixos de forma estanque em ambas as extremidades na folha do tubo, de preferência soldados. A folha dos tubos é composta preferencialmente de aço de carbono resistente ao calor, aço inoxidável, por exemplo aço inoxidável com números de material 1.4571 ou 1.4541 ou de aço duplex (número de material 1.4462) e entram preferencialmente em contacto lateral com o gás de reacção, com níquel puro ou um revestimento de liga de base níquel. Os tubos de contacto são apenas soldados no revestimento com a folha dos tubos.

Basicamente, pode ser usada qualquer possibilidade técnica de método para aplicar o revestimento, por exemplo revestimento de rolo, revestimento por explosão, soldadura 10 por deposição ou revestimento por deslizamento. 0 diâmetro interior do reactor é de entre 1,0 e 9,0 m, especialmente preferencial entre 2,0 e 6,0 m.

Ambas as extremidades dos reactores são delimitadas para fora por coberturas. Através da cobertura resulta a condução da mistura de reacção para os tubos de contacto, sendo o fluxo de produto retirado através da cobertura para a outra extremidade do reactor.

Nas coberturas encontram-se dispostos preferencialmente distribuidores de gás para homogeneização do fluxo de gás, por exemplo sob a forma de uma placa, em particular uma placa perfurada.

Um distribuidor de gás particularmente eficaz existe sob a forma de um cone truncado perfurado que se estreita na direcção do fluxo de gás, cujas perfurações nas superfícies laterais apresentam uma maior relação de abertura de cerca de 10 a 20% em relação às perfurações das superfícies salientes mais pequenas do espaço interior do reactor, de cerca de 2 a 10%.

Uma vez que as coberturas e distribuidores de gás são componentes do reactor que entram em contacto com a mistura de gás de reacção altamente corrosiva serve para estas o já dito em relação à escolha de material, isto é os componentes produzidos em níquel puro ou de uma liga de base níquel ou revestidos com estes materiais.

Isto também serve para a canalização, através da qual flui a mistura de gás de reacção ou mistura estática, bem 11 como para os elementos de injecção, por exemplo o tubo de introdução.

No espaço intermédio entre os tubos de contacto encontram-se ordenados perpendicularmente em relação à direcção longitudinal do reactor uma ou mais placas deflectoras circulares, que libertam aberturas de passagem circulares no meio do reactor, bem como uma ou mais placas deflectoras em forma de disco que libertam aberturas de passagem circulares na orla do reactor, com ordenamento alternado de placas circulares e em forma de folha. Desta forma é assegurado, em especial para grandes reactores com uma variedade de tubos de contacto, uma condução de fluxo especialmente favorável para o meio de troca de calor. As placas deflectoras causam uma deflecção no espaço interior do reactor, no meio de troca de calor que circula no espaço intermédio entre os tubos de contacto, de tal forma que os tubos de contacto com meio de troca de calor fluem transversalmente, pelo que a transferência do calor é melhorada. A quantidade de placas deflectoras é de preferencialmente 1 a 15, especialmente preferencial de 3 a 9. Preferencialmente são dispostas equidistantes em relação umas às outras, especialmente preferencial as folhas de deflecção inferior e superior são mais afastadas da folha do tubo do que a distância de duas folhas de deflecção sucessivas uma à outra, preferencialmente até 1,5. A superfície de cada abertura de passagem é preferencialmente 2 a 40%, em especial 5 a 20% da secção transversal do reactor. 12

Preferencialmente, as placas deflectoras circulares e em forma de disco não são colocadas de forma estanque nos tubos de contacto, e permitem um fluxo de fuga de entre 30% do fluxo total do meio de troca de calor. Para isto são permitidas entre os tubos de contacto e as placas deflectoras fissuras com entre 0,1 a 0,4 mm, preferencialmente de 0,15 a 0,30 mm. Para uma homogeneização da condução de calor através de tubos de contacto pela secção transversal do reactor é particularmente vantajoso que a fenda entre os tubos de contacto e as placas deflectoras circulares de fora para dentro, isto é da orla do reactor para o meio do reactor, aumente, de preferência de forma continuada. É vantajoso que a placa deflectora circular para a parede interior do reactor seja estanque, para que não entre directamente na parede de revestimento do reactor nenhuma fuga de fluxo adicional.

As placas deflectoras podem preferencialmente ser compostas do mesmo material da folha do tubo, isto é de aço carbono resistente ao calor, aço inoxidável com os números de material 1.4571 ou 1.4541 ou de aço duplex (número de material 1.4462), de preferência numa espessura de 6 a 30 mm, de preferência 10 a 20 mm.

Os tubos de contacto são cheios com um catalisador sólido. O enchimento do catalisador nos tubos de contacto apresenta de preferência um volume livre de 0,15 a 0,65, em particular de 0,20 a 0,45.

Especialmente preferencial é que a zona do tubo de contacto que encara a entrega da mistura de reacção gasosa num comprimento de 5 a 20%, de preferência num comprimento 13 de 5 a 10%, do comprimento total do tubo do tubo de contacto, seja cheia com um material inerte.

Para nivelação de expansões térmicas são previstos vantajosamente no revestimento do reactor um ou mais compensadores circulares no revestimento do reactor. O método não é basicamente limitado em relação à transferência de fluxo para a mistura do gás de reacção como também para o meio de troca de calor, isto é ambos podem ser conduzidos independentemente um do outro de cima para baixo ou de baixo para cima através do reactor. É possível qualquer combinação da transferência de fluxo da mistura de gás de reacção e meio de troca de calor. É possível, por exemplo, conduzir a mistura de gás de reacção gasosa e o meio de troca de calor fluido no fluxo contracorrente cruzado ou na corrente cruzada paralela através do reactor.

No perfil de temperatura no processo de reacção pode ser especialmente favorável realizar o método num reactor que apresente duas ou mais zonas de reacção. Também é igualmente possível, em vez de um único reactor com duas ou mais zonas de reacção realizar o método em dois ou mais reactores separados.

Se o método for realizado em dois ou mais reactores separados, os tubos de contacto podem ser de preferência diferenciados de um reactor para outro no seu diâmetro interior. Em especial pode haver reactores, nos quais passam secções de reacção especialmente vulneráveis a hot-spot, equipados com tubos de contacto com diâmetro interior de tubo menor em comparação com os restantes reactores. 14

Desta forma é assegurada uma melhor transferência de calor nestas zonas especialmente vulneráveis.

Adicionalmente ou em alternativa também é possível, numa secção de reactor hot-spot vulnerável ordenar dois ou mais reactores paralelos um ao outro, com subsequente união da mistura de reacção através de um reactor.

Em caso de configuração de um reactor com mais zonas, de preferência com 2 a 8, especialmente preferencial com 2 a 6 zonas de reacção, estas são separadas uma da outra por placas divisórias substancialmente estanques. Por substancialmente entenda-se que não é obrigatoriamente necessária uma total separação, mas que são permitidas tolerâncias inerentes à produção. É assim alcançada uma separação substancial ao construir a placa divisória numa espessura de cerca de 15 a 60 mm, em que é permitida uma fenda entre o tubo de contacto e a placa divisória de cerca de 0,1 a 0,25 mm. Assim, também é em particular possível substituir de forma simples os tubos de contacto conforme seja necessário.

Numa configuração preferencial, a selagem entre os tubos de contacto e as placas divisórias pode ser melhorada, na medida em que os tubos de contacto são facilmente laminados ou alargados de forma hidráulica.

Uma vez que as placas divisórias não entram em contacto com a mistura de reacção corrosiva, a escolha de material para a placa divisória não é crítica. Aqui pode ser usado por exemplo o mesmo material utilizado na secção revestida na folha do tubo, isto é aço carbono resistente 15 ao calor, aço inoxidável, por exemplo aço inoxidável com números de material 1.4571 ou 1.4541 ou de aço duplex (número de material 1.4462).

Preferencialmente são previstas perfurações de escoamento e ventilação no revestimento do reactor e/ou na folha do tubo e/ou nas placas divisórias, em especial em vários, preferencialmente em 2 a 4 locais simétricos distribuídos simetricamente pela secção transversal do reactor, cujas aberturas para fora, de preferência na parede exterior do reactor ou na folha do tubo, desembocam em canais abertos soldados no exterior do reactor.

No caso de um reactor com duas ou mais zonas de reacção é vantajoso que cada zona de reacção apresente pelo menos um compensador para comparação das tensões térmicas.

Na variante de método com vários reactores é vantajosa uma alimentação intermédia de oxigénio, de preferência através de uma placa perfurada na cobertura inferior do reactor que assegura uma distribuição mais uniforme. A placa perfurada apresenta de preferência um grau de perfuração de 0,5 a 5%. Uma vez que fica em contacto directo com a mistura de reacção altamente corrosiva, deve ser de preferência produzida em níquel ou de uma liga de base níquel.

No caso de uma forma de realização com dois ou mais reactores ordenados directamente uns sobre os outros, isto é numa variante de construção em que se poupa espaço, abdicando na cobertura inferior do reactor localizado mais acima e na cobertura superior do reactor localizado mais abaixo, é possível efectuar a alimentação intermédia de 16 oxigénio entre dois reactores dispostos imediatamente em cima um do outro, através de um canal aberto soldado no exterior, através de perfurações distribuídas uniformemente.

De preferência são dispostas misturadoras estáticas entre os reactores isolados, após a alimentação intermédia de oxigénio.

Em relação à escolha de material para a misturadora estática serve o já dito para os componentes que entram em contacto com a mistura de gás de reacção, isto é são preferíveis niquel puro ou uma liga de base de niquel.

No método com vários reactores é possível realizar uma alimentação intermédia de oxigénio através de um tubo de inserção perfurado, de preferência curvo, que desemboca no tubo de ligação entre dois reactores. A invenção é de seguida explicada em maior detalhe através das Figuras.

Nas Figuras os números iguais representam sempre características iguais ou correspondentes.

Mostram individualmente:

Figura 1 uma primeira forma de realização de um reactor para o método de acordo com a invenção em corte longitudinal com fluxo contracorrente cruzado de mistura de reacção e meio de troca de calor, com

Vista em corte transversal na Figura IA, 17

Figura 2 Uma outra forma de realização preferencial de um reactor em corte longitudinal, com fluxo contracorrente cruzado de mistura de reacção e meio de troca de calor, em que o reactor na zona das aberturas de passagem não tem tubos, com vista em corte transversal na Figura 2A,

Figura 3 uma outra forma de realização de um reactor construído com várias zonas,

Figura 4 uma forma de realização com dois reactores ligados consecutivamente,

Figura 5 uma forma de realização com dois reactores dispostos de forma compacta com misturadoras estáticas entre os reactores,

Figura 6 uma forma de realização com dois reactores ligados um a seguir ao outro,

Figura 7 uma outra forma de realização com reactores por onde a mistura de reacção flui de cima para baixo

Figura 8A uma perfuração de ventilação curva na folha do tubo,

Figura 8B uma perfuração de ventilação no revestimento do reactor,

Figura 9 uma ligação do tubo de contacto com o revestimento da folha do tubo e

Figura 10 uma ligação entre o tubo de contacto e a placa divisória. 18 A Figura 1 mostra uma primeira forma de realização de um reactor 1 para o método de acordo com a invenção em corte longitudinal, com tubos de contacto 2 que se encontram fixos na folha do tubo 3.

Ambas as extremidades do reactor são limitadas para fora por coberturas 4. Através de uma cobertura resulta o transporte da mistura de reacção para os tubos de contacto 2, através da cobertura na outra extremidade do reactor 1 o fluxo de produto é extraído. Nas coberturas são dispostos de preferência distribuidores de gás para uniformização do fluxo de gás, por exemplo sob a forma de uma placa 29, em especial uma placa perfurada.

No espaço intermédio entre os tubos de reactor 2 são dispostas placas deflectoras circulares 6, que libertam aberturas de passagem circulares 9 no meio do reactor, bem como placas em forma de disco 7 que libertam aberturas circulares 9 na orla do reactor. 0 meio de troca de calor fluido é transportado através do anel de saída 10 inferior através das aberturas de revestimento 11 no espaço intermédio entre os tubos de contacto 2 e extraídas do reactor através do anel de saída superior 12, através de aberturas de revestimento 13. No revestimento do reactor é previsto um compensador circular 15. A outra forma de realização representada igualmente em corte longitudinal na Figura 2 diferencia-se da anterior em particular por o espaço interior do reactor na zona das aberturas de passagem circular 8, bem como as aberturas de passagem 9 para o meio de troca de calor, não terem tubos. A forma de realização representada em corte 19 longitudinal na Figura 3 mostra um reactor com várias zonas, no exemplo com três zonas, cujas zonas individuais de reacção são separadas umas das outras por intermédio de placas divisórias 16. A forma de realização da Figura 4 mostra dois reactores 1 dispostos verticalmente uns sobre os outros, com uma misturadora estática 1 no tubo de ligação entre ambos os reactores 1. Na parte inferir da cobertura do reactor superior 1 encontram-se dispostas placas perfuradas 22, com o objectivo de uniformização do fluxo de oxigénio O2 introduzido de forma intermédia. A Figura 5 mostra uma outra forma de realização com dois reactores 1 a titulo de exemplo localizados de forma compacta um sobre o outro, em que por razões de poupança de espaço se prescindiu da cobertura inferior do reactor superior 1 bem como da cobertura superior do reactor inferior 1. Na zona entre ambos os reactores é prevista uma alimentação intermédia de oxigénio (Cg) através de um canal aberto 23 soldado no perímetro de reactor. Após a alimentação intermédia de oxigénio encontra-se localizada uma misturadora estática 17. A forma de realização da Figura 6 mostra dois reactores 1 ligados um após o outro, com alimentação intermédia de oxigénio através de um tubo de inserção 24 perfurado, que desemboca no tubo de ligação entre ambos os reactores, bem como com misturadoras estáticas 17 no tubo de ligação, entre ambos os reactores. A forma de realização representada na Figura 7 distingue-se da forma de realização da Figura 6 por ambos 20 os reactores serem percorridos pelo fluxo da mistura de reacção de cima para baixo e o segundo reactor de baixo para cima. O corte da Figura 8A mostra uma perfuração de ventilação 21 na folha do tubo 3, com canal aberto 25 através da sua perfuração de ventilação 21. O corte da Figura 8B mostra uma variante de uma perfuração de ventilação 21, aqui no revestimento de reactor. O corte da Figura 9 mostra a ligação do tubo de contacto 2 com o revestimento 26 da folha do tubo 3 em forma de uma soldadura 27. 0 corte da Figura 10 mostra a constrição da fenda 28 entre um tubo de contacto 2 e a placa divisória 16 através de laminação do tubo de contacto 2 na placa divisória 16 bem como uma perfuração de ventilação 21 curva na placa divisória 16.

Lista de referências 1 Reactor 2 Tubos de contacto 3 Folhas dos tubos 4 Coberturas 5 Espaço intermédio entre tubos de contacto 6 Placas deflectoras circulares 7 Placas deflectoras em forma de folha 8 Aberturas de passagem circulares 9 Aberturas de passagem anulares 21 10 Anel de saída inferior 11 Aberturas de revestimento no anel de saída inferior 12 Anel de saída superior 13 Aberturas de revestimento no anel de saída superior 14 Fenda entre os tubos de contacto (2) e as placas deflectoras (6,7) 15 Compensador 16 Placas divisórias 17 Misturadora estática 18 Bomba para meio de troca de calor 19 Refrigeração para meio de troca de calor 21 Perfurações de ventilação 22 Placas perfuradas 23 Canal aberto 24 Tubo de inserção 25 Canal aberto através de perfuração de ventilação 26 Revestimento 27 Soldadura 28 Fenda entre tubo de contacto e placa divisória 29 Placa de impacto

Cp Alimentação intermédia de oxigénio

Lisboa, 18 de Abril de 2011

Claims (21)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para produção de cloro através de oxidação de fase gasosa de cloreto de hidrogénio com um fluxo de gás contendo oxigénio molecular na presença de um catalisador de leito fixo, caracterizado por realizar o método num reactor (1) com um conjunto de tubos de contacto (2) dispostos na direcção longitudinal do reactor paralelamente uns aos outros, tubos que estão fixos nas suas extremidades por folhas de tubo (3) cada uma com uma cobertura (4) em ambas as extremidades do reactor (1), bem como uma ou mais placas deflectoras (&) circulares dispostas perpendicularmente à direcção longitudinal do reactor no espaço intermédio (5) entre os tubos de contacto (2), que libertam aberturas de passagem (8) circulares no meio do reactor e uma ou mais placas deflectoras (7) em forma de disco que libertam na orla do reactor aberturas de passagem (9) circulares, com disposição alternada de placas deflectoras circulares (6) e placas deflectoras em forma de disco (7), em que os tubos de contacto (2) são cheios com o catalisador de leito fixo, o cloreto de hidrogénio bem como o fluxo de gás que contêm oxigénio molecular são conduzidos de uma extremidade do reactor através de uma cobertura (4) através dos tubos de contacto (2) e a mistura de reacção gasosa das extremidades opostas do reactor são extraídas através da segunda cobertura (4) e em que através do espaço intermédio (5) nos tubos de contacto (2) é conduzido um meio de troca de calor fluido, e em que o reactor (1) na zona das aberturas de passagem (8,9) não tem tubos.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o meio de troca de calor fluido ser conduzido através de um anel de saída (10) com aberturas de revestimento (11) 2 através do espaço intermédio (5) para os tubos de contacto (2) e ser extraído através de aberturas de revestimento (13) por um anel de saída superior (12).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1), em que são libertadas todas as placas deflectoras (6) circulares sempre de acordo com a superfície semelhante de aberturas de passagem circulares (8), bem como todas as placas deflectoras (7) em forma de disco sempre semelhante em termos de superfície às aberturas de passagem (9).

4. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1), em que a superfície de cada abertura de passagem (7) é de 2 a 40%, de preferência 5 a 20% da secção transversal do reactor.

5. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o método apresentar num reactor 1000 a 40000, de preferência 10000 a 30000 tubos de contacto (2).

6. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1) em que cada tubo de contacto (2) apresenta um comprimento entre 1 a 10 m, de preferência 1,5 a 8,0 m, especialmente preferencial entre 2,0 a 7,0 m.

7. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1) em que cada tubo de contacto (2) apresenta uma espessura de parede entre os 1,5 a 5,0 mm, de preferência 2,0 a 3,0 mm, e um diâmetro interior do tubo entre 10 a 70 mm, de 3 preferência entre 15 a 30 mm.

8. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1) cujos tubos de contacto (2) se encontram dispostos no interior de um reactor de forma a que a relação de distribuição, isto é a relação entre a distância do ponto médio de tubos de contacto (2) imediatamente contíguos e o diâmetro exterior dos tubos de contacto (2) é de 1,15 a 1,6, de preferência entre 1,2 a 1,4, em que é preferencial um espaçamento triangular dos tubos de contacto.

9. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1), em que entre os tubos de contacto (2) e as placas deflectoras (6,7) existem fendas (14) de 0,1 a 0,4 mm, de preferência de 0,15 a 0,30 mm, em que de preferência as fendas (14) entre os tubos de contacto (2) e as placas deflectoras circulares (6) aumentam de preferência continuamente de fora para dentro.

10. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por as placas deflectoras circulares (6) estarem fixas de forma estanque na parede interior do reactor.

11. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1) cujas placas deflectoras (6,7) apresentam uma espessura entre os 6 a 30 mm, de preferência entre 10 a 20 mm.

12. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o método ser realizado num reactor (1) 4 que apresenta um ou mais compensadores (15) no revestimento de reactor.

13. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a mistura de reacção gasosa e o meio de troca de calor fluido serem conduzidos no fluxo contracorrente cruzado ou na corrente cruzada paralela através do reactor (1) .

14. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por a condução da mistura de reacção gasosa ser cheia com material inerte na zona dos tubos de contacto (2) num comprimento de 5 a 20%, de preferência num comprimento de 5 a 10% do comprimento total dos tubos de contacto (2).

15. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por todos os componentes do reactor (1) com os quais o gás de reacção entra em contacto serem produzidos em niquel puro ou numa liga de base niquel ou serem revestidos de niquel puro ou de uma liga de base niquel.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por os tubos de contacto (2) serem produzidos em niquel puro ou numa liga de base niquel, e as folhas do tubo (3) serem revestidos de niquel puro ou de uma liga de base niquel e por os tubos de contacto (2) serem soldados isoladamente no revestimento com as folhas de tubo.

17. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado por o reactor (1) apresentar duas ou mais zonas de reacção que são separadas por meio de placas 5 divisórias (16) substancialmente estanques, em especial através de laminação dos tubos de contacto (2) nas placas divisórias (16).

18. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por o método ser realizado em dois ou mais reactores (1).

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por os tubos de contacto (2) de um reactor (1) se distinguirem de outros no seu diâmetro interior, em particular por os reactores (1) nos quais passam secções de reacção hot-spot especialmente vulneráveis, apresentarem tubos de contacto (2) com diâmetro interior menor em comparação com os restantes reactores (1).

20. Método de acordo com a reivindicação 18 a 19, caracterizado por entre os reactores (1) serem dispostas misturadoras estáticas (17).

21. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado por serem previstas perfurações de ventilação (21) para o meio de troca de calor no revestimento do reactor e/ou nas folhas do tubo (3) e/ou nas placas divisórias (16) . Lisboa, 18 de Abril de 2011 1/11 FIG.1

29 2/11 FIG.2 ♦ 1 Β i

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1 6/11

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8/11FIG.7

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Ο, 9/11 FIG.8A

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