BRPI0706895A2

BRPI0706895A2 - estrutura defletora para melhorar a eficiência de transferência de calor de reator ou permutador de calor

Info

Publication number: BRPI0706895A2
Application number: BRPI0706895-6A
Authority: BR
Inventors: Sang-Baek Shin; Sang-Phill Han; Ye-Hoon Im; Young Bae Kim; Jung-Hoon Chang; Sang-Oeb Na; Won-Am Lee
Original assignee: Lg Chemical Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2011-04-12
Also published as: US8043583B2; TW200801359A; KR100847199B1; WO2007089099A1; CN101375125B; US20070187079A1; KR20070078940A; TWI319061B; CN101375125A; BRPI0706895B1

Abstract

ESTRUTURA DEFLETORA PARA MELHORAR A EFICIENCIA DE TRANSFERENCIA DE CALOR DE REATOR OU PERMUTADOR DE CALOR A presente invenção apresenta um reator tubular ou permutador de calor, que compreende alternativamente uma placa defletora tipo anel e uma primeira placa defletora tipo disco para aumentar a eficiência de transferência de calor. No reator ou permutador de calor, uma segunda placa defletora tipo disco é disposta em um espaço vazio dentro da placa defletora tipo anel, e alguns tubos, por dentro do qual um primeiro objeto para transferência de calor com um meio de transferência de calor, está presente em uma região interna à placa defletora tipo anel e fora da segunda placa defletora tipo disco. Também é descrito um método para produzir um óxido, compreendendo: usar o reator ou permutador de calor, e causar uma reação de oxidação de fase de vapor catalítica nos tubos, por dentro do qual percorre o primeiro objeto para transferência de calor com o meio de transferência de calor.

Description

"ESTRUTURA DEFLETORA PARA MELHORAR A EFICIÊNCIA DE TRANSFERÊNCIADE CALOR DE REATOR OU PERMUTADOR DE CALOR"

Campo da Invenção

A presente invenção está relacionada a um reatortubular (shell-and-tube reactor) ou permutador de calor quecompreende alternativamente uma placa defletora tipo anel e umaprimeira placa defletora tipo disco, em que uma segunda placadefletora tipo disco é provida em um espaço vazio dentro da placadefletora tipo anel, e alguns tubos, por dentro do qual percorreum primeiro objeto para transferência de calor com um meio detransferência de calor, é disposto em uma região dentro da placadefletora tipo anel e fora da segunda placa defletora tipo disco.

Histórico da Invenção

Normalmente, um reator catalitico tipo permutadorde calor tubular é um tipo de reator que é usado para removereficientemente calor de reação. Em tal reator, um catalisadorsólido é preenchido com uma pluralidade de tubos de reação, gás dereação é alimentado nos tubos de reação para causar uma reaçãoquímica para obter um produto desejado, e um meio de transferênciade calor é circulado, pela couraça de reator tal que a reaçãoquímica possa acontecer no estado ótimo.

No reator catalitico tubular, pontos críticostendem a ocorrer em um ponto local nos tubos de reação, e taispontos críticos causam problemas, tal como a deterioração de umcatalisador, conduzindo a uma redução na vida útil do catalisador,e uma redução na seletividade para o produto desejado. Assim,foram tentados vários métodos para transferir calor eficientementeaos tubos de reação no reator para reduzir pontos críticos.

A publicação aberta de patente coreana No. 2001-0050267, por exemplo, revela uma tentativa de melhorar odesempenho de transferência de calor ao manter uma taxa de fluxoconstante de um meio de transferência de calor em qualquer regiãoem um reator pelo uso de um permutador de calor tubular quecompreende um circulador para o meio de transferência de calor, eplacas defletoras tipo anel e tipo disco, que estão dispostasalternativamente na couraça de reator. Adicionalmente, os canaisde circulação sem tubos de reação são providos entre uma chapa detubo superior e uma chapa de tubo inferior e entre a parteperiférica e parte central na seção transversal da couraça. 0 meiode transferência de calor pode ser transferido da parte central àparte periférica ou a partir da parte periférica para a partecentral por canais de circulação em um tempo mais curto que pelaregião de tubo de reação. Consequentemente, o meio detransferência de calor que passa pelo canal de circulação recuperaapenas uma pequena quantidade de calor de reação por causa decontato menos freqüente com os tubos de reação, tal que possaalcançar a parte periférica ou a parte central em uma temperaturarelativamente baixa em um tempo relativamente curto, e assim podecontrolar os tubos de reação, nestas partes com uma condiçãorelativamente refrigerada de meio de transferência de calor.

Descrição da Invenção

Os inventores da presente invenção descobriramque, em um reator tubular ou permutador de calor, no qual placasdefletoras tipo anel e tipo disco são providas alternativamentetal que um meio de transferência de calor flui em uma forma de S,uma região que apresenta notadamente reduzido coeficiente detransferência de calor está presente em tubos de reaçãolocalizados na parte central na qual a direção de movimento domeio de transferência de calor é mudada. Adicionalmente, osinventores da presente invenção descobriram que, no caso doreator, pontos críticos anormais atribuíveis a uma redução nocoeficiente de transferência de calor ocorrem nos tubos de reaçãopresentes na região que apresenta notadamente reduzido coeficientede transferência de calor. Tais pontos críticos anormais aumentamas possibilidades de deterioração de catalisadores, conduzindo auma redução em vida útil do catalisador, a seletividade para oproduto desejado seja reduzida, e reações de fuga sejam induzidas.

A presente invenção foi realizada para resolver oproblema supracitado, e tem por objetivo prover um método paraaumentar o coeficiente de transferência de calor de tubos em umreator tubular ou permutador de calor que compreendealternativamente uma placa defletora tipo anel e uma primeiraplaca defletora tipo dis co nos quais os tubos são providos em umaregião interna da placa defletora tipo anel, a região tendopresente na mesma um fluxo de meio de transferência de calorparalelo ao eixo dos tubos (fluxo paralelo), e na qual um primeiroobjeto para transferência de calor com o meio de transferência decalor é conduzido por dentro dos tubos, o método compreendendodispor uma segunda placa defletora tipo disco na região de modo aaumentar a taxa de fluxo do fluxo paralelo.

A presente invenção provê um reator tubular oupermutador de calor que compreende alternativamente uma placadefletora tipo anel e uma primeira placa defletora tipo disco, emque uma segunda placa defletora tipo disco é disposta em um espaçovazio dentro da placa defletora tipo anel, e alguns tubos, pordentro do qual percorre um primeiro objeto para transferência decalor com um meio de transferência de calor, está presente em umaregião interna da placa defletora tipo anel e fora da segundaplaca defletora tipo disco.

No reator ou permutador de calor de acordo com apresente invenção, o diâmetro Dl da segunda placa defletora tipodisco é ajustado preferivelmente em uma faixa de 5-25% do diâmetrointerno D4 da couraça do reator ou permutador de calor, e maispreferivelmente 10-20% do diâmetro interno D4.

O diâmetro interno D3 da placa defletora tipoanel é ajustado preferivelmente em uma faixa de 20-50% do diâmetrointerno D4 da couraça do reator ou permutador de calor, e odiâmetro interno D2 da região na qual os tubos estão presentes, éajustado preferivelmente tal que a distância a partir da segundaplaca defletora tipo disco, isto é, (D2-Dl)/2, seja de 50-500 mmou em uma faixa de 0,5-10% de D4, e a distância da placa defletoratipo anel, isto é, (D3-D2)/2, seja de 200-1.000 mm ou em uma faixade 3-20% de D4.

Adicionalmente, a presente invenção provê ummétodo para aumentar o coeficiente de transferência de calo.r detubos em um reator tubular ou permutador de calor que compreendealternativamente uma placa defletora tipo anel e uma primeiraplaca defletora tipo disco, nos quais os tubos são providos em umaregião dentro da placa defletora tipo anel, a região que tendopresente na mesma um fluxo de meio de transferência de calorparalelo ao eixo dos tubos (fluxo paralelo), e na qual um primeiroobjeto para transferência de calor com o meio de transferência decalor passa por dentro dos tubos, o método que compreende disporuma segunda placa defletora tipo disco na região para aumentar ataxa de fluxo do fluxo médio de transferência de calor paralela.

Além disso, a presente invenção provê um métodopara produzir um óxido, compreendendo: usar o reator tubular oupermutador de calor, e causar uma reação de oxidação de fase devapor catalitica nos tubos, por dentro do qual passa um primeiroobjeto para transferência de calor com um meio de transferência decalor.

Exemplos típicos do óxido formado por oxidação defase de vapor catalitica nos tubos incluem aldeído insaturado e/ouácido graxo insaturado.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista em seção transversal quemostra esquematicamente a estrutura de um reator ou permutador decalor catalítico tubular geral da técnica anterior.

A Figura 2 é uma vista em seção transversal quemostra esquematicamente a estrutura de um reator ou permutador decalor de acordo com a invenção presente, na qual uma placadefletora tipo disco que tem um determinado diâmetro é dispostodentro de uma placa defletora tipo anel para melhorar a eficiênciade transferência de calor.

A Figura 3 é uma vista em seção transversaltomada ao longo da linha X-X' na Figura 2, que mostra a seçãotransversal de um reator ou permutador de calor de acordo com umamodalidade da presente invenção na qual a placa defletora tipodisco é disposta dentro da placa defletora tipo anel, e ilustrauma região de tubo de reação, o tamanho de uma placa defletoratipo anel e o tamanho de uma placa defletora tipo disco dispostadentro da placa defletora tipo anel.

A Figura 4 é um diagrama gráfico que mostra adistribuição de coeficiente de transferência de calor em um reatorfabricado em cada um dentre os exemplo comparativo 1 e exemplo 1.

A Figura 5 é um diagrama gráfico que mostra adistribuição de temperatura interna de tubos de reação em umreator, fabricado em cada um dentre os exemplo comparativo 1 eexemplo 1.

Descrição das referências numéricas:

1: reator tubular ou permutador de calor;

2a: placa defletora tipo anel;

2b: placa defletora tipo disco;

2c: placa defletora tipo disco disposta no centrointerno da placa defletora tipo anel;

3a, 3b e 3c: placas de tubo;10 4: tubos de reação;

5a: canal circular no qual é provido meio detransferência de calor;

5b: canal circular a partir do qual édescarregado meio de transferência de calor;

6: meio de transferência de calor;7: entrada de gás de reação;8: saida de gás de reação;

9: região no reator ou permutador de calor, noqual estão localizados tubos de reação;

10: circulo interno de placa defletora tipo anel;

11: limite interno de região na qual estãolocalizados tubos de reação;

12: distribuição de coeficiente de transferênciade calor no reator fabricado no Exemplo Comparativo 1;

13: distribuição de coeficiente de transferênciade calor no reator fabricado no Exemplo 1;

14: distribuição de temperatura interna de tubosde reação no reator fabricado no Exemplo Comparativo 1; e

15: distribuição de temperatura interna de tubosde reação no reator fabricado no Exemplo Comparativo 1.

Melhor Modo de Executar a Invenção

Em seguida, a presente invenção será descrita emdetalhes.

Como usado neste relatório, o termo "tubos"designam tubos, por meio dos quais passa um primeiro objeto paratransferência de calor com um meio de transferência de calor. Nostubos, uma reação química ou física pode acontecer, e pode ser umareação exotérmica ou endotérmica. 0 primeiro objeto paratransferência de calor com o meio de transferência de calor podeser um reagente(s) antes da reação química ou física, umproduto(s) depois da reação, ou uma mistura de tais, e também podeser um objeto, que simplesmente realiza apenas transferência decalor sem qualquer reação.

0 método para melhorar a eficiência detransferência de calor, sugerido na presente invenção, pode seraplicado a um sistema como um reator catalítico ou um permutadorde calor geral, que não objetiva executar reações químicas, oreator catalítico ou o permutador de calor geral fornecendo oudescarregando fluido tal como meio de transferência de calor, enão está limitado de acordo com o tipo de gás de reação em umreator ou o tipo de meio de transferência de calor. Em particular,o método de acordo com a presente invenção é adequado para umreator tubular ou permutador de calor, que pode ser usado emreações de oxidação de fase de vapor catalíticas.

Exemplos típicos de reações de oxidação de fasede vapor catalíticas, para os quais reatores ou permutadores decalor que têm a estrutura de acordo com a presente invenção podemser aplicados, incluem processos de produzir aldeído insaturado ouácido insaturado de olefina, exemplos não limitativos de taisincluem um processo de produção de ácido de acroleína e/ouacrílico pela oxidação de propileno ou propano, um processo deprodução de ácido de (meta)acroleína e/ou (meta)acrílico poroxidação de isobutileno, t-butilálcool ou metil-t-butiléter, umprocesso de produção de anidrido ftálico por oxidação de naftalinaou o-xileno, um processo de produção de anidrido de maléico poroxidação parcial de benzeno, butilenos ou butadieno, eassemelhados.

A presente invenção não tem nenhuma limitação notipo do produto desejado tal como ácido (meta)acrílico ou(meta)acroleína produzido no reator, contanto que o reatorapresente a estrutura de acordo com a presente invenção.

Em seguida, a presente invenção será descrita comreferência ao uso de um reator tubular catalítico, mas a invençãopresente não é limitada ao reator tubular catalítico. No reatortubular catalitico, tubos de reação correspondem aos tubos, pordentro dos quais o primeiro objeto para transferência de calor como meio de transferência de calor, e gás de reação corresponde aoprimeiro objeto para transferência de calor com o meio detransferência de calor.

0 meio de transferência de calor é um tipo defluido, exemplos não limitativos de tais incluem meio altamenteviscoso, por exemplo, sal fundido, que consiste principalmente deuma mistura de nitrato de potássio e nitrito de sódio. Outrosexemplos do meio de transferência de calor incluem meio de éter defenila (por exemplo, "Dowtherm"), meio de polifenil (por exemplo,"Therm S"), óleo quente, derivado de naftalina (óleo S.K.),mercúrio e assemelhados.

A Figura 1 é uma vista em seção transversal quemostra esquematicamente a configuração de um reator cataliticotubular da técnica anterior que possui uma estrutura cilíndrica.

Fazendo referência à Figura 1, o reatorcompreende, em uma carcaça cilíndrica 1, uma pluralidade de tubosde reação 4 fixados a uma pluralidade de placas de tubo 3a, 3b e3c. A placa de tubo 3a localizada no meio do reator separa acarcaça em partes e permite que a temperatura de reação sejacontrolada por um meio de transferência de calor independente.

Cada parte da carcaça inclui um canal circular 5a conectado a umduto de fornecimento de meio de calor, e um canal circular 5bconectado a um duto de descarga de meio de calor. Um meio detransferência de calor 6 provido pelo canal circular 5a conectadoaos fluxos de duto de fornecimento ao longo de um canal de fluxoem forma de S, formado por uma placa defletora tipo anel 2a e umaplaca defletora tipo disco 2b, enquanto troca de calor com ostubos de reação 4. O gás de reação é alimentado por um duto defornecimento de gás de reação 7, é percorrido pela pluralidade detubos de reação 4, depois do que é coletado e descarregado por umduto de saída 8.

Uma estrutura que compreende uma segunda placadefletora tipo disco 2c acrescentada ao reator catalitico tubularda técnica anterior da Figura 1 é mostrada na Figura 2. Comomostrado na Figura 1, uma segunda placa defletora tipo disco 2c édisposta dentro de uma placa defletora tipo anel na qual um meiode transferência de calor flui de modo paralelo ao eixo do tubo(fluxo paralelo) está presente, para melhorar a eficiência detransferência de calor de acordo com uma modalidade da presenteinvenção. Na Figura 2, uma pluralidade dos tubos de reação não émostrada para mostrar a estrutura de deflexão em detalhes.

Adicionalmente, uma vista em seção transversaltomada ao longo da linha X-X' na Figura 2 é mostrada na Figura 3.

Na Figura 3, D4 representa o diâmetro interno da couraça dereator,. D3 o diâmetro interno da placa defletora tipo anel, D2 odiâmetro interno de uma região na qual os tubos de reação estãopresentes, e Dl o diâmetro da segunda placa defletora tipo discodisposta dentro da placa defletora de anel. Também, a relação deposição e tamanho entre estes membros é ilustrada na Figura 3.

A Figura 4 é um diagrama gráfico que mostra acomparação entre distribuição de coeficiente de transferência decalor 12 em um reator da técnica anterior no qual a segunda placadefletora tipo disco não é disposta dentro da placa defletora tipoanel (Exemplo Comparativo 1) , e distribuição de coeficiente detransferência de calor 13 no reator inventivo no qual a segundaplaca defletora tipo disco é disposta dentro da placa defletoratipo anel (Exemplo 1). A distribuição de coeficiente detransferência de calor no reator inventivo é um resultado obtidoao longo da linha X-X' na Figura 2.

Como usado neste relatório, o termo "coeficientede transferência de calor" refere-se ao coeficiente detransferência de calor em uma superfície de tubo exterior, causadapelo meio de transferência de calor que passa pela couraça doreator.

Como mostrado na Figura 4, no reator da técnicaanterior no qual a segunda placa defletora tipo disco não édisposta dentro da placa defletora tipo anel, o coeficiente detransferência de calor aumenta gradualmente no lado de dentro dediâmetro (D3) da placa defletora tipo anel. Conforme se move emdireção à parte central, o coeficiente de transferência de caloralcança o valor mais alto em um ponto específico e então reduzrapidamente em direção à parte central.A razão pela qual o coeficiente de transferênciade calor aumenta gradualmente no lado de dentro do diâmetro daplaca defletora tipo anel é devido ao fato de que o reator oupermutador de calor é cilíndrico na forma, e assim uma área deseção transversal para o fluxo de fluido reduz em direção à partecentral para aumentar a taxa de fluxo.

Enquanto isso, a razão pela qual o coeficiente detransferência de calor diminui rapidamente para a parte centraldepois que alcança o valor mais alto em um determinado ponto nolado de dentro do diâmetro da placa defletora tipo anel é porque omeio de transferência de calor já não forma fluxo cruzado pelostubos devido a um pacote de tubo densamente formado e é convertidoa fluxo de janela ou fluxo longitudinal ao longo do eixo dostubos, nos quais o coeficiente de transferência de calor no casoonde os tubos de reação são conduzidos em contato com o meio detransferência de calor em um fluxo paralelo, que está na mesmadireção conforme o eixo de tubo, torna-se mais baixo que o casoonde os tubos de reação são conduzidos ao contato com o meio detransferência de calor em um fluxo vertical para o eixo de tubo.

Quando a segunda placa defletora tipo disco emapresentando um determinado tamanho (Dl) é disposta dentro daplaca defletora tipo anel, uma área de unidade para o fluxo domeio de transferência de calor pode ser diminuída para aumentar ataxa de fluxo do meio de transferência de calor no fluxo paralelo,aumentando assim efetivamente o coeficiente de transferência decalor de tubos de reação que ficam localizados dentro da placadefletora tipo anel e ficam localizados perto da parte central doreator. A região na qual a segunda placa defletora tipo disco serálocalizada é uma região na qual o fluxo do meio de transferênciade calor é muito insignificante. Assim, a região tem vantagens emque apresenta um aumento muito baixo em perda de pressão, embora otubo de não reação seja disposto no mesmo, e a segunda placadefletora tipo disco pode reduzir a quantidade circulante do meiode transferência de calor.

A Figura 5 é um diagrama gráfico que mostra acomparação entre a distribuição de temperatura interna 16 dostubos de reação no reator da técnica anterior no qual a segundaplaca defletora tipo disco não é disposta dentro da placadefletora tipo anel (Exemplo Comparativo 1), e a distribuição detemperatura interna 17 dos tubos de reação em um reator novo noqual a segunda placa defletora tipo disco é disposta dentro daplaca defletora tipo anel (Exemplo 1) . A distribuição detemperatura interna de tubos de reação no reator novo (Exemplo 1)é um resultado obtido ao longo da linha X-X' na Figura 2. Comomostrado na Figura 4, o reator da técnica anterior, no qual asegunda placa defletora tipo disco não é disposta dentro da placadefletora tipo anel, mostra uma região que tem um baixocoeficiente de transferência de calor em tubos de reaçãolocalizados perto da parte central do reator, e a região que temum baixo coeficiente de transferência de calor causa pontoscríticos. Porém, no caso do reator no qual a segunda placadefletora tipo disco é disposta dentro da placa defletora tipoanel, o coeficiente de transferência de calor de tubos de reaçãopresentes em toda a região interna do reator tem um valor maisalto que o valor mínimo que pode remover efetivamente o calorinterno dos tubos de reação, e assim são mostradas distribuiçõesde temperatura quase semelhantes sem causar pontos críticos. Poristo, a diferença na eficiência de transferência de calor oudesempenho que são o resultado de uma posição local que apresentafluxo paralelo presente não acontecerá, e no caso do permutador decalor, todo o desempenho de transferência de calor será melhorado.Adicionalmente, no caso do reator, é possível inibir a ocorrênciade pontos críticos e aumentar o rendimento do produto desejado.

O diâmetro Dl da segunda placa defletora tipodisco disposta dentro da placa defletora tipo anel é ajustadopreferivelmente em uma faixa de 5-25% do diâmetro interno D4 dacarcaça, e mais preferivelmente 10-20% de D4.

Se o diâmetro Dl da segunda placa defletora tipodisco for menor que 5% do diâmetro interno D4 da carcaça, o efeitoda crescente eficiência de transferência de calor que usa asegunda placa defletora tipo disco colocado dentro da placadefletora tipo anel será muito insignificante, e se for mais que25%, um espaço nos quais os tubos de reação serão dispostos seráreduzido, conduzindo a um projeto de reator ineficiente.O diâmetro interno D3 da placa defletora tipoanel é ajustado preferivelmente na faixa de 20-50% do diâmetrointerno D4 da carcaça. Adicionalmente, o diâmetro interno D2 daregião, nas quais os tubos de reação estão presentes, é ajustadopreferivelmente tal que a distância a partir da segunda placadefletora tipo disco, isto é, (D2-Dl)/2, é 50-500 mm ou na faixade 0,5-10% de D4, e a distância a partir da placa defletora tipoanel, isto é, (D3-D2)/2, é 200-1000 mm ou na faixa de 3-20% de D4.

Se o comprimento de (D2-Dl)/2 for menor que 50 mmou 0,5% de D4, perda de pressão excessiva será requerida paracircular o meio de transferência de calor pela carcaça, resultandoem um aumento na capacidade de uma bomba de circulação média detransferência de calor e um aumento no custo de operação. Poroutro lado, se o comprimento de (D2-Dl)/2 for maior que 500 mm ou10% de D4, um espaço no qual os tubos de reação serão colocadosserá diminuído, conduzindo a um projeto de reator ineficiente.

Se o comprimento de (D3-D2)/2 for menor que200 mm ou 3% de D4, embora coeficiente de transferência de calorsuficiente possa ser obtido até mesmo que se os tubos de reaçãoestarem localizados mais perto da parte central, o espaço internodo reator não pode ser utilizado suficientemente, resultando em umprojeto de reator ineficiente. Por outro lado, se o comprimento de(D3-D2) /2 for maior que 1.000 mm ou 20% de D4, uma possibilidadepara uma região que possui baixo coeficiente de transferência decalor de ocorrer nos tubos de reação localizados perto da partecentral será aumentada, e assim as vantagens que são obtidas aodispor a segunda placa defletora tipo disco podem não ser obtidassuficientemente.

Enquanto isso, a segunda placa defletora tipodisco supracitada disposta dentro da placa defletora tipo anelpode ser fabricada para ter uma estrutura descrita na presenteinvenção, por exemplo, ao soldar um determinado tamanho de umaplaca de ferro tipo disco a uma vara de conexão ou espaçador parafixá-la ao centro do reator.

Exemplo 1Um reator, no qual uma segunda placa defletoratipo disco foi disposto dentro de uma placa defletora tipo anel,como mostrado na Figura 2, foi fabricado nas seguintes condições.

Comprimento de tubos de reação: 3.250 mm

Diâmetro interno de couraça de reator: 4.150 mm

Diâmetro interno de placa defletora tipo anel:1.600 mm

Diâmetro interno de região na qual tubos dereação estão presentes: 500 mm

Diâmetro da segunda placa defletora tipo discodisposta dentro da placa defletora tipo anel: 300 mm

Tipo de meio de transferência de calor: salfundido (mistura de nitrato de potássio e nitrito de sódio)

Temperatura de meio de transferência de calor: 310°C

Tipo de gás de reação: gás misturado (mistura depropileno, vapor e ar)

Temperatura de injeção de gás de reação: 150°C.

Exemplo Comparativo 1

Um reator, no qual uma segunda placa defletoratipo disco não foi disposta dentro de uma placa defletora tipoanel, foi fabricado nas seguintes condições.

Comprimento de tubos de reação: 3.250 mm

Diâmetro interno de couraça de reator: 4.150 mm

Diâmetro interno da placa defletora tipo anel:1.600 mm

Diâmetro interno da região na qual tubos dereação estão presentes: 500 mm

Temperatura de meio de transferência de calor: 310°C

Tipo de gás de reação: gás misturado (mistura depropileno, vapor e ar) .

Temperatura de injeção de gás de reação: 150°C.

ConsideraçãoComo mostrado na Figura 4, no reator do ExemploComparativo 1 no qual a placa defletora tipo anel e a primeiraplaca defletora tipo disco é organizada alternativamente semdispor a segunda placa defletora tipo disco dentro da placadefletora tipo anel, uma região que tem significativamentereduzido coeficiente de transferência de calor estava presente nostubos de reação localizados na parte central na qual a direção demovimento do meio de transferência de calor foi mudada. Assim,como mostrado na Figura 5, nos tubos de reação presentes na regiãoque apresenta significativamente reduzido coeficiente detransferência de calor, ocorreu pontos críticos anormais que são oresultado da redução na eficiência de transferência de calor. Taispontos críticos anormais aumentam possibilidades paracatalisadores se deteriorarem, conduzindo a uma redução na vidaútil do catalisador, a seletividade para o produto desejadodiminui, e reações de fuga induzidas.

O reator do Exemplo 1, no qual a segunda placadefletora tipo disco foi disposta dentro da placa defletora tipoanel, obteve distribuição de coeficiente de transferência de calor13 maior que aquele do reator do Exemplo Comparativo 1 no qual asegunda placa defletora tipo disco não foi disposta. Assim, oreator do Exemplo 1 mostrou eficiência de transferência de caloraumentada. Por isto, os pontos críticos que acontecem nos tubos dereação localizados na parte central da estrutura de reator datécnica anterior não aconteceram no reator no qual a segunda placadefletora tipo disco foi disposta dentro da placa defletora tipoanel.

Em síntese, quando a segunda placa defletora tipodisco é disposta dentro da placa defletora tipo anel de acordo coma presente invenção, é possível eliminar o problema no qual pontoscríticos ocorrem devido a uma redução na eficiência detransferência de calor a uma posição local nos tubos de reação doreator da técnica anterior, enquanto resulta na deterioração dedesempenho. Especificamente, como mostrado nas Figuras 4 e 5, nocaso do reator inventivo, todos os tubos de reação apresentamcoeficiente de transferência de calor mais alto que um determinadovalor que impeça pontos críticos de ocorrer, e assim uma reduçãona eficiência de transferência de calor ou desempenho a umaposição local não acontece.

Aplicabilidade industrial

Como pode ser visto acima, a presente invençãoprovê o reator ou permutador de calor, que alternativamentecompreende a placa defletora tipo anel e a primeiro placadefletora tipo disco e no qual a segunda placa defletora tipodisco é disposta na região dentro da placa defletora tipo anel naqual o meio de transferência de calor flui paralelo ao eixo dostubos de reação. No reator inventivo ou permutador de calor, aeficiência de transferência de calor de tubos, tal como tubos dereação, dispostos na região ou próximas, pode ser aumentada sem umgrande aumento na perda de pressão. Assim, todos os tubos podemapresentar coeficientes de transferência de calor mais alto que umdeterminado valor que impeça pontos críticos de acontecer. Assim,uma redução na eficiência de transferência de calor ou desempenhoem uma posição local não ocorre. Consequentemente, no caso dopermutador de calor, é possível aumentar o desempenho total detransferência de calor, e no caso do reator, é possível inibir aocorrência de pontos críticos e aumentar o rendimento do produtodesejado.

Consequentemente, no reator que apresenta aestrutura sugerida na presente invenção, ácido (meta)acrílico e/ou(meta)acroleína podem ser obtidos com rendimento aumentado poroxidação de fase de vapor catalítica de gás incluindo propileno ouisobutileno através de uma operação mais estável em uma quantidadede circulação menor de um meio de transferência de calor que usauma quantidade menor de energia.

Embora a modalidade preferida da invençãopresente tenha sido descrita para propósitos ilustrativos, ostécnicos na área apreciarão que várias modificações, adições esubstituições são possíveis, sem partir da extensão e espírito dainvenção como descrito nas reivindicações anexas.

Claims

1. Reator tubular ou permutador de calorcaracterizado pelo fato de que compreende alternativamente umaplaca defletora tipo anel e uma primeira placa defletora tipodisco, em que uma segunda placa defletora tipo disco é disposta emum espaço vazio dentro da placa defletora tipo anel, e tubos, pordentro do qual percorre um primeiro objeto para transferência decalor com um meio de transferência de calor, está presente em umaregião interna à placa defletora tipo anel e fora da segunda placadefletora tipo disco.

2. Reator tubular ou permutador de calor, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que odiâmetro Dl da segunda placa defletora tipo disco está em umafaixa de 5-25% do diâmetro interno D4 da couraça do reator oupermutador de calor.

3. Reator tubular ou permutador de calor, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que odiâmetro interno D3 da placa defletora tipo anel está em uma faixade 20-50% do diâmetro interno D4 da couraça do reator oupermutador de calor.

4. Reator tubular ou permutador de calor, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que odiâmetro interno D2 da região, na qual os tubos estão presentes, éajustado tal que a distância a partir da segunda placa defletoratipo disco, isto é, (D2-D1) /2, em que Dl é o diâmetro da segundaplaca defletora tipo disco, está em uma faixa de 0,5-10% dodiâmetro interno D4 da couraça do reator ou permutador de calor, ea distância a partir da placa defletora tipo anel, isto é,(D3-D2)/2, em que D3 é o diâmetro interno da placa defletora tipoanel, está em uma faixa de 3-20% de D4.

5. Reator tubular ou permutador de calor, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que oprimeiro objeto para transferência de calor com o meio detransferência de calor é(são) um (vários) reagente (s) antes dareação química ou física, um (vários) produto(s) depois da reação,ou uma mistura de tais.

6. Método para produzir um óxido, caracterizadopelo fato de que compreende: usar um reator tubular ou permutadorde calor descrito em qualquer uma dentre as reivindicações 1 a 5,e causar uma reação de oxidação de fase de vapor catalitica nostubos, por dentro do qual percorre um primeiro objeto paratransferência de calor com um meio de transferência de calor.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que o óxido é aldeido insaturado ouácido graxo insaturado.

8. Método para aumentar o coeficiente detransferência de calor de tubos em um reator tubular ou permutadorde calor caracterizado pelo fato de que compreendealternativamente uma placa defletora tipo anel e uma primeiraplaca defletora tipo disco, nos quais os tubos são providos em umaregião dentro da placa defletora tipo anel, a região tendopresente um fluxo de meio de transferência de calor paralelo aoeixo dos tubos (fluxo paralelo), e no qual percorre um primeiroobjeto para transferência de calor com o meio de transferência decalor dentro dos tubos, o método compreendendo dispor uma segundaplaca defletora tipo disco na região para aumentar a taxa de fluxodo fluxo paralelo.