催化劑加載工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于將顆粒材料加載至催化反應(yīng)器中的加載托盤，該催化反應(yīng)器包括上管板和從該管板向下延伸的反應(yīng)管陣列；其中，加載托盤包括：加載模板、一個或多個支承件以及真空出口，其中加載模板包括一個或多個加載開口；一個或多個支承件用于將加載模板間隔在管板上方以在加載模板與上管板之間形成體積；以及真空出口用于將吸力施加至位于加載模板與上管板之間的體積。
【專利說明】催化劑加載工具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明大體涉及用于將顆粒催化劑材料加載至催化反應(yīng)器中的催化劑加載工具；填充套筒；以及使用催化劑加載工具將顆粒催化劑加載至催化反應(yīng)器中的方法。具體地，本發(fā)明涉及將催化劑球加載至具有多個豎直對準(zhǔn)的平行反應(yīng)管的催化反應(yīng)器容器中的設(shè)備和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)藥品通常通過大型工業(yè)催化反應(yīng)器中的反應(yīng)以工業(yè)規(guī)模制造。通常使用的工業(yè)催化反應(yīng)器類型設(shè)置有多個豎直布置的平行反應(yīng)管，其中上述反應(yīng)管在操作期間部分或完全填充有催化劑顆粒或催化劑球?；瘜W(xué)反應(yīng)物通過反應(yīng)管從而與催化劑接觸以進(jìn)行反應(yīng)。這種反應(yīng)器通常稱為多管反應(yīng)器。這些類型的反應(yīng)器是已知的，并在專利公開GB3, 223，490 以及 US6409977 中進(jìn)行了描述。
[0003]典型的催化反應(yīng)器呈柱形，并且直徑為2至9米，高度為5至50米。原則上，這種反應(yīng)器可具有任何尺寸，尤其可大于或者小于上述典型尺寸，限制條件與物理構(gòu)造限制和反應(yīng)要求關(guān)聯(lián)。過去幾年尤其在石油化學(xué)工業(yè)中總的趨勢是增大催化反應(yīng)器尺寸。
[0004]反應(yīng)器通常設(shè)置有柱形殼體，該柱形殼體包含大量豎直對準(zhǔn)的平行反應(yīng)管，500至40，000個。反應(yīng)管具有連結(jié)(例如焊接)至上、下管板中的開口的上端部和下端部。管板在柱形殼體中水平延伸，并且通常定位成鄰近其端部凸緣。反應(yīng)器殼體的上、下端部由穹狀件封閉，其中該穹狀件能夠被打開以允許訪問內(nèi)部從而在反應(yīng)管中進(jìn)行維修和催化劑替換。例如，穹狀件可設(shè)置有人孔以允許工人訪問或者可以是可移除的。因為冷卻管延伸通過穹狀件而達(dá)到反應(yīng)器芯部，所以通常穹狀件是不可移除的或者不便于移除的。這些冷卻管會使得移除反應(yīng)器的穹狀件變得復(fù)雜或者不可能。
[0005]反應(yīng)管在其端部是敞開的，并且可具有約2cm至15cm的內(nèi)徑。其連結(jié)(例如通過焊接)至設(shè)置于管板中的開口的圖案中。管板中開口的圖案和管的數(shù)量適于反應(yīng)器中執(zhí)行的化學(xué)反應(yīng)以及反應(yīng)的規(guī)模，但通常開口以0.3cm至5cm或更大的優(yōu)選恒定間距(即一個孔的外周與其相鄰孔的外周之間的最短距離)等距隔開。
[0006]催化劑顆粒被加載入反應(yīng)管。催化劑顆粒以各種尺寸和形狀提供，通常為球形或柱形，并且具有約Imm至25mm，更通常為2mm至15mm的公稱直徑。反應(yīng)管與催化劑球在尺寸上相配，以允許顆粒以受控的方式進(jìn)入反應(yīng)管，從而最小化橋接(bridging)的風(fēng)險。典型地，顆粒具有的最大尺寸是反應(yīng)管內(nèi)徑的0.1至0.8倍，更通常0.15至0.6倍，更通常0.25 至 0.4 倍。
[0007]小心地將加載催化劑顆粒至反應(yīng)管中對于確保催化劑反應(yīng)如期望的那樣進(jìn)行非常重要。具體地，需要:實現(xiàn)顆粒在反應(yīng)管內(nèi)的正確加載密度；確保每個反應(yīng)管具有容許范圍內(nèi)的類似充填密度(pack density);避免橋接，即當(dāng)兩個或更多顆粒在管中彼此抵靠著楔入時的空隙形成會形成錯誤的基礎(chǔ)；將催化劑填充至反應(yīng)管中正確的水平，即當(dāng)需要時允許足夠的管預(yù)留空間；盡可能避免粉塵進(jìn)入反應(yīng)管；以及避免由惡劣的填充實現(xiàn)導(dǎo)致催化劑顆粒的粉碎和/或消耗。當(dāng)將催化劑加載至反應(yīng)器管中時，最好限制加載孔口，使得催化劑顆粒一個接一個地進(jìn)入，主要是因為這降低了橋接的風(fēng)險。
[0008]常規(guī)使用的加載方法是模板加載。在這種方法中，提供了大型定制模板。該模板形成了孔網(wǎng)格，孔的間隙與管板中的反應(yīng)器管端部的布置相配。模板放置在反應(yīng)器的管板上方。通過多達(dá)四人掃動模板上的催化劑，將催化劑倒在模板上并且加載至反應(yīng)器管端部。
[0009]傳統(tǒng)加載過程的問題在于會釋放并且生成催化劑粉塵和細(xì)粒。雖然催化劑材料通常在制造或分派時進(jìn)行篩選以移除粉塵，但是并不能夠移除所有粉塵，在傳輸以及加載期間由于顆粒消耗不可避免地生成了新粉塵和細(xì)粒。
[0010]粉塵和細(xì)粒成為問題，因為它們會污染人員的作業(yè)環(huán)境；它們通過增加充填密度并且通過阻擋反應(yīng)物流會不利地影響容器中的催化劑反應(yīng)；以及它們會污染反應(yīng)產(chǎn)物。
[0011]在現(xiàn)有技術(shù)中已嘗試減少粉塵和細(xì)粒問題。
[0012]例如在W02006/104832、US2006/0233631 和 US4, 077, 530 中，已經(jīng)提出了將減速設(shè)備插入反應(yīng)管中以當(dāng)顆粒在管中下落時減慢顆粒。
[0013]US4, 737，269討論了催化劑加載料斗，其中在料斗的頂部設(shè)置有粉塵出口，粉塵出口可連接至管道以將粉塵抽離料斗的上端部，料斗的底部設(shè)置有篩子以將催化劑與任何細(xì)?；蛘咝〕叽绲拇呋瘎╊w粒分離。該裝置能夠捕獲在傳輸期間由于消耗所生成的一些粉塵，但仍期望改進(jìn)。此外，該裝置沒有解決在將催化劑顆粒加載至反應(yīng)管期間(通過例如掃動或者振動顆粒)所生成的粉塵的問題。
[0014]US3, 409，411討論了在加載期間通過應(yīng)用真空將細(xì)粒與顆粒催化劑分離的方法。所針對的催化反應(yīng)器是平板反應(yīng)器，平板反應(yīng)器加載有單個軟管，而不是加載有催化劑加載模板。
[0015]仍需要改善填充實踐以及填充裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]根據(jù)本發(fā)明，提供了用于將顆粒材料加載至催化反應(yīng)器中的加載托盤，催化反應(yīng)器包括上管板以及從該管板向下延伸的反應(yīng)管陣列；其中，加載托盤包括:
[0017]加載模板，包括一個或多個加載開口 ；
[0018]一個或多個支承件，用于將加載模板隔開在管板上方以在加載模板與上管板之間形成體積；以及
[0019]真空出口，用于當(dāng)加載模板處于適當(dāng)位置用于使用時，將真空施加至加載模板與上管板之間的體積。
[0020]在催化劑顆粒即將進(jìn)入反應(yīng)管之前施加真空至該體積可移除在填充的最后階段存在于催化劑材料中的粉塵以及細(xì)粒，因而減小了在粉塵移除步驟以后產(chǎn)生的其他粉塵以及細(xì)粒量。
[0021]管板與催化劑加載模板之間的體積基本被封閉，以在催化劑顆粒落入反應(yīng)管時通過該體積的情況下，在催化劑顆粒流上方和在催化劑顆粒流中實現(xiàn)良好的氣流。
[0022]優(yōu)選地，位于管板與催化劑加載模板之間的體積呈長型，或分成長型室，每個室設(shè)置有真空出口。甚至更優(yōu)選，催化劑加載孔沿著室或體積的長度成線性配置。最優(yōu)選，催化劑加載開口設(shè)置在單排中。該配置允許當(dāng)真空出口設(shè)置在其短端部時被更好地控制的氣流。能夠適于在內(nèi)部體積中提供室劃分的催化劑加載托盤可以是具有正方形、長方形或三角形的催化劑加載孔塊的正方形、長方形和三角形加載托盤。
[0023]還應(yīng)該指出的是，當(dāng)期望將催化劑加載托盤應(yīng)用至更不傳統(tǒng)的布置時，可能需要除線性之外的催化劑加載孔配置。
[0024]通常期望的是，提供具有最大數(shù)量的催化劑加載開口的加載模板，其中該最大數(shù)量的催化劑加載開口可由真空支持以進(jìn)行細(xì)粒移除，并且考慮了尺寸和重量可行性。催化劑加載開口的最大數(shù)量提供了最大的模板覆蓋以用一個模板填充盡可能多的管。設(shè)置有一個真空出口的催化劑加載模板優(yōu)選包括2至40個加載開口 ；優(yōu)選3至30個開口，以及最優(yōu)選地4至20個開口。對于包括更多加載開口的模板或模板的組裝陣列，優(yōu)選的是，真空出口設(shè)置為用于至少每40個加載開口，更優(yōu)選地用于至少每30個加載開口，最優(yōu)選地用于至少每20個加載開口。這確保加載開口下方足夠的空氣流動，以及因此確保粉塵和細(xì)粒捕獲。以這種方式，可應(yīng)用具有例如300或更多、400或更多或者500或更多加載開口的加載模板，并且設(shè)置有多個真空出口。
[0025]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，設(shè)置有在模板的催化劑加載開口的下側(cè)與反應(yīng)管開口的上側(cè)之間延伸的通道，該通道具有被確定尺寸以阻擋催化劑顆粒通過但允許粉塵和細(xì)粒通過的側(cè)向篩選開口，其中粉塵和細(xì)?？赏ㄟ^真空來捕獲。典型催化劑顆粒具有約1_至約25_的公稱直徑。通常，粉塵和細(xì)粒的尺寸范圍為約I至約100微米。篩選開口優(yōu)選被確定尺寸以防止具有至少一個尺寸至少為上述通道的上方內(nèi)徑的約0.2倍的顆粒通過。篩選開口可呈以下形式:槽開口、形成開口網(wǎng)格的圓形開口以允許氣流，或者可以是呈網(wǎng)紗或絲網(wǎng)的開口。
[0026]真空篩選可有益地與填充套筒的使用相結(jié)合，該填充套筒包括:
[0027]上部部分，具有催化劑加載孔口和加載模板接合構(gòu)件；
[0028]管狀套筒，從上部部分向下延伸，使得催化劑加載孔口通向管狀套筒的內(nèi)部；其中，
[0029]管狀套筒設(shè)置有尺寸確定為防止顆粒催化劑通過但允許粉塵通過的側(cè)向篩選開口。以該方式，填充套筒在催化劑加載孔與反應(yīng)管開口之間形成了篩選通道。
[0030]優(yōu)選的是，所述篩選開口設(shè)置成至少部分位于管狀套筒長度的上方1/4內(nèi)，優(yōu)選上方1/8內(nèi)。
[0031]催化劑填充套筒是已知的，并且提供簡單的方式通過在填充過程中在反應(yīng)管的上部中創(chuàng)建暫時受限體積來在反應(yīng)管中實現(xiàn)期望的預(yù)留空間。例如可從W02004/085051得知這種管。
[0032]填充套筒包括上部部分和管狀套筒，其中上部部分具有加載孔口和支承接合構(gòu)件；管狀套筒從上部部分向下延伸，使得加載孔口通向管狀套筒的內(nèi)部。模板接合構(gòu)件優(yōu)選為凸緣。該凸緣與加載開口的周邊接合并擱置在其上。優(yōu)選地，安置部設(shè)置在加載開口的邊緣處，上凸緣將擱置在該邊緣上。最優(yōu)選地，安置部具有與上凸緣的厚度相配的深度，使得當(dāng)進(jìn)行安置時上凸緣與模板的顆粒接收表面齊平。這為模板提供了平的顆粒接收表面，并且助于以避免填充套筒的上移，其中這種上移會干涉填充過程。
[0033]加載孔口具有這樣的尺寸，該尺寸取決于待使用的催化劑的尺寸和形狀。填充套筒的加載孔口允許顆粒進(jìn)入，因此優(yōu)選具有的直徑為待加載顆粒的最大尺寸的至少1.1倍、優(yōu)選1.2倍。加載孔口尺寸優(yōu)選被限制為將顆粒約束為一次通過一個或者兩個顆粒。當(dāng)僅允許顆粒一個接一個通過時，優(yōu)選地，孔口直徑小于待加載顆粒的最大尺寸的2倍。當(dāng)僅允許一次兩個顆粒時，直徑優(yōu)選小于顆粒的最大尺寸的3倍。這助于避免橋接。
[0034]優(yōu)選的是，填充套筒豎直地支承在構(gòu)造的加載托盤的加載開口內(nèi)，因為當(dāng)升高時填充套筒可與加載模板一起從反應(yīng)管豎直地移除。有利地，這樣允許加載模板和填充套筒二者的單個移除步驟，從而避免單獨移除每個填充套筒所需的時間消耗。
[0035]優(yōu)選的是，填充套筒能夠從模板的催化劑加載開口移除，因為這允許獲得各種預(yù)留空間，但是可以想到填充套筒可永久地固定于適當(dāng)位置。
[0036]在不需要填充管來獲得反應(yīng)管中的預(yù)留空間的情況下，填充管的替代物為短篩選管，該短篩選管形成限制在催化劑加載開口與反應(yīng)管開口之間的通道，篩選管在其側(cè)壁中具有如上所述的篩選開口。
[0037]篩選開口當(dāng)至少部分地位于加載模板與上管板之間的體積內(nèi)時對于粉塵移除最有效，因為這是真空最強(qiáng)的地方。優(yōu)選地，篩選孔僅存在于該體積內(nèi)。篩選開口還優(yōu)選是簡單的孔，并且未設(shè)置有閥、封閉件等。
[0038]在優(yōu)選實施方式中，氣流偏轉(zhuǎn)器可設(shè)置在真空出口的前方以降低施加至最靠近真空出口的一個或多個通道的吸力，并且確保通道處足量的氣流被進(jìn)一步從真空出口移除。在一實現(xiàn)中，該偏轉(zhuǎn)器可以是半圓形壁，其凹形側(cè)面向最靠近真空出口的填充套筒或通道。
[0039]填充套筒和加載模板可由各種材料形成,本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠基于填充工具的具體應(yīng)用來選擇材料。在加載催化劑的情況下，重要的是，加載托盤的材料相對于催化劑是惰性的，以避免加載托盤的化學(xué)侵蝕或者催化劑的化學(xué)改變。優(yōu)選的構(gòu)造材料是不銹鋼和鋁，但可替代性材料包括例如聚丙烯以及聚氯乙烯塑料。
[0040]為了輔助將催化劑顆粒加載至催化劑加載開口中，以及還優(yōu)選為了克服對人工掃動的需要，至少一部分加載模板經(jīng)受振動以搖動催化劑顆粒，使得其加載至開口中。當(dāng)發(fā)生這種情況時，保持催化劑加載模板的支承件可有利地包括彈性或柔性材料以將催化反應(yīng)器和加載托盤的其他部件與振動隔尚。
[0041]在優(yōu)選形式中，催化劑加載托盤在其催化劑加載開口陣列的周邊的至少一部分處或之外設(shè)置有一個或多個直立側(cè)壁。上述壁作用為形成托盤，在通過催化劑加載孔進(jìn)行加載之前催化劑顆?？傻谷朐撏斜P中。直立壁優(yōu)選通過機(jī)械緊固機(jī)構(gòu)可釋放地附接。
[0042]在另一方面中，本發(fā)明涉及將顆粒催化劑加載至催化反應(yīng)器中的方法，該催化反應(yīng)器包括上管板和從該管板向下延伸的反應(yīng)管陣列；該方法包括如下步驟:
[0043]a.將所述的催化劑加載托盤設(shè)置在催化反應(yīng)器的反應(yīng)管上方，使得催化劑加載開口與反應(yīng)管的開口對準(zhǔn)；
[0044]b.將顆粒催化劑材料供給至催化劑加載開口的陣列，使得顆粒催化劑材料通過催化劑加載開口和反應(yīng)器管開口；
[0045]c.在步驟b的至少一部分持續(xù)時間中,優(yōu)選在步驟b的實質(zhì)持續(xù)時間中，更優(yōu)選還在步驟b之前和/或之后，經(jīng)由真空出口施加真空；以及
[0046]d.從催化反應(yīng)器移除催化劑加載托盤。
[0047]優(yōu)選地，該方法涉及在步驟b的至少一部分持續(xù)時間內(nèi)以及優(yōu)選還在步驟d的至少一部分持續(xù)時間內(nèi)，振動模板。
[0048]更優(yōu)選地，該方法還涉及在填充步驟之前將填充套筒插入至少一些加載開口中的步驟，甚至更優(yōu)選地，在填充之后將插入的填充套筒從加載開口移除的步驟。
[0049]在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種套件，包括:
[0050]至少一個如上所述的催化劑加載托盤；以及
[0051]多個如上所述的催化劑填充管。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]參考以下僅通過示例呈現(xiàn)的附圖將進(jìn)一步理解本發(fā)明的特征及優(yōu)點，在附圖中:
[0053]圖1是具有設(shè)置在其管板上的催化劑加載托盤的催化反應(yīng)器(未示出側(cè)壁)的局部立體圖；
[0054]圖2A是設(shè)置有直立周邊壁的催化劑加載托盤的立體圖；
[0055]圖2B是移除了部分周邊壁的圖2A的催化劑加載托盤的立體圖；
[0056]圖3是周邊壁元件的立體圖；
[0057]圖4是單個催化劑加載托盤元件的立體圖；
[0058]圖5是移除了側(cè)壁的圖4的催化劑加載托盤元件的立體圖；以及
[0059]圖6是催化劑填充套筒的立體圖。

【具體實施方式】
[0060]圖1示出了催化反應(yīng)器10的局部視圖，其設(shè)置有具有反應(yīng)管開口 24的陣列的上管板8。每個反應(yīng)管開口通向反應(yīng)管9,其中該反應(yīng)管9從該管板在催化反應(yīng)器10內(nèi)向下延伸。催化反應(yīng)器10通常設(shè)置有圍繞的側(cè)壁和下管板，以形成用于例如冷卻劑的封閉空間。為了便于說明，圖中未示出側(cè)壁和下管板。
[0061]催化劑加載托盤2設(shè)置在管板8上，以幫助經(jīng)由反應(yīng)管開口 24將顆粒催化劑材料插入反應(yīng)管9中。催化劑加載托盤2形成槽，顆粒催化劑能夠從例如料斗倒入該槽。加載托盤2本身設(shè)置有催化劑加載開口 12的陣列，其中催化劑加載開口 12與管板8的反應(yīng)管開口 24對準(zhǔn)。在使用中，催化劑顆粒經(jīng)由催化劑加載開口 12通過反應(yīng)管開口 24并被加載至反應(yīng)管9中。
[0062]圖2A示出了催化劑加載托盤2的更詳細(xì)立體圖。催化劑加載托盤2設(shè)置有可移除的直立側(cè)壁元件26。這些側(cè)壁元件26形成了顆粒催化劑能夠倒入的槽的直立周邊側(cè)壁30。側(cè)壁元件26通過豎直地插入T形槽28中而可移除地安裝至催化劑加載托盤2。圖3中可觀察到移除的側(cè)壁元件26的更清楚的視圖。圖示的側(cè)壁元件26僅適于配合單個T形槽28，圖2A的直立周邊側(cè)壁30由十二個彼此相鄰的這種元件構(gòu)成。在一些情形下，提供一次配合多于一個T形槽28的側(cè)壁元件26可能是有利的，以使得直立周邊側(cè)壁30的至少一側(cè)可由單個元件形成。例如，圖2A中加載托盤的最近側(cè)的四個側(cè)壁元件26可由安裝至四個槽28中的單個元件26替換。
[0063]圖2B示出了移除了側(cè)壁30的最近側(cè)以顯露包括催化劑加載開口 12的陣列的催化劑加載模板14的圖2A的催化劑加載托盤2。
[0064]如圖所示，催化劑加載托盤2由沿其長側(cè)之一彼此連結(jié)的兩個長型催化劑加載托盤元件4構(gòu)成。每個示出的加載元件設(shè)置有四個加載開口 12。通過將兩個加載托盤元件4連結(jié)起來，形成了八個加載開口 12的擴(kuò)展平面陣列，從而允許一次將顆粒催化劑加載至更多反應(yīng)器管中。自然，可設(shè)置包括多于四個或小于四個加載開口的加載托盤元件。
[0065]加載托盤元件4通過T形槽機(jī)構(gòu)28可釋放地連結(jié)起來，其中T形槽機(jī)構(gòu)28允許元件4豎直地滑動以接合及脫離。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，可使用元件的其他可釋放固定形式，如L形槽、鳩尾連結(jié)以及磁性附接。
[0066]雖然圖2A和圖2B中示出了僅兩個催化劑加載托盤元件2被槽接起來，但是通過模塊化地構(gòu)造多于圖示的更多的加載托盤元件4可構(gòu)造具有更多催化劑加載開口 12的陣列的擴(kuò)展加載托盤。具有約50、80、100或更多催化劑加載開口 12的陣列的構(gòu)造被認(rèn)為對于將催化劑快速有效加載至催化反應(yīng)器中尤其有實用性。
[0067]通過例如將相鄰的元件4彼此偏置，催化劑加載托盤元件4還可組裝成各種催化劑加載托盤形狀，如圖2A和圖2B示出的。以這種方式，不同形式的催化劑加載托盤2可被組裝以配合催化反應(yīng)器管板的各種尺寸，從而例如與符合反應(yīng)器內(nèi)半徑的具體管陣列圖案相配，或者安裝在通過管板的冷卻管周圍。實際上，該特征允許催化劑加載托盤2構(gòu)造為能夠配合具體催化反應(yīng)器的外半徑，而不需要定制的模板或者人工填充‘通用’型催化劑加載器漏掉的反應(yīng)管。
[0068]加載托盤2的特別有用的方面是，其可由包含不同尺寸的各種加載托盤元件4 (即具有不同數(shù)量的加載開口 12)的套件(kit of parts)組裝而成。因為具體套件的加載托盤元件內(nèi)的加載開口將具有相同的間距，所以具有更多加載開口 12的元件將更大，并且當(dāng)加載開口 12沿單個線放置時優(yōu)選更長。通過在套件中提供各種加載托盤元件尺寸，進(jìn)一步擴(kuò)展了可由元件4構(gòu)造成的可能的催化劑加載托盤形式。
[0069]套件可包括25個或更多具有20個加載開口的加載托盤元件、15個或更多具有10個加載開口的元件、10個或更多具有5個加載開口的元件、5個或更多具有4個加載開口的元件、5個或更多具有3個加載開口的元件、5個或更多具有2個加載開口的元件以及5個或更多具有I個加載開口的元件。
[0070]如圖4所示，提供了兩個填充套筒40和42。填充套筒是用于將催化劑加載至反應(yīng)器管中的工具。加載套筒40、42具有上凸緣44，其中上凸緣44擱置在催化劑加載模板14的催化劑加載開口 12中并且限定加載孔口 54，該加載孔口 54具有小于加載開口 12的直徑的直徑。加載套筒40、42設(shè)置有穿入催化反應(yīng)器的反應(yīng)管的向下延伸套筒46。填充套筒在催化劑加載領(lǐng)域中通常是已知的，并且填充套筒用于在被加載的反應(yīng)器管中提供受控的預(yù)留空間(outage)水平。因為填充套筒內(nèi)部的體積小于反應(yīng)器管12的周圍部分的體積，所以當(dāng)填充套筒在填充之后被移除時，其將有限量的催化劑顆粒沉積至反應(yīng)器管的頂部中，該有限量然后下沉以填充反應(yīng)器管的較大體積。結(jié)果是反應(yīng)管中受控的預(yù)留空間。
[0071]當(dāng)在使用時，每個催化劑加載開口 12設(shè)置有填充套筒40、42。在一些情形下，如果不需要催化劑添加在特定位置處，一個或多個催化劑加載孔12可用塞子(未示出)堵塞。
[0072]如圖5所示，催化劑加載模板14通過支承件48被保持于管板8上方的升高位置，以創(chuàng)建催化劑加載模板14與管板2之間的體積38。在圖4中，在使用中，除真空出口 18、催化劑加載開口 12以及反應(yīng)管開口 8之外，該體積是基本封閉的，其中泵(未示出)可連接至真空出口 18以施加真空至體積38。
[0073]圖5和圖6中示出了有利的填充套筒42，在其上部、凸緣下方不遠(yuǎn)處設(shè)置有多個篩選開口 50。這些最佳見于圖6。篩選開口定尺寸為阻擋催化劑顆粒通過但允許粉塵和細(xì)粒容易地通過。通過經(jīng)由真空出口 18施加真空至體積38，所加載的催化劑材料在即將進(jìn)入反應(yīng)管之前可經(jīng)歷粉塵和細(xì)粒移除。
[0074]如圖5所示，加載托盤元件4呈長型，并且催化劑加載開口 12線性布置成單排。這允許好的空氣流動至真空出口，從而經(jīng)由真空出口 18可容易移除進(jìn)入體積38的粉塵和細(xì)粒。
[0075]本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚的是，在利用具有側(cè)壁的管狀元件的催化劑加載過程中不需要填充套筒實現(xiàn)預(yù)留空間的情況下，篩選開口可設(shè)置在形成從催化劑加載開口 12至其對應(yīng)反應(yīng)管開口 24的通道的體積38中。以這種方式，在加載催化劑期間可有效地移除粉塵以及細(xì)粒。
[0076]粉塵和細(xì)粒的真空捕獲還可實施在這樣的催化劑加載托盤中，該托盤不是模塊化形成的而是單個單元式、不可簡化元件。在這種情況下，催化劑加載模板通常是大型陣列，并且為了在整個陣列上獲得足夠的吸力，可通過壁或類似物將催化劑加載模板與管板之間的體積分為單獨的室，并且每個室設(shè)置有真空出口。以該方式，每個室受到足夠的真空。
[0077]捕獲的粉塵和細(xì)粒優(yōu)選被收集并回收以形成新的催化劑，因為其通常包括貴重的催化劑金屬。
[0078]還認(rèn)為有利的是，在真空出口流中包括粉塵傳感器探頭。這種探頭能夠測量通過真空移除的粉塵的濃度，并提供指示分批的催化劑中的粉塵含量水平以及恢復(fù)的總粉塵量的信息。
[0079]返回圖4，催化劑加載元件4設(shè)置有與催化劑加載模板14振動接觸的振動器32。振動器32致使催化劑加載模板14振動，使得存在于催化劑加載模板14上的顆粒催化劑被搖動并且落入催化劑加載開口 12。
[0080]如圖2A和圖2B所示，每個催化劑加載元件設(shè)置有這種振動器32。當(dāng)由多個元件4構(gòu)造較大的催化劑加載托盤2時，每個元件上的振動器32使得可實現(xiàn)擴(kuò)展的催化劑加載模板14上的振動。這有利地幫助避免需要將催化劑顆粒人工或自動地掃入催化劑加載開Π 12。
[0081]參照圖5，催化劑加載模板14在彈性支承件34上被升高，彈性支承件34優(yōu)選由橡膠或者類似材料構(gòu)成并用作將元件4的模板剩余部分以及催化反應(yīng)器與振動器32的效果隔離。
[0082]在向多管催化反應(yīng)器10加載顆粒(顆粒狀)催化劑材料的示例性方法中，使用圖示的加載托盤2將催化劑材料裝載至每個反應(yīng)器管9中。加載托盤元件4以未連結(jié)形式經(jīng)由人孔(manhole)或者其他開口進(jìn)入管板8上方的工作空間。第一個加載元件4定位在管板8頂部，并且其加載孔12與管板開口 24對準(zhǔn)。通過使用T形槽機(jī)構(gòu)28，另一加載托盤元件4然后滑動至與已放置的加載托盤4接合。繼續(xù)另一加載托盤元件4的這種放置，以在擴(kuò)展平面模板14中構(gòu)成加載孔12的擴(kuò)展陣列。不同長度和形式的加載托盤元件4添加至該陣列，以獲得與管板和反應(yīng)器相配的期望覆蓋形式和尺寸，從而例如與外曲線相配以及建立在冷卻管周圍。
[0083]周邊側(cè)壁元件26槽接至所建立的陣列的外T形槽28中，以當(dāng)催化劑球倒入時形成用于催化劑球的封閉的加載托盤。
[0084]填充套筒40、42插入加載開口 12中，從而其上凸緣44擱置在模板14內(nèi)并且加載開口在尺寸上被填充套筒40、42的加載孔口 54限制。在組裝擴(kuò)展的模板陣列之前、期間或者之后，可添加填充套筒40、42。通常，填充套筒40、42將插入每個加載開口 12，但是，有時可以是，催化劑并不填充入一個或多個開口，在該情況下，可插入塞子以堵塞所選擇的一個或多個加載開口 12。
[0085]真空線附接至每個真空出口 18，以將粉塵移除吸力施加至加載托盤模板14與管板8之間的每個體積38。
[0086]在振動器32致使模板14振動的同時，催化劑材料倒入組裝的加載托盤2。催化劑顆粒被搖動或推撞并落入加載孔口 54，從而通過填充套筒40、42到達(dá)反應(yīng)管。當(dāng)催化劑材料通過填充套筒40、42的上部時，經(jīng)由真空出口 18施加的吸力將通過篩選開口 50移除粉塵和碎屑。
[0087]填充套筒40、42填充至其高水平，然后過量的催化劑材料從加載托盤2移除。這可通過移除至少一部分周邊側(cè)壁并且將加載托盤的敞開邊緣上的多余催化劑掃入容器中而方便地進(jìn)行。
[0088]加載托盤元件4然后從管板8抬升，同時升高填充套筒40、42。填充套筒40、42中的催化劑落入反應(yīng)器管，從而將管填充至期望水平并具有預(yù)留空間。在抬升期間以及抬升之后可繼續(xù)振動，以確保催化劑離開填充套筒。
[0089]加載托盤元件4可一次抬升一個或者成組地抬升。因為通常實施人工抬升，所以加載托盤元件優(yōu)選一個接一個地抬升。
[0090]可以利用組裝的加載托盤2覆蓋整個管板8。但是，對于有效的填充實現(xiàn)，通常更好的是，僅在一部分管板2頂部組裝加載托盤2，因為這允許管板的其他部分由另一工人處理，從而導(dǎo)致更快速的填充。
[0091]除了上述的這些之外，可以對本文中描述的結(jié)構(gòu)以及技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步修改，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，雖然已經(jīng)描述了【具體實施方式】，但是這些僅是示例，并不限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將顆粒材料加載至催化反應(yīng)器中的加載托盤，所述催化反應(yīng)器包括上管板以及從所述上管板向下延伸的反應(yīng)管陣列， 其中，所述加載托盤包括: 加載模板，包括一個或多個加載開口 ； 一個或多個支承件，用于將所述加載模板間隔在所述上管板上方，以在所述加載模板與所述上管板之間形成體積；以及 真空出口，用于將吸力施加至位于所述加載模板與所述上管板之間的所述體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑加載托盤，當(dāng)放置在所述上管板上方用于催化劑加載用途時，除所述催化劑加載開口、所述上管板中的反應(yīng)器管開口以及所述真空出口之外，基本封閉用于空氣流動的所述加載模板與所述上管板之間的所述體積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的催化劑加載托盤，其中所述催化劑加載模板呈長型。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的催化劑加載托盤，其中所述催化劑加載開口設(shè)置在單排中。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的催化劑加載托盤，其中所述催化劑加載模板包括2至40個催化劑加載開口 ；優(yōu)選3至30個開口，以及最優(yōu)選4至20個開口。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的催化劑加載托盤，其中，至少一個所述催化劑加載開口設(shè)置有填充套筒，所述填充套筒包括: 上部部分，具有催化劑加載孔口和接合構(gòu)件； 管狀套筒，從所述上部部分向下延伸，使得所述催化劑加載孔口通向所述管狀套筒的內(nèi)部；其中，所述管狀套筒設(shè)置有尺寸確定為防止顆粒催化劑通過但允許粉塵通過的側(cè)向篩選開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的催化劑加載托盤，其中，所述篩選開口設(shè)置成使得當(dāng)所述催化劑加載托盤放置在所述上管板上方用于催化劑加載用途時，所述篩選開口至少部分地位于所述加載模板與所述上管板之間的所述體積內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的催化劑加載托盤，其中，所述篩選開口被確定尺寸，以防止尺寸至少為所述填充套筒的上方內(nèi)徑的約0.2倍的顆粒通過。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的催化劑加載托盤，其中，所述填充套筒能夠從所述催化劑加載開口移除。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項所述的催化劑加載托盤，其中，所述填充套筒的所述接合部為上凸緣，所述催化劑加載開口設(shè)置有用于與所述上凸緣接合的肩部。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的催化劑加載托盤，其中，設(shè)置有用于振動所述催化劑加載模板的振動器，優(yōu)選地其中，至少一個所述支承件是彈性的以抑制振動并且優(yōu)選包括橡膠。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的催化劑加載托盤，其中，沿所述催化劑加載開口的陣列的至少一部分周邊設(shè)置有直立的壁。
13.一種催化劑填充套筒，包括: 管狀套筒，在上端部和下端部敞開； 上接合部，適于與催化劑加載托盤的催化劑加載開口接合，從而所述催化劑填充套筒能夠從所述催化劑加載開口向下延伸， 其中，所述管狀套筒設(shè)置有尺寸確定為防止顆粒催化劑通過但允許粉塵通過的篩選開□。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的催化劑填充套筒，其中，所述篩選開口設(shè)置成至少部分位于所述管狀套筒的長度的上方1/4內(nèi)，優(yōu)選上方1/8內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13至14中任一項所述的催化劑填充套筒，其中，所述篩選開口被確定尺寸，以防止尺寸至少為所述催化劑填充套筒的上方內(nèi)徑的約0.2倍的顆粒通過。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的催化劑填充套筒，其中，所述催化劑填充套筒的所述上接合部為凸緣。
17.一種將顆粒催化劑加載至催化反應(yīng)器中的方法，所述催化反應(yīng)器包括上管板和從所述上管板向下延伸的反應(yīng)管陣列，所述方法包括: a.將根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的催化劑加載托盤設(shè)置在所述催化反應(yīng)器的所述反應(yīng)管上方，使得所述催化劑加載開口與所述反應(yīng)管的開口對準(zhǔn)； b.將顆粒催化劑材料供給至所述催化劑加載開口的陣列，使得所述顆粒催化劑材料通過所述催化劑加載開口和所述反應(yīng)器管的開口； c.在所述步驟b的至少一部分持續(xù)時間內(nèi)，優(yōu)選在所述步驟b的實質(zhì)持續(xù)時間內(nèi)，更優(yōu)選還在所述步驟b之前和/或之后，經(jīng)由所述真空出口施加真空；以及 d.從所述催化反應(yīng)器移除所述催化劑加載托盤。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的將顆粒催化劑加載至催化反應(yīng)器中的方法，包括在所述步驟b的至少一部分持續(xù)時間內(nèi)以及優(yōu)選還在所述步驟d的至少一部分持續(xù)時間內(nèi)，振動所述催化劑加載模板。
19.一種套件，包括: a.至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的催化劑加載托盤；以及 b.多個根據(jù)權(quán)利要求13至16所述的催化劑填充套筒。
【文檔編號】B01J8/00GK104254391SQ201380021514
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月23日
【發(fā)明者】彼得魯斯·保羅斯·赫拉爾杜斯·瑪麗·克努本 申請人:墨里克國際有限責(zé)任公司