PT863796E - Dispositivo de leite fluidizado circulante para processos quimicos e fisicos - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "Dispositivo de leito fluidizado circulante para processos químicos e físicos" A presente invenção refere-se a uni dispositivo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 para executar processos químicos e físicos compreendendo dois processos unitários separados utilizando um portador de substâncias em partículas.

Geralmente, um tal dispositivo compreende um reactor para executar o primeiro processo unitário, um regenerador para executar o segundo processo unitário e um canal comunicante proporcionado entre o referido reactor e o referido regenerador para a transferência do referido portador de substâncias em partículas do reactor para o regenerador assim como um canal de retomo entre os mesmos para devolver o portador de substâncias em partículas regenerado do regenerador para o reactor, para reutilização.

Um grande número de processos nas indústrias químicas e de energia compreendem dois processos unitários separados catalíticos, não catalíticos ou físicos. Aqui, no processamento químico, o primeiro processo unitário é executado de modo a obter uma reacção química desejada, servindo o segundo processo unitário para a regeneração da substância em partículas inerte ou catalítica utilizada no processo. Neste contexto, o termo regeneração pode simplesmente referir-se a reaquecimento dos sólidos, ou no caso da substância em partículas ser um catalisador, para a reactivação do mesmo por meio de aquecimento. De modo correspondente, nos processos físicos os portadores sólidos podem ser utilizados para transferir calor ou produtos desejados de um processo unitário para o outro.

Frequentemente, os processos químicos e físicos encontram-se ligados um ao outro: na desintegração (craqueamento) catalítica, por exemplo, ocorre uma reacção química tanto no reactor como no regenerador, complementada com processos físicos (transferência de calor e material entre as unidades).

De facto, a permutação de calor de uma corrente de gás para a outra é uma das tarefas mais cruciais no processo e nas tecnologias de regeneração de energia. Hoje em dia, são geralmente utilizados dois tipos de permutadores de calor, denominados respectivamente permutadores de calor operativos ou regenerativos, dependendo do princípio de funcionamento.

Nos permutadores de calor recuperativos, a energia do calor é transferida através de uma parede não permeável que separa os fluxos um do outro. No tipo básico do recuperador, a energia do calor é conduzida directamente através da parede de um fluxo do portador para outro fluxo. Um subgrupo específico de recuperadores compreende os denominados recuperadores de circulação intermédia, nos quais um meio de transferência de calor é circulado entre dois permutadores de calor recuperativos. Tais permutadores de calor são empregues em, por exemplo, instalações de energia nuclear nas quais é necessário assegurar que o fluxo de alta actividade não se possa misturar com a circulação secundária em caso de acidente.

Outro grupo que exemplifica os recuperadores de circulação intermédia é formado por caldeiras de leito fluidizado equipadas com super aquecedores colocados extemamente ao compartimento de combustão; nestas caldeiras, a areia aquecida no compartimento de combustão é arrefecida num super aquecedor separado, de leito fluidizado. Um exemplo de tais permutadores de calor cncontra-se 3

descrito por exemplo na patente US 4.552.203. As maiores limitações dos permutadores de calor recuperativos referem-se à erosão, corrosão e resistência à temperatura dos materiais da parede do vaso do permutador de calor. Hoje em dia, não se encontram disponíveis quaisquer materiais práticos para a parede, para condições que exibam elevada tensão mecânica ou química. A temperatura mais elevada permitida em recuperadores é frequentemente limitada pelas propriedades da solidez do material da parede. Além disso, os recuperadores são dispendiosos e limitados nas suas possibilidades de controlo. Pode ser contudo alcançada um bom controlo nos recuperadores de circulação intermédia.

Nos permutadores de calor regenerativos, a energia térmica é transferida ao permitir que o meio de transferência de calor aquecido liberte energia para um fluxo mais frio sob um contacto directo entre os mesmos e depois reaquecendo novamente o meio permutador de calor arrefecido sob um contacto directo num fluxo mais quente. Os permutadores de calor regenerativos são adicionalmente divididos em tipos de funcionamento cíclicos e contínuos na base do seu princípio de funcionamento.

Nos regeneradores de funcionamento cíclico, o fluxo mais quente e o mais frio são ciclicamente passados através de uma estrutura sólida única a qual deste modo altemativamente armazena e liberta energia térmica. Os fomos de pedras aquecidas por lote de uma sauna são sem dúvida a aplicação mais antiga de um regenerador operado ciclicamente.

Nos regeneradores de operação contínua, o meio armazenador de calor é continuamente recirculado de um fluxo para o outro. O regenerador de 4 77f funcionamento contínuo mais conhecido é o regenerador Ljungstrôm no qual um disco rotativo permutador de calor de estrutura celular transfere energia térmica de um fluxo de material para o outro. Este tipo de regenerador foi modificado para aplicações diferentes tais como, por exemplo, o regenerador de ar condicionado o qual proporciona adicionalmente a transferência de humidade em superfícies cobertas com uma camada de pasta de cloreto de lítio.

Para além dos tipos de regeneradores do género descrito acima com um elemento permutador de calor contíguo de forma fixa, são conhecidos na técnica os regeneradores baseados nos meios permutadores de calor granulados. São conhecidos vários tipos de regeneradores apresentando o meio permutador de calor granulado no estado de leito fixo, sendo o meio permutador de calor recirculado mecanicamente entre as camadas do leito. A patente alemã DE 3.225.838 emprega um meio permutador de calor granulado (por exemplo esferas de porcelana) para a permutação de calor entre os fluxos de gás. O material do leito granulado é fluidizado, em que as esferas permanecem limpas, sendo impedida a obstrução do permutador de calor. A patente US 4.307.773 descreve outro tipo de processo e dispositivo no qual é empregue um sistema regenerador baseado na turbulência das camadas de leito fluidizado, para a recuperação do calor dos gases de uma corrente quente de fluido contaminado.

Para além das patentes acima descritas, são conhecidos diferentes tipos de regeneradores baseados no aquecimento/arrefecimento alternado de material granulado, em camadas de leito fluidizado em turbulência, paralelos. A patente UK 2.118.702 descreve um regenerador baseado no correr descendente lento de camadas de leito fixo.

Um problema particular dos regeneradores baseados num elemento de permutação de calor fixo e zonas em camadas fixas de material granulado c o de como os manter limpos. Também o impedimento de misturar os fluxos um com o outro provoca problemas de vedação nestes regeneradores. Além disso, os diferenciais de temperatura formados no material permutador de calor impõem tensões mecânicas que limitam a vida do elemento ou material permutador de calor. Uma desvantagem do regenerador de leito fixo em camada é a canalização de fluxos nas camadas de leito fixo. Além disso, as camadas de leito fixo desenvolvem obviamente gradientes inevitáveis de temperatura na direcção do fluxo, sendo a temperatura de uma camada difícil de controlar.

Um dos processos mais geralmente utilizados baseados num sistema reactor de leito fluidizado que corre dois processos unitários separados é o equipamento FCC (Fluid Cracking Catalyst - Catalisador da Desintegração do Fluido -), o qual serve para a desintegração catalítica de hidrocarbonetos, compreendendo principalmente um tubo aspersor (reactor) operado no estado de fluxo de fluidização rápida, separadores ciclone do produto catalisador e de reacção operado numa fase de suspensão diluída e um regenerador de grande volume operado no estado de leito fluidizado. Um exemplo do equipamento FCC eucontra-sc representado pela realização ilustrada na patente US 4.957.617.

Outras aplicações que utilizam reactores de leito fluidizado catalítico são por exemplo: - reformação catalítica - preparação de anidrido de ácido ftálico e anidrido de ácido maléico, - dimerização oxidativa do metano - síntese Fischer-Tropsch - desidrogenação - clorização e bromação de metano, etano e alcanos semelhantes, e - conversão do metanol em olefinas ou gasolina.

Os processos não catalíticos que utilizam reactores de leito fluidizado são por exemplo: - desintegração catalítica - regeneração catalisadora, e - processos de gaseificação.

Os processos físicos apropriados são por exemplo: - secagem, - permutação de calor entre dois gases, e - adsorção

Nos reactores de leito fluidizado, as velocidades do fluxo têm que ser adaptadas de acordo com as propriedades físicas do material permutador de calor empregue, encontrando-se o âmbito de controlo do regenerador limitado entre a velocidade de fluidização mínima e a velocidade de transporte pneumático. Na prática, isto quer dizer que o meio permutador de calor do regenerador tem que ter uma dimensão granular grosseira, ou altemativamente, as velocidades empregues do fluxo têm que ser mantidas baixas. Além disso, a recirculação do meio permutador de calor entre as camadas de leito fluidizado de modo a evitar a mistura excessiva dos fluxos separados, é problemática. Este problema é acentuado nos diferenciais de alta pressão entre os fluxos de transferência de calor. Aqui, é geralmente necessário utilizar válvulas mecânicas cujo desgaste e limitações de temperatura eliminam uma parte essencial dos benefícios deste tipo de regenerador. Os regeneradores de leito fluidizado e leito fixo da técnica anterior exigem a utilização de uma realização de transferência mecânica ou pneumática para reciclagem do meio de permutação de calor de uma unidade mais baixa da unidade mais alta. Em termos de tecnologia de equipamento e processo, tais realizações para transferência são quase impossíveis de implementar.

Os melhoramentos essenciais para as desvantagens acima descritas encontram-se proporcionadas pela realização descrita na patente FI 924.438 na qual o equipamento compreende dois ou um número maior de reactores de leito fluidizado circulante e ligados paralelos, mais tarde denominados, no texto, reactor "CS". Dos processos químicos, o processo da desintegração ou desidrogenação catalítica entre outros podem ser realizados numa configuração de equipamento descrita na patente. Contudo, a implementação técnica destes dispositivos envolve certos problemas a serem descritos em maior pormenor a seguir, que impedem a utilização total destes dispositivos reactores a não ser que as suas limitações possam ser ultrapassadas. Um dos problemas mais difíceis na presente icferc-sc às grandes distâncias horizontais de transferência dos sólidos circulantes entre os reactores CS que obrigam a que a construção de um grande equipamento apresente uma altura exagerada.

De acordo com o mesmo, se vários reactores CS se encontrarem proporcionados contíguos um ao outro, é praticamente impossível alcançar uma circulação estável dos sólidos sem tomar os reactores CS inconvenientemente elevados. Também a concepção dos canais de comunicação para o meio pcrmutador de calor apresenta problemas de construção. Além disso, a área útil necessária por reactores CS contíguos irá tomar-se intoleravelmente grande. É um objectivo da presente invenção ultrapassar as desvantagens da tecnologia da técnica anterior acima descrita e proporcionar um tipo inteiramente novo de dispositivo para executar processos físicos e químicos. O objectivo da invenção é alcançado implementando o dispositivo na forma de dois reactores adaptados concentricamente dos quais o interior actua como reactor e o exterior como regenerador. Deste modo, os espaços de reacção dos dois reactores compreendem um espaço aspersor entre os corpos da caldeira que se encontra entre duas superfícies do invólucro localizadas concentricamente tendo uma forma cilíndrica ou parcialmente cónica, em que o espaço aspersor entre os corpos da caldeira apresentam pelo menos um secção transversal anular essencialmente axial.

Mais especificamente, o dispositivo de acordo com a invenção é principalmente caracterizado por aquilo que se encontra descrito na parte caracterizante da reivindicação 1.

Apresentam-se as vantagens principais da invenção: 9 1. A construção simetricamente concêntrica dos reactores CS no dispositivo diminui as distâncias de transferência horizontal do meio permutador de calor mesmo em grandes equipamentos. 2. A construção de acordo com a invenção toma possível implementar também grandes equipamentos com um pequeno rácio altura-para-diâmetro 3. As exigências de área útil/espaço do equipamento são diminuídas. 4. Os problemas de expansão térmica do equipamento são essencialmente reduzidos. 5. O equipamento forma uma entidade compacta, robusta e de fácil instalação. 6. O equipamento pode ser dotado com vários bocais de entrada/saída para o meio permutador de calor, em que a mistura horizontal de sólidos no reactor CS do regenerador é mais fácil de controlar. Esta característica pode ser de uma importância substancial em aplicações em que alguns dos reactores CS do dispositivo são utilizados para correr reacções físicas ou químicas.

De acordo com o conceito da presente invenção, dois reactores de leito fluidizado circulante encontram-se construídos concentricamente simétricos, em que os canais aspersores do catalizador suspenso que flúi de modo ascendente, apresentam uma secção transversal anular essencialmente axial. Os canais aspersores podem ser divididos em canais segmentados por divisórias. Dado que os reactores apresentam um eixo pelo menos longitudinal essencialmente perpendicular, qualquer referência no texto à secção transversal do reactor deverá ser entendida como dizendo respeito à secção transversal horizontal a não ser que esteja especificado de outro modo. Os canais aspersores funcionam como espaços do reactor químicos ou físicos do equipamento. Uma propriedade essencial e consequência da construção simétrica é que o ciclone ligado ao aspersor apresenta uma estrutura axialmente simétrica.

De seguida, a invenção e os seus benefícios serão examinados em pormenor com ajuda de uma descrição detalhada e tomando como referência o desenho anexo no qual é ilustrada uma vista lateral esquemática de uma realização preferida de um dispositivo particularmente apropriado para a desintegração catalítica e processos de permutação de calor.

Embora a invenção se destine principalmente para utilização nos processos químicos de refinarias de óleo e indústrias petroquímicas, vários dos seus benefícios podem ser explorados também em vários outros processos químicos e físicos tais como os processos de secagem da indústria alimentar e processos de permutação de calor das indústrias de metal e cerâmica.

Construção A grande vantagem da presente invenção é que facilita a construção de dispositivos mais compactos do que é possível utilizando disposições de equipamentos baseados na combinação de dispositivos separados, oferecendo deste modo uma área útil essencialmente menor e de instalação mais fácil. Um benefício adicional da construção compacta é que o suporte e fundação do dispositivo será mais simples e económico.

Os revestimentos de isolamento são principalmente necessários nos reactores da indústria química para manter a temperatura do corpo da caldeira de pressão 11

abaixo de um certo limite ditado pelo material de construção. Na concepção de revestimentos, obedece-se tipicamente à lei da economia escalar: é necessário menos revestimento por quantidade produzida de produto final se a dimensão do equipamento for aumentada. Esta regra resulta geralmente na construção no local dc um único dispositivo de capacidade necessária máxima, em que o funcionamento sem interrupção da unidade se toma frequentemente crucial para todo o funcionamento da fábrica. Por contraste, o dispositivo reactor de acordo com a invenção apresenta uma área de superfície externa menor em relação ao equipamento de capacidade comparável, o que quer dizer uma necessidade menor de revestimento. Devido à menor massa do material do revestimento, o novo dispositivo pode ter uma construção mais leve; podendo o dispositivo até ser concebido portátil com uma construção modular optimizada para o fabrico de produção em série e manutenção em oficina, tomando-se desse modo apropriado para ligação em paralelo (por exemplo 2-6 peças) no terreno para proporcionar a capacidade necessária de fluxo do processo. Depois, uma unidade reactora que necessite de manutenção pode ser desligada do conjunto e transportada para a oficina para manutenção. Deste modo, é oferecido um melhoramento essencial em relação à técnica anterior, por exemplo unidades FCC, cuja manutenção do equipamento tem que ser geralmente sincronizada com outras paragens pré-agendadas das instalações do processo. A quantidade de perdas de calor em equipamento do processo é determinada pela área de superfície externa do dispositivo dado que factores económicos e estruturais não permitem que um aumento na espessura do isolamento térmico passe 12 70. um certo limite prático. Devido à sua estrutura compacta, a nova construção do reactor de acordo com a invenção obtém essencialmente perdas reduzidas de calor em relação a equipamentos convencionais.

Além disso, a expansão térmica de colunas comunicantes e elementos de equipamentos que funcionam a temperaturas diferentes provoca problemas de concepção que frequentemente têm que ser resolvidos com recurso a dispendiosos compensadores de fole e outros dispositivos. A realização de acordo com a invenção oferece uma abordagem superior quanto à expansão térmica: a maioria dos elementos do dispositivo podem expandir livremente tanto axialmente como radialmente.

Dinâmicas dos fluxos

Frequentemente, a disposição e dimensões das instalações do equipamento na fábrica são ditados pelas distâncias de transferência da substância em partículas de um dispositivo para o outro. A realização de acordo com a invenção oferece o benefício de as distâncias de transferência horizontais entre o reactor em si e o regenerador, poderem ser mantidas restritas, permitindo deste modo uma baixa altura do equipamento e colocação com qualquer sistema mecânico e pneumático de transferência complicado. Além disso os sólidos são de fácil distribuição por toda a área do secção transversal axial anular devido à colocação concentricamente simétrica das unidades na construção de acordo com a invenção.

Exemplo

Quando as referidas reacções químicas compreendem a desintegração catalítica ou desidrogenação, o reactor e regenerador podem apresentar uma construção baseada em aspersores de secção transversal axial anular descrito numa aplicação de patente paralela apresentada pelos inventores, podendo o processo em si ser baseado na configuração do equipamento descrito na patente FI 941.528 contendo deste modo todos os elementos essenciais descritos na presente. Ao colocar as unidades de um modo simétrico concentricamente de acordo com a presente invenção, serão obtidos benefícios significativos em termos de construção e dinâmica de fluxo: a presente realização oferece controlo melhorado do período de contacto entre a admissão catalítica e gasosa; a admissão de óleo ou gás pode ser distribuída uniformemente por todo a secção transversal do reactor; não sendo colocado qualquer problema significativo pelos movimentos de expansão térmica das unidades, porque as unidades montadas concentricamente podem movimentar-se de um modo não obstrutivo uma em relação à outra. Numa realização preferida da invenção tendo o reactor optimizado para desintegração catalítica, o reactor e o regenerador encontram-se montados concentricamente, em que os sólidos, ou o catalisador são circulados do primeiro espaço de reacção para o outro através de um canal de secção transversal axial anular. Na presente, o canal axial anular encontra-se ligado a outro espaço de reacção (regenerador) de secção transversal axial anular correspondente que rodeia o primeiro espaço de reacção. O canal de retomo do segundo espaço de reacção para o primeiro espaço de reacção é também vantajosamente formado por um canal de secção transversal axial anular. A substância em partículas fluí para o espaço de reacção através das aberturas de admissão dos sólidos, sendo misturada no canal aspersor axial anular do reactor com gás pretluidizante que flúi de baixo para cima no aspersor transportando com o mesmo sólidos para o nível dos bocais de pulverização para alimentação. Aqui, o gás ou líquido admitido atomizado em gotículas pequenas nos bocais pulverizadores vaporiza em contacto com o fluxo de sólidos quentes. Devido à vaporização da alimentação, ã velocidade do fluxo dos sólidos irá aumentar. Dado que a velocidade do fluxo é apreciavelmente mais elevada do que a velocidade mínima de fluidização, os sólidos irão seguir o fluxo de gás, contudo, a uma velocidade ligeiramente menor do que a velocidade do fluxo de gás. Uma unidade de separação formada por um ciclone de várias aberturas do reactor, a qual se encontra colocada no extremo superior do espaço de reacção, executa a separação da substância em partículas da suspensão de sólidos. Do ciclone, os sólidos são passados após a regeneração, de volta para o reactor através da perna de retomo descendente axial anular. Os gases do produto da reacção são removidos através do tubo central do ciclone.

De seguida a invenção será descrita em maior pormenor tomando como referência o desenho anexo.

Um dispositivo de acordo com a nova construção compreende um reactor interno de secção transversal, do aspersor, axial anular e um regenerador externo no qual as partículas catalisadoras contaminadas ou sólidos arrefecidos do meio permutador de calor podem ser regenerados e devolvidos ao processo.

Na seguinte descrição, os sólidos circulantes são assinalados coma abreviatura "CS", sendo um exemplo de processo a desintegração catalítica utilizando um hidrocarboneto líquido como alimentação.

Em relação ao diagrama, uma realização preferida do dispositivo de acordo com a invenção compreende dois reactores CS cilíndricos adaptados 15 7% conccntrícamente, separados um do outro por um corpo de caldeira 22 intermédio, dos quais o interno será denominado posteriormente "reactor" e o externo "regenerador". A unidade reactora é feita de três tubos essencialmcntc cilíndricos 1, 2 c 3 montados concentricamente, cujos espaços entre tubos formam espaços 20, 19 e 13 de secção transversal axial anular. Os tubos podem ser feitos de aço ou de uma liga equivalente. Entre estes, areacção desejada é executada no espaço 13. Os tubos são montados com os seus eixos longitudinais alinhados concentricamente na vertical. Acima do espaço axial anular 13 do tubo de subida, como uma continuação dos tubos 2 e 3, encontra-se montado um ciclone 14, 17 de várias aberturas tendo pás difusoras de turbina fixadas à sua parede externa. O ciclone encontra-se dotado com um tubo central 21 para a remoção do gás do produto, enquanto se encontram proporcionados canais de transferência 19 e 20 no espaço interno do tubo de aço 3 interno para a remoção dos sólidos separados da fase gasosa no ciclone.

Dentro do corpo externo 3 do reactor, a unidade regeneradora compreende três tubos 4, 5 e 6 montados concentricamente, essencialmente cilíndricos, cujos espaços intertubo formam espaços 29, 28 e 24 de secção transversal axial anular. Entre estes, a regeneração catalisadora é executada no espaço 24. Do interior, o corpo da caldeira de pressão 6 encontra-se revestido com uma camada 7 de material isolante de modo a manter a temperatura do corpo da caldeira a um nível razoável para solidez do corpo da caldeira. De um modo semelhante ao do reactor, acima do espaço 24 axial anular encontra-se montado um ciclone 25, 26 de várias aberturas cujas pás de turbina se encontram fixadas ao tubo cilíndrico 5 ou ao corpo da 7% caldeira de pressão 6. O ciclone encontra-se dotado com um tubo central 30 para a remoção de gás de combustão formado no regenerador, enquanto os canais de transferência 28 e 29 se encontram dotados com tubos 5 e 6 de aço para a remoção dos sólidos catalíticos separados da fase do gás no ciclone. O fluxo do gás de fluidização do reactor encontra-se assinalado no diagrama pela referência 8. O fluxo de gás 8 entra no espaço de reacção através de um fundo de fluidização 12 acima do qual é primeiro misturado com o catalisador que entra através de um canal 20 de retomo através de uma válvula 31, e depois mais elevado no aspersor do reactor, com o fluxo de alimentação 10 injectado através dos bocais difusores dos tubos de alimentação 16, em que a alimentação é vaporizada no espaço de reacção. Os fluxos 8 e 10 de gás misturado movem-se numa fase gasosa ao longo do aspersor 13 axial anular transportando simultaneamente o catalisador arrastado com os mesmos para dentro das pás de turbina 14 do ciclone do reactor. O catalisador liberta calor para a alimentação por vaporização e para a reacção que ocorre no aspersor 13, caindo deste modo a sua temperatura. Das pás de turbina 14, o gás e os sólidos catalíticos arrastados entram tangencialmente no interior do compartimento 17 interior do ciclone do reactor, onde os sólidos catalíticos são separados por colisão na parede interna 18 do ciclone e caindo para os canais de transferência de sólidos 19 e 20. Quando necessário, uma parte dos sólidos catalíticos podem scr devolvidos como excesso para a secção do fundo do reactor através de um canal 19 axial anular. Embora o canal 19 não seja essencial para o funcionamento do dispositivo, pode nalguns casos ser vantajoso para a reacção. No canal 20, os sólidos catalíticos correm lentamente para baixo, numa fase densa, 17

sendo a mistura dos fluxos de gás entre o reactor e o regenerador através do canal de transferência 20 de sólidos impedida. O fluxo de gás 11 que entra no ciclone do reactor sai do reactor através do tubo central 21 do ciclone interno. O fluxo de sólidos catalíticos do reactor para o regenerador é controlado por meio de uma válvula 31 equipada com um elemento de controlo cilíndrico, o qual se encontra proporcionado móvel mecanicamente por meio de barras 32. O regenerador encontra-se adaptado em tomo do reactor de modo que estas unidades se encontram separadas uma da outra por um canal 29 de transferência cheio com sólidos catalíticos numa fase densa. De um modo semelhante ao reactor, o regenerador encontra-se localizado no espaço aspersor entre o corpo da caldeira que resta entre duas superfícies cilíndricas do invólucro formadas pelo revestimento do dispositivo e o tubo do reactor montado no interior do revestimento. Entre o referido tubo do reactor e referida estrutura externa do revestimento cilíndrico do reactor, encontra-se adicionalmente montada uma parede cilíndrica para proporcionar o referido canal 29 de transferência de sólidos. Um fluxo de gás 9 contendo oxigénio entra no regenerador através de um fundo 23 do distribuidor fluídizante e ergue-se no canal aspersor 24 axial anular transportando simultaneamente com ele os sólidos catalíticos para dentro das pás de turbina 25 do ciclone regenerador. No regenerador, o coque possivelmente acumulado na superfície dos sólidos catalíticos e compostos orgânicos que penetraram nos poros dos mesmos são oxidados, quer dizer, queimados no canal aspersor 24, sendo a temperatura do catalisador elevada. O compartimento 26 do ciclone do regenerador encontra-se localizado acima do próprio reactor. No compartimento 26 do ciclone, 18 Λ j />ο os sólidos são separados por colisão na parede 27 do ciclone e consequentemente caem nos canais 28 e 29. O canal de retomo 29 passa os sólidos catalíticos de volta para o reactor. Este excesso de sólidos que não consegue entrar no canal de retomo, irá cair de volta para o troço do fundo do regenerador como um excesso através do canal 28. 0 catalisador ou substância em partículas semelhante é vantajosamente mantido no estado fluidizado durante a sua passagem no canal de retomo interno, em que é redundante uma válvula de controlo. O gás de combustão 12 do regenerador é retirado através do tubo central 30 do ciclone do regenerador. Os sólidos que correm lentamente para baixo no canal de retomo 29, numa fase densa, impedem a comunicação entre os espaços de gás do reactor e o regenerador. A velocidade do fluxo dos sólidos do regenerador para o reactor é controlada movimentando o elemento de controlo cilíndrico de uma válvula 33 mecanicamente através de barras 34 ligadas ao mesmo.

Para testes simulando o processo de desintegração catalítica descrito na patente FI 941.528, foi construído um denominado modelo frio tendo dois reactores de leito fluidizado circulante construídos de um modo que se alojam concentricamente numa única unidade. O diâmetro externo do regenerador era de 465 mm com um diâmetro interno de 365 mm, enquanto que as dimensões do reactor eram 360 mm DE e 300 mm Dl. O dispositivo foi operado aumentando a velocidade de circulação do catalisador até 2 kg/s, o que é uma quantidade suficiente para um processo piloto no qual a velocidade de admissão do óleo é de 500 kg/h e o rácio catalisador-óleo de 15. Em funcionamento, a velocidade do fluxo de admissão do ciclone do regenerador foi de 5.6 m/s e a velocidade do fluxo da massa da secção 19 transversal do catalisador era maior que 200 kg/m2s. Nestas condições de funcionamento, não foi verificada qualquer transferência detectável do catalisador através do bocal de descarga do gás de combustão dos ciclones, tendo tido lugar sem problemas a cooperação do sistema.

Obviamente que os pormenores da realização descrita podem variar sem fugir do âmbito da invenção. Por exemplo, o reactor interno pode estar alojado em vários reactores externos simétricos concentricamente tendo uma estrutura semelhante àquele do regenerador acima descrito.

Lisboa, 1 de Outubro de 2001 O AgaRie Oficial da Propriedade Industrial

1269-063 LISBOA

Claims (10)

1 ! ?íd REIVINDICAÇÕES

Dispositivo para executar processos físicos e químicos compreendendo dois processos unitários separados utilizando um portador de substâncias em partículas, em que o segundo processo unitário serve para a regeneração da substância em partículas contaminada no primeiro processo unitário, compreendendo o referido dispositivo um primeiro reactor (1-3) para executar a primeira reacção unitária, um segundo reactor (4-6) para executar a segunda reacção unitária, um primeiro canal de transferência (20) adaptado entre o primeiro reactor (1-3) e o segundo reactor (4-6), que serve para a transferência de substância em partículas contaminada do primeiro reactor para o segundo, e um segundo canal de transferência (29) adaptado entre o segundo reactor (4-6) e o primeiro reactor (1-3), que serve para a transferência de substância em partículas regenerada do segundo reactor para o primeiro, caracterizado por o primeiro reactor (1-3) compreender o reactor de leito fluidizado circulante com um espaço dc reacção dc secção transversal axial anular, o segundo reactor (4-6) compreender o reactor de leito fluidizado circulante que rodeia o primeiro reactor de um modo conccntricamentc ?k simétrico em que também o segundo reactor apresenta um espaço de reacção de uma secção transversal axial anular, e os referidos reactores se encontrarem munidos com um meio separador de gás e sólidos, formado por um ciclone com várias entradas de admissão (14, 17; 25, 26),

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o espaço de reacção do primeiro reactor (1-3) e/ou referido segundo reactor (4-6) compreender um espaço aspersor entre os corpos das caldeiras formado entre duas superfícies do invólucro cilíndricas e/ou cónicas proporcionadas concentricamente.

3. Dispositivo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 ou 2 caracterizado por o referido espaço de reacção se encontrar dividido por divisórias de partição em segmentos do fluxo paralelo.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por os referidos segmentos de fluxo paralelos se encontrarem formados pela colocação de placas divisórias entre as referidas superfícies de invólucro cilíndricas montadas concenlricamente, as quais sc encontra alinhadas paralelas ao eixo longitudinal do espaço de reacção. /k

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o espaço de reacção de secção transversal essencialmente axial anular ser formado por tubos reactores paralelos intervalados equidistantes de um modo circular.

6. Dispositivo de acordo com quaisquer das reivindicações 1 ou 2 caracterizado por entre as duas superfícies, do invólucro, cilíndricas montadas concentricamente, se encontrarem proporcionadas placas divisórias que correm em espiral ao longo do eixo longitudinal do aspersor do reactor.

7. Dispositivo de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido primeiro reactor (1-3) e/ou referido segundo reactor (4-6) apresentarem pelo menos um eixo longitudinal essencialmente perpendicular.

8. Dispositivo de acordo com quaisquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido primeiro reactor (1-3) e/ou referido segundo reactor (4-6) apresentarem uma secção transversal do fluxo aspersor que varia como uma função da altura do aspersor.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as pás de turbina (14; 25) do ciclone se encontrarem adaptadas de um modo difusor circular mas seguindo o perímetro do compartimento do ciclone (17; 26), parcialmente ou totalmente no interior do canal aspersor de modo a funcionar 4 como um dispersor capaz de formar vários canais de admissão paralelos para o fluxo de gás que entra.

10. Reactor de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o primeiro canal (20) de transferência de sólidos compreender um canal de secção transversal axial anular formado pelo espaço aspersor entre corpos de caldeira que permanece entre duas superfícies, de invólucro, cilíndricas ou parcialmente cónicas (1, 21). Lisboa, 1 de Outubro de 2001

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