BRPI0707803A2 - reator catalÍtico - Google Patents

Abstract

REATOR CATALÍTICO É descrito um reator catalítico que tem uma seção de mistura (10) conectada a uma seção de reação a jusante (12) contendo um catalisador(44) para promover uma reação de oxidação e um leito de hidrocarboneto para o reator catalítico. A seção de mistura (10) é provida com um detentor de chama (30) para impedir que uma chama estável se propague, caso ocorra qualquer reação de oxigênio e hidrocarboneto durante a mistura. O detentor de chama (30) permite o fluxo tanto na direção axial quanto radial para promover a mistura. Elementos defletores (32) e um misturador estático a jusante (34) podem também ser usados. O catalisador (44) é preferivelmente na forma de blocos monolíticos (46) encerrados por um tubo cerâmico (48) que é mantido como um conjunto catalisador unitário (44) que pode ser removido para substituição e instalação do catalisador (44) como uma unidade simples.

Description

:Campo da Invenção

A presente invenção diz respeito a um reator catalítico que temuma seção de mistura para misturar um gás contendo oxigênio com um gáscontendo hidrocarbonetos para produzir uma mistura, e uma seção de reação ajusante para reagir cataliticamente a mistura para gerar um produto. Maisparticularmente, a presente invenção diz respeito a um reator como esse emque a seção de mistura é provida com um detentor de chama para impedir aformação de uma chama estável, caso hidrocarbonetos na mistura seinflamem de alguma forma.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Foi proposta uma variedade de reatores que reagem oxigêniocom uma corrente contendo hidrocarboneto para gerar um produto gás desíntese contendo hidrogênio e monóxido de carbono. Reatores típicos sãoreatores de oxidação parcial nos quais das espécies de hidrocarbonetos sãomisturadas com o gás contendo oxigênio e são parcialmente oxidadas com aajuda de um catalisador de oxidação parcial. Outros reatores também injetamvapor para que os hidrocarbonetos possam reagir por meio de reações dereforma de metano vapor conhecidas. Em um reator como esse, as reações deoxidação parcial sendo exotérmicas fornecem o calor para suportar asexigências de aquecimento endotérmico das reações de reforma de metanovapor. Um reator como esse é conhecido como um reator autotérmico.

Também reatores adicionais são reatores multitubulares usados para reaçõesde oxidação seletiva exotérmica para produção de óxido de etileno, acetato devinila e outros hidrocarbonetos oxigenados.

Reatores que são projetados para reações de oxidação parcialcontempla uma operação na qual as proporções de hidrocarbonetos e oxigêniosão selecionadas para produzir uma conversão substancialmente completa doshidrocarbonetos a um gás de síntese contendo hidrogênio e monóxido decarbono. Como tal, existe um teor significativo como este de oxigênio que épossível a ignição autotérmica de hidrocarbonetos. A reação doshidrocarbonetos e oxigênio antes do catalisador por qualquer motivo éparticularmente não desejável, em virtude de resultar em um consumoindesejado dos reagentes pela sua oxidação completa, resultando em quedanas taxas de produção exigidas e deposição de carbono potencial nocatalisador. Este problema é exacerbado em tais reatores em virtude de asreações de oxidação estarem ocorrendo diretamente a jusante na seção dereação a alta temperatura e, assim, a combustão na seção de reação podepropagar uma reação indesejada dentro da câmara de mistura. A fim de atacareste problema, reatores têm sido projetados de maneira tal que os reagentes, asaber, hidrocarbonetos e oxigênio, são misturados em uma seção de misturatão rapidamente que eles não têm tempo de reagir antes de uma seção dereação ser atingida contendo um catalisador para promover a reação visada.

Um exemplo de um reator que é projetado para impedircombustão dos reagentes na seção de mistura pode ser encontrado em U.S.4.865.820, que revela um reator de oxidação potencial no qual a câmara demistura é provida com passagens estreitas com seções de estrangulamentoretas nas quais qualquer das correntes de reagente é introduzida para misturarsob condições turbulentas com a outra das correntes de reagente através deorifícios formados nas passagens estreitas. O fluxo turbulento resultante temuma velocidade que excede a de qualquer chama que propaga por causa dainterrupção do reator. A U.S. 5.886.056 tem provisão para injetar gasesreagentes a alta velocidade através de uma pluralidade de passagens isoladasem um coletor do injetor para reduzir o tempo de permanência dos reagentesna seção de mistura para impedir a reação indesejada dos reagentes na seçãode mistura. Na U.S. 6.471.937, gases reagentes quentes são introduzidos emum bico contido em uma câmara de mistura para produzir um jato comvelocidade supersônica que aprisionará um outro componente de uma misturareativa no jato. Misturas de reagentes são então introduzidas em uma zona dereação. O tempo de permanência na câmara de mistura é suficientementecurto para que os reagentes não tenham tempo de reagir antes de entrar nazona de reação.

O problema com todos tais reatores é que eles não sãoadequados para uma operação na qual não se deseja reagir completamente oshidrocarbonetos em um gás de síntese. Por exemplo, um reator de oxidaçãoparcial catalítico pode ser utilizado como um pré-reformador para reagirhidrocarbonetos de ordem superior em metano primário. Quanto um reatorcomo esse é usado como um pré-reformador, a quantidade de oxigênio combase no volume que é introduzido em relação à alimentação dehidrocarbonetos é um quinto ou menos. Isto pode ser comparado a um reatorprojetado para completa reação dos hidrocarbonetos em monóxido de carbonoe hidrogênio no qual a razão seria meio ou mais. Como tal, dispositivos quesão descritos nas patentes supralistadas e que todos dependem deaprisionamento não funcionarão com tal pequena proporção de oxigênio. Dequalquer maneira, o mecanismo de possível combustão dos hidrocarbonetos écompletamente diferente no caso de pré-reforma em que, à medida que osreagentes vão se misturando, uma mistura inflamável é produzida. Entretanto,uma vez que a mistura esteja completa, não existe oxigênio bastante paraproduzir uma mistura inflamável. Conseqüentemente, a combustão pode serproduzida mediante mistura, mas existe pouco perigo de combustão uma vezque a mistura é completa. Tipicamente, em tais aplicações, o oxigênio éintroduzido como um jato de alta velocidade projetado para aprisionar o gásinflamável rapidamente, de forma que a zona de mistura inflamável sejaminimizada. Detentores de chama podem também ser colocados depois dazona de mistura para reduzir o efeito do superaquecimento no caso de amistura inflamar acidentalmente. Esses detentores de chama consistem em umfeixe de passagens estreitas que permite o fluxo apenas axial.Um problema adicional em qualquer reator contendo umcatalisador é que, eventualmente, o catalisador terá que ser substituído. Istopode ser uma tarefa bastante difícil que pode levar dias para terminar. Na U.S.4.865.820, é feita uma tentativa de segregar o catalisador do isolamento queserve para isolar as paredes do reator das reações a altas temperaturas queocorrem dentro de tal reator pela provisão de um reator com um vaso depressão externo que contém isolamento, um refratário interno e umablindagem de metal que contém o catalisador. A seção de mistura superiorpode ser removida para permitir recuperação e reinstalação do catalisadorquando é necessária a substituição. Mesmo que o catalisador seja formado deblocos monolíticos, a recuperação e recarregamento do catalisador são aindaproblemáticos.

Conforme será discutido, a presente invenção fornece umreator catalítico no qual propagação de chama estável dentro da câmara demistura é inibida, e que é projetado de maneira tal que o catalisador possa serfacilmente instalado e substituído.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, é revelado um reatorcatalítico que tem uma seção de mistura para misturar um gás contendooxigênio com um gás contendo hidrocarboneto e uma seção de reaçãoconectada na seção de mistura para reagir uma mistura de gás contendooxigênio e o gás contendo hidrocarbonetos para gerar um produto.

A seção de mistura inclui uma câmara de mistura com umaentrada para o gás contendo hidrocarbonetos, um injetor de oxigêniolocalizado na câmara de mistura para injetar o gás contendo oxigênio no gáscontendo hidrocarbonetos. Um detentor de chama fica localizado pelo menosabaixo do injetor de oxigênio. O detentor de chama é formado de uma massade material poroso que permite a mistura tanto na direção radial quanto axialda dita câmara de mistura para promover a mistura do gás contendo oxigênioe do gás contendo hidrocarbonetos. O detentor de chama fica em contato comas paredes da dita câmara de mistura de maneira tal que o fluxo do dito gáscontendo oxigênio e do dito gás contendo hidrocarbonetos fique impedido depassar através do dito detentor de chama antes de entrar na seção de reação.

Assim, caso a combustão dos reagentes ocorra dentro da seção de mistura deum reator catalítico da presente invenção, a propagação da chama é inibida.Ao contrário dos desenhos anteriores, este detentor de chama pode sercolocado próximo à injeção de oxigênio para que pelo menos parte damistura, que é a parte mais perigosa do processo, seja feita dentro do detentorde chama.

A seção de reação inclui uma câmara interna posicionada parareceber a mistura do gás contendo oxigênio e do gás contendohidrocarbonetos. O catalisador fica localizado dentro da câmara interna parapromover as reações envolvendo a mistura. Um vaso de pressão externo éprovido juntamente com isolamento térmico entre a câmara interna e o vasode pressão externo. Uma saída penetra no vaso de pressão externo e comunicacom a câmara interna para descarregar um gás produto contendo o produto. Avantagem de um arranjo como esse é que o catalisador e a reação que ocorrenele é isolada do isolamento para impedir reação entre o isolamento e ocatalisador. Adicionalmente, o vaso de pressão externo sendo isolado dacâmara interna na qual reações estão ocorrendo opera a uma menortemperatura para permitir o uso de materiais mais baratos para tal vaso depressão, e um ambiente mais seguro para o pessoal e equipamento em voltado reator catalítico.

Preferivelmente, o detentor de chama é fabricado de ummonolito de espuma metálica. O monolito de espuma metálica pode consistirem camadas do monolito de espuma metálica e a câmara de mistura podeadicionalmente ser provida com elementos defletores localizados entre asditas camadas para promover ainda mais a mistura do gás contendo oxigênio edo gás contendo hidrocarbonetos. O injetor de oxigênio pode compreenderum tubo de entrada que projeta-se até a câmara de mistura e um distribuidorcircular com aberturas para descarregar o gás contendo oxigênio. Senecessário, um misturador estático pode ficar localizado abaixo do detentor dechama para promover ainda mais a mistura do gás contendo oxigênio e do gáscontendo hidrocarbonetos.

A fim de facilitar a instalação e recuperação do catalisador dovaso interno, o catalisador pode compreender uma pilha de blocosmonolíticos localizada dentro de um conjunto compreendendo um tubocerâmico e um acessório para reter a pilha de blocos monolíticos dentro dotubo cerâmico como uma unidade simples, para que o conjunto possa serinstalado e recuperado do vaso interno como uma unidade simples.Preferivelmente, o catalisador é de configuração substancialmente cilíndrica eo acessório compreende duas placas de extremidade opostas de configuraçãoanular e tirantes que conectam as duas placas de extremidade. As placas deextremidade são configuradas para reter o tubo cerâmico entre as placas deextremidade e, portanto, a pilha de blocos monolíticos dentro do tubocerâmico e entre as placas de extremidade. A este respeito, o tubo cerâmicopode ser separado ao longo de seu comprimento para facilitar a instalação dapilha dos blocos monolíticos e a anexação das placas de extremidade pelostirantes.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Embora a especificação conclua com as reivindicaçõesapontando distintamente para a matéria em questão que os requerentesconsideram sua invenção, acredita-se que a invenção será mais bem entendidaquando considerada com relação aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 é uma vista seccional esquemática de um reatorcatalítico de acordo com a presente invenção;

A figura 2 é uma vista plana de base de um injetor de oxigêniopara uso em uma seção de mistura do reator catalítico da figura 1;

A figura 3 é uma vista em perspectiva de um conjunto de umtubo cerâmico contendo catalisador e acessório que deve ser usado em relaçãoao reator catalítico mostrado na figura 1;

A figura 4 é uma vista elevacional esquemática das seções docatalisador monolítico retidas no tubo catalisador e um acessório que retém otubo catalisador e, portanto, a seção do catalisador monolítico como umamontagem unitária; e

A figura 4A é uma vista fragmentada explodida e vista dasmetades do tubo catalisador, mostrando porções de borda rebaixadas para arecepção dos tirantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Com referência à figura 1, está ilustrado um reator catalítico 1de acordo com a presente invenção. O reator catalítico 1 é de configuraçãocilíndrica e é provido com uma seção de mistura IOe uma seção de reação 12.

A seção de mistura 10 funciona para misturar um gás contendo oxigênio quepode ser, por exemplo, oxigênio ou ar enriquecido com oxigênio, com um gáscontendo hidrocarbonetos, tal como gás natural. A mistura resultante é entãoreagida dentro da seção de reagente 12. Contempla-se que o reator catalíticofunciona a temperaturas, pressões e níveis de produção muito altos, a saber,até cerca de 860 °C, 40 bar manométrica e velocidades espaciais de até200.000 h-1. Entretanto, isto é apenas com propósitos exemplares, e um reatorsubstancialmente na forma de reator catalítico 1 poderia ser usado emcondições operacionais menos severas.

A seção de mistura 10 é provida com uma entrada 14 paraintrodução do gás contendo hidrocarbonetos em uma câmara de mistura 16 daseção de mistura 10. Um distribuidor de fluxo conhecido 18 pode ser providopara distribuir o gás contendo hidrocarbonetos na câmara de mistura 16. Odistribuidor de fluxo 18 pode ser na forma de uma placa circular comaberturas suspensas por pernas 19 por um flange superior 20. O flangesuperior 20 pode ser conectado por prendedores rosqueados conhecidos, nãomostrados, em um flange inferior 22, por sua vez conectado a uma parteinferior 24 da seção de mistura 10 para permitir que a câmara de mistura 16seja aberta com propósito de manutenção.

Um injetor de oxigênio 26 é também provido na câmara demistura 16 para injetar gás contendo oxigênio como correntes, indicadas pelaseta "A". O injetor de oxigênio 26 é suspenso pelo tubo de entrada 28 etambém conectado no flange superior 20 e passando através de um recessotipo entalhe (não mostrado) provido com o distribuidor de fluxo 18.

Com referência à figura 2, o injetor de oxigênio 26 é formadopor um distribuidor tipo anel com aberturas 29 para distribuir o gás contendooxigênio por toda a câmara de mistura 16. Outras configurações, tais comoarranjos cruciformes de tubos, conectados centralmente, e com aberturas éuma outra configuração possível.

Um detentor de chama 30 fica subjacente ao injetor deoxigênio 20 para impedir a formação de uma chama estável antes do términoda mistura do oxigênio e hidrocarbonetos, e em um estágio de mistura no qualuma mistura inflamável é de fato formada. Preferivelmente, o detentor dechama 30 é formado de um material esponja metálico tal como o que pode serobtido pela Porvair Advanced Materials em 700 Shepherd Street,Hendersonville, NC, USA. Tais materiais têm uma estrutura muito aberta etamanhos de poros relativamente pequenos, entre cerca de 10 e cerca de 100poros por 6,45 centímetros quadrados, com poros que têm diâmetros demenos de 1 mm. Preferivelmente, o material deve ter cerca de 80 poros por6,45 centímetros quadrados, e um diâmetro de poro de cerca de 0,25 mm. Omaterial selecionado pode ser uma liga alto níquel, tais como Inconel 600 ouHastelloy C-276. O material esponja conferirá um padrão de fluxo que é tantoradial quanto axial para ajudar promover a mistura em tais direções.Em certos regimes de fluxo, o detentor de chama que estásendo formado de um material esponja pode ser suficiente para misturar o gáscontendo oxigênio e o gás contendo hidrocarbonetos. O detentor de chama 30para o tipo de condições de alta vazão para o qual o reator catalítico 1 éprojetado seja preferivelmente formado de seis a doze camadas de 2,54centímetros (ilustradas como seis camadas, 30a, 30b, 30c, 3 Od, 3 Oe e 3 Of)para permitir que as placas defletoras 32 sejam colocadas entre tal seção parapromover ainda mais o fluxo radial e melhorar a mistura do oxigênio ehidrocarbonetos. Na ilustração, as placas defletoras 32 se alternam entre umtipo anular de placa que deflete o fluxo para dentro, em direção a umaabertura central da mesma, e uma placa tipo disco, que deflete o fluxo parafora em torno de tal placa tipo disco. Outras configurações são possíveis, queagem para defletir o fluxo e assim melhorar a mistura. Adicionalmente, épossível que uma camada do material detentor de chama de qualquer tipofique posicionado acima do ponto de injeção de oxigênio.

Opcionalmente, para promover também uma mistura aindamaior, um elemento de mistura estático 34 pode ser provido para misturarainda mais o gás contendo oxigênio e o gás contendo hidrocarbonetos. Deve-se notar que existem muitos diferentes tipos de elementos de mistura estáticoque poderiam funcionar na presente invenção, e todos são facilmente obtidosde muitos diferentes fabricantes. Em qualquer misturador estático, elementostipo defletor fazem com que a mistura escoe para mudar de direção e, assim,se misturar ainda mais. Deve-se salientar que um misturador estáticoadequado poderia ser os misturadores estáticos da Chemineer's Kenics®, sérieKM da North Ando ver, MA, EUA. Tal misturador estático é na forma de umacamisa cilíndrica com elementos defletores tipo pá que projetam-se paradentro para prover uma melhor mistura.

Um recurso opcional é prover portais de instrumentos 35, 36 e38 nos quais termopares e portas de amostragem podem ser providas paramedir composição e temperatura do gás.

Os reagentes, depois de ter sido misturados da maneirasupradescrita, então escoam para a seção de reação 12. A seção de reação 12inclui uma câmara interna 42 que contém um conjunto catalisador 44localizado na câmara interna 42. A câmara interna 42 pode ser formada de umaço-liga que é adequada para atmosferas carburantes a altas temperaturas, talcomo a liga RA 602 CA obtidas pela Rolled Alloys of Temperance, MI, EUA.A câmara interna 42 não é um vaso de pressão, mas pode ser exposta a altosníveis de temperatura e pressão e velocidades espaciais supradescritas.

Com referência às figuras 3 e 4, o conjunto catalisador 44 podeconter um catalisador feito de seções monolíticas 46 de configuraçãosubstancialmente cilíndrica que são retidas dentro da montagem formada deum tubo cerâmico removível 48 e um acessório que consiste em placas deextremidade 49 e 50 de configuração anular e tirantes 51a e 51b que serãodiscutidos com mais detalhes a seguir. Preferivelmente, no topo e na base dapilha de seções de catalisador monolítico 46, blocos de blindagem 53 sãoprovidos para reter calor no catalisador. Esses são bem conhecidos natecnologia e são tipicamente fabricados de uma cerâmica, tais como alumina,cordierita, ou de uma espuma metálica. As seções do catalisador monolítico46 são tipicamente fabricadas de cordierita ou outro material de altatemperatura que suporta um catalisador de metal precioso adequado parapromover as reações catalíticas de interesse, por exemplo, reações deoxidação parcial de um gás contendo hidrocarbonetos.

O tubo cerâmico 48 é preferivelmente formado por duasseções 48a e 48b que podem ser divididas ao longo de um eixo longitudinalde tal tubo. Na prática, seções de catalisador monolítico 46 são posicionadasdentro de metade do tubo 48, por exemplo, 48a, junto com blocos deblindagem 53. As duas seções 48a e 48b do tubo 48 são então montadas. Asplacas de extremidade 49 e 50 são então posicionadas em qualquerextremidade do tubo, e os tirantes 51a e 51b são aparafusados na placa deextremidade 50 pelas provisões de extremidades rosqueadas 52 e 54. Asextremidades rosqueadas 55 e 56 dos tirantes 51a e 51b são então estendidasatravés das aberturas providas em uma placa de extremidade 49 e mantidas nolugar por porcas 57 e 58 que são rosqueadas nos tirantes para manter as placasde extremidade 49 e 50 na posição. Placas de extremidade 49 e 50 sãoprovidas com paredes laterais 59 e 60, respectivamente, recebem asextremidades das metades 48a e 48b do tubo 48 e mantêm assim as duasmetades 48a e 48b em um estado montado como tubo 48. Com referênciaespecífica à figura 4, as bordas longitudinais de cada uma das metades 48a e48b do tubo 48 são providas com um recesso alongado de seção transversalsemicircular 62 ao longo das suas bordas longitudinais para receber tirantes51a e 51b aninhados e entre as bordas longitudinais das metades 48a e 48b dotubo 48. Deve-se notar que as placas de extremidade 49 e 50 poderiam serprojetadas para posicionar os tirantes 51a e 51b no lado de fora do tubo 48,agrupando assim as metades 48a e 48b do tubo 48. Entretanto, isto seria umainstalação menos robusta do que a ilustrada. Adicionalmente, um tubo quenão é formado de meias seções é possível. Entretanto, tal tubo seria maisdifícil de carregar com o catalisador.

Toda a montagem de componentes como o conjunto docatalisador 44 pode então ser inserido como uma unidade na câmara interna42, com a placa de extremidade 49 localizada por cima da câmara interna 42.Conforme pode-se perceber, isto é vantajoso em virtude de os catalisadoresterem que ser removidos e substituídos como uma unidade após a vida útil docatalisador e, portanto, ter depois de ele ter sido gasto.

Deve-se notar que o tubo cerâmico 48 é preferivelmentefabricado de pirolita disponível pela Rex Materials Group of Fowlerville, MI,EUA, e pode ter uma espessura de cerca de 1,25 cm. Além disso, uma mantaisolante cerâmica poderia ser usada, envolvendo a seções de catalisadormonolítico 46 e o conjunto catalisador 44. Deve-se notar ainda que, embora amontagem apresentada seja preferida, as modalidades da presente invençãopodem ser praticadas sem o uso de tal tubo cerâmico 48 e componentes deacessório. De fato, a presente invenção contempla que um catalisador de pelotapossa ser usado no lugar do catalisador monolítico aqui ilustrado e descrito.

Uma vantagem adicional no reator catalítico 1 é que o catalisadorcontido nas seções do catalisador monolítico 46 são isoladas por um materialisolante 60 que envolve a câmara interna 42. Em muitos reatores, isto não é ocaso, e o isolamento que é em geral novamente formado de alumina se degradacom o tempo. Adicionalmente, reações entre os reagentes e a alumina podemdegradar o próprio catalisador. O isolamento provido por tubo cerâmico 48 e acâmara interna 42 ajuda impedir isto. Conforme pode-se perceber, a câmarainterna 42 não é hermética ao ar, e pode ocorrer vazamento.

Com referência específica novamente à figura 1, a fim de retera integridade do reator catalítico 1, um vaso de pressão externo 63 é providopara conter o isolamento 64 e a câmara interna 42. Preferivelmente, oisolamento 64 é uma cerâmica de baixa densidade, tal como FIBERFRAX®LDS que pode ser obtida da Unifrax of Niagara Falls, NY, EUA. A grossomodo, 15 centímetros de tal isolamento em um reator que opera a cerca de860 0C devem ser suficientes para produzir temperaturas de menos de cercade 200 0C na superfície externa do vaso de pressão externo 63. Uma vez queo vaso de pressão externo 63 é isolado da câmara interna 42 onde ocorre areação, ele pode ser fabricado de aço inoxidável, tais como 316 e 304. Paraaltas pressões manométricas de cerca de 40 bar dentro do vaso de pressãoexterno 63, espessuras de parede de menos de 2,54 cm são possíveis por causade tais temperaturas operacionais relativamente baixas. A base do vaso depressão externo 63 pode ser cheia com isolamento PLICAST® LWI 22 65que é disponível pela Plibrico Company of Chicago, IL EUA, que é cerâmicafundida dura que é mais adequada para suportar o peso da câmara interna 42.Um conjunto de flanges 66 e 68 é provido para conectar aseção de reação 12 na seção de mistura 10 por conectores de rosca, nãomostrados no desenho, mas bem conhecidos na tecnologia. Também,conforme é bem conhecido, um material de gaxeta de alta temperatura podeser provido para selar a conexão entre a seção de mistura 10 e a seção dereação 12. Tal gaxeta pode ser uma gaxeta de alta temperaturaFLEXITALLIC disponível pela Flexitallic Group Inc. de Houston TX, EUA.Quando um catalisador tem que ser removido ou instalado, flanges 66 e 68são separados e o conjunto do catalisador 44 é simplesmente removido.

Preferivelmente, uma plataforma 70, suportada pelos suportes72, 74 e 76, é soldada dentro do vaso de pressão 58, e as seções de suportetipo L 78 são por sua vez soldadas na plataforma 70 para suportar o vasointerno 42. Embora duas seções de suporte 78 estejam ilustradas, na práticasão usadas três, igualmente separadas em torno da câmara interna 44. O reatorcatalítico 1 em si pode ser suportado por um suporte 80 conectado no vaso depressão externo 63.

Uma saída 82 é provida para descarregar um gás produtoindicado pela seta "Β". A saída 82 inclui seção frustocônica 84 estabelecidadentro do vaso de pressão externo 63, um joelho 86 e uma seção reta 88. Istofornece comunicação entre a câmara interna 42 e penetra no vaso de pressãoexterno 63. Uma seção de saída 90 do vaso de pressão 63 de configuraçãocilíndrica é provida para encerrar a seção reta 88. A seção de saída 90 encerrauma seção de isolamento 60 que também envolve a seção reta 88. Um flangede conexão 92 pode ser provido para conectar o reator catalítico 1 noequipamento de processamento a jusante.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referênciaa uma modalidade preferida, conforme ocorrerá aos versados na técnica,inúmeras modificações, adições e omissões podem ser feitas sem fugir doespírito e escopo da presente invenção.

Claims (10)

1. Reator catalítico, caracterizado pelo fato de quecompreende:uma seção de mistura para misturar um gás contendo oxigêniocom um gás contendo hidrocarbonetos, e uma seção de reação conectada naseção de mistura para reagir a mistura do gás contendo oxigênio e do gáscontendo hidrocarbonetos para gerar um produto;a dita seção de mistura incluindo uma câmara de mistura comuma entrada para gás contendo hidrocarbonetos, um injetor de oxigêniolocalizado dentro da câmara de mistura para injetar o gás contendo oxigêniono gás contendo hidrocarbonetos, e um detentor de chama localizado pelomenos abaixo do injetor de oxigênio;o detentor de chama sendo formado de uma massa de materialporoso que permite mistura tanto na direção radial quanto axial da dita câmarade mistura para promover a mistura do gás contendo oxigênio e do gáscontendo hidrocarbonetos, e o detentor de chama em contato com as paredesda dita câmara de mistura, de maneira tal que o fluxo do dito gás contendooxigênio e o dito gás contendo hidrocarbonetos seja impedido de passaratravés do dito detentor de chama antes de entrar na seção de reação; ea dita seção de reação incluindo uma câmara internaposicionada para receber a mistura do gás contendo oxigênio e do gáscontendo hidrocarbonetos, um catalisador localizado dentro da dita câmarainterna para promover as reações envolvendo a dita mistura, e um vaso depressão externo, isolamento térmico entre a dita câmara interna e o dito vasode pressão externo, e uma saída que penetra na câmara externa e emcomunicação com a câmara interna para descarregar um gás produto contendoo produto.

2. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito detentor de chama é fabricado de um monolito de espumametálica.

3. Reator de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que o dito monolito de espuma metálica consiste em duas camadas dodito monolito de espuma metálica e a dita câmara de mistura temadicionalmente elementos defletores localizados entre as ditas camadas parapromover ainda a mistura do gás contendo oxigênio e do gás contendohidrocarbonetos.

4. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o dito injetor de oxigênio compreende um tubo de entrada queprojeta-se para o interior da dita câmara de mistura e um distribuidor circularque tem aberturas para descarregar o gás contendo oxigênio.

5. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que compreende adicionalmente um misturador estático localizadoabaixo do detentor de chama.

6. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o catalisador compreende uma pilha de blocos monolíticoslocalizada dentro de uma montagem compreendendo um tubo cerâmico e umacessório para reter a pilha de blocos monolíticos dentro do tubo cerâmicocomo uma unidade simples, de forma que a montagem possa ser instalada erecuperada do vaso interno como uma unidade simples.

7. Reator de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que o catalisador é de configuração substancialmente cilíndrica e oacessório compreende duas placas de extremidade opostas de configuraçãoanular e tirantes que conectam as duas placas de extremidade opostas, asplacas de extremidade dimensionadas para reter o tubo cerâmico entre asplacas de extremidade e, portanto, a pilha de blocos monolíticos dentro dotubo cerâmico e entre as placas de extremidade.

8. Reator de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que o tubo cerâmico é separável ao longo de seu comprimento parafacilitar a formação da pilha dos blocos monolíticos e a anexação das placasde extremidade pelos tirantes.

9. Reator de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelofato de que o dito detentor de chama é formado por camadas de monolitos deespuma metálica e a dita câmara de mistura tem adicionalmente elementosdefletores localizados antes as ditas camadas para promover a mistura do gáscontendo oxigênio e do gás contendo hidrocarbonetos.

10. Reator de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelofato de que compreende adicionalmente um misturador estático localizadoabaixo do detentor de chama.