本發(fā)明涉及一種方法，該方法允許包含催化劑顆粒的反應(yīng)器完全被排空。

根據(jù)本發(fā)明的方法，尤其適用于完全排空工業(yè)反應(yīng)器中包含的廢催化劑顆粒。

背景技術(shù)：

在許多的工業(yè)過程中，尤其是在化學(xué)領(lǐng)域、石油化工領(lǐng)域和石油加工領(lǐng)域，會(huì)使用小型顆粒形式的固體催化劑。

這些催化劑顆粒通常以一個(gè)或多個(gè)床層（或催化層）的形式放置于反應(yīng)器中，該一個(gè)或多個(gè)床層疊加且每層沉積在支撐盤上。

隨著催化劑在反應(yīng)器中的使用，催化劑逐漸變得鈍化，并且催化劑的活性降低，因此，催化劑需要從反應(yīng)器中撤出，并且用新的活性催化劑替代。因此，工業(yè)反應(yīng)器需要定期關(guān)閉以更新催化劑床層。該操作在兩個(gè)階段中進(jìn)行：排空反應(yīng)器以便于從反應(yīng)器中移除廢催化劑，然后將活性催化劑再充裝至反應(yīng)器中。由于明顯的經(jīng)濟(jì)原因，這兩個(gè)操作需要盡可能有效地和迅速地地進(jìn)行，以使反應(yīng)器的停工時(shí)間最小化。

此外，排空操作需要是完全的，以使全部的廢催化劑完全從反應(yīng)器中排出。這是因?yàn)椴煌耆趴諏⒁馕吨诜磻?yīng)器中留下一些廢催化劑，在損害活性催化劑的情況下，有些廢催化劑對單元的效率特別地有害，并且在實(shí)踐中，這是不可接受的。

然而，由于各種各樣的原因，完全排空工業(yè)反應(yīng)器中包含的廢催化劑顆粒是棘手和困難的。

首先，廢催化劑顆粒傾向于成為粘性的且相當(dāng)強(qiáng)烈地互相凝結(jié)成塊，從而大大地使廢催化劑從反應(yīng)器中的移除更加復(fù)雜。

其次，廢催化劑經(jīng)常包含活性相，活性相在與（比如）空氣接觸時(shí)可能會(huì)有反應(yīng)，例如，活性相包含金屬硫化物。由于這些組合物的存在，廢催化劑會(huì)很突然地自發(fā)地自發(fā)熱并達(dá)到一定的程度，甚至在某些情況下，廢催化劑與空氣接觸后可能會(huì)自燃。大多數(shù)相應(yīng)的催化劑都依照聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，無論是作為自發(fā)熱的還是自燃的。

因此，處理廢催化劑是棘手的事情且可能證明是有危險(xiǎn)的。排空反應(yīng)器一般是在惰性氣氛中（通常在氮?dú)庵校┻M(jìn)行。

為了排空包含有廢催化劑顆粒的反應(yīng)器，現(xiàn)有技術(shù)中有一些已知的方法。

- 重力流排空；

該方法的進(jìn)行是通過打開位于反應(yīng)器的底部（或者在多床層反應(yīng)器的每一催化劑床層的底部）的側(cè)向排放管，以便于允許催化劑在其自身重力的作用下流出反應(yīng)器。在最佳情況下，該方法允許提取出包含在反應(yīng)器中的80%至85%的廢催化劑。

然而，催化劑也可能是有粘性的，如果真是如此，催化劑不能順暢地流動(dòng)，尤其是當(dāng)廢催化劑形成了結(jié)塊時(shí)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，必須依靠多種方法解除床層堵塞以使催化劑顆粒開始流動(dòng)。

無論如何，即使在最好的情況下，在重力流排空操作結(jié)束時(shí)，一些廢催化劑殘留在反應(yīng)器中。這些殘留的廢催化劑通常顯示為最初的催化劑床層的重量的15%~20%，且一般對應(yīng)于這些分離的固體的休止角（the angle of repose）。在重力流排空操作結(jié)束時(shí)，這些在反應(yīng)器中的催化劑的殘留部分通常被稱為“挖掘物（dig out）”。

為了移除挖掘物，然后需要進(jìn)行人工干預(yù)：操作員進(jìn)入反應(yīng)器，手動(dòng)地移除這些殘留部分至排放管，例如利用鏟。該操作特別地危險(xiǎn)：反應(yīng)器是在氮?dú)鈿夥罩?，考慮到廢催化劑的自發(fā)熱屬性，并且在這些操作期間經(jīng)常發(fā)生傷亡事故。因此，如果不是為了完全消除廢催化劑，現(xiàn)在在業(yè)內(nèi)有制止這些在反應(yīng)器中人工干預(yù)的要求。

- 抽出排空；

該方法通常是在反應(yīng)器的頂部完成。打開反應(yīng)器頂部，清除氮?dú)鈺r(shí)，移除一般設(shè)置于床層上方的電荷分配盤，然后通過工業(yè)抽出器抽出催化劑床層，并用氮?dú)庋a(bǔ)償。

為了逐層地排空催化劑，抽出器的頭部通常由操作員操縱。固體和氣體通過旋風(fēng)器分離。這種廣泛使用的方法具有許多的缺點(diǎn)：高成本；損害催化劑顆粒，有時(shí)甚至意味著這些被催化劑顆粒不能再生供以后使用；至少在最后的操作中操作員是在反應(yīng)器中的，會(huì)產(chǎn)生如上所述的同樣的安全問題。

在US 7,959,870和WO 2004/058572的文件中有描述這種類型的技術(shù)的例子。

- 濕式重力排空

該技術(shù)是有點(diǎn)試驗(yàn)性的且通常較少使用。該技術(shù)能夠避免在惰性氣氛中的反應(yīng)器中進(jìn)行人工干預(yù)。該技術(shù)包括用水填充反應(yīng)器，然后通過位于反應(yīng)器的底部的側(cè)向排放管排空濕的催化劑/水混合物。

然而，該技術(shù)具有較多的缺點(diǎn)：該技術(shù)產(chǎn)生大量的污水且危害了廢催化劑后續(xù)再生以便能夠重新使用的可能性。

因此，長期以來，人們都有對創(chuàng)新方案的重大需求，該創(chuàng)新方案允許完全地、迅速地、有效地和可靠地排空工業(yè)反應(yīng)器中包含的廢催化劑顆粒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請公司現(xiàn)發(fā)明了一種新的技術(shù)，該技術(shù)用于排空包含廢催化劑顆粒的反應(yīng)器。該技術(shù)能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的方法中的缺點(diǎn)。

本發(fā)明的一個(gè)主題是排空反應(yīng)器的方法，該反應(yīng)器包含至少一個(gè)廢催化劑顆粒床層且包括至少一個(gè)排放管，排放管在所述顆粒床層的底部或是其下方通向反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明的方法，其包括以下連續(xù)的步驟：

- 第一步，在于使催化劑床層的一部分經(jīng)由所述排放管流出反應(yīng)器，然后

- 第二步，提取催化劑的殘留部分，該步驟的進(jìn)行是通過抽取在第一步結(jié)束時(shí)殘留在反應(yīng)器中的催化劑顆粒；利用柔性提取套管，該套管經(jīng)由所述排放管引入反應(yīng)器，并且連接至位于反應(yīng)器外部的提取系統(tǒng)。所述套管在其外表面設(shè)有突起，并且能夠在反應(yīng)器內(nèi)部相對于所述排放管平移和轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其使以特別完全的、有效的和迅速的方式排空反應(yīng)器包含的廢催化劑成為可能。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其也使避免在反應(yīng)器內(nèi)的任何人工干預(yù)成為可能，并且使排放廢催化劑的操作安全有了顯著改善。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其最終使保留廢催化劑的特性和限制廢催化劑在排放時(shí)遭受的損害成為可能。這些是用于催化劑再生以供后續(xù)再用時(shí)所必需的。

根據(jù)本發(fā)明的方法，其第一步是通過打開排放管，使催化劑床層的一部分經(jīng)由排放管流出反應(yīng)器。

第一步優(yōu)選在重力作用下進(jìn)行，即通過使催化劑床層的一部分在重力作用下經(jīng)由所述排放管流出反應(yīng)器。

“在重力作用下流出”意味著在第一步期間催化劑在其自身重力的作用下從反應(yīng)器中流出，并且既不是由反應(yīng)器中的機(jī)械推動(dòng)裝置（例如由操作員）驅(qū)動(dòng) ，也不是由顆粒提取裝置從反應(yīng)器中抽出。

這是一般的常見的重力流，例如那些現(xiàn)有技術(shù)中已知的。

流動(dòng)也可能需要輔助，也就是說在第一步期間，意味著促進(jìn)催化劑從反應(yīng)器中的排出被采用，例如通過向反應(yīng)器中注入壓縮氣體。

此外，尤其是在打開排放管后，催化劑沒有自發(fā)地發(fā)生流動(dòng)的情況下，有可能在第一步之前需要立即依靠解除催化劑床層的凝聚的方法。這些方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。這些方法尤其包括注入壓縮氣體（一般是壓縮的CO₂）。這些方法使催化劑顆粒開始流動(dòng)成為可能，使用這些方法之后，在重力流的情況下，催化劑在其自身的重力單獨(dú)作用下離開并流動(dòng)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，所述第一步之前還有解除催化劑的凝聚的預(yù)備步驟，優(yōu)選地，該預(yù)備步驟的進(jìn)行是通過向催化劑床層注入加壓的惰性氣體，例如二氧化碳或氮?dú)狻?/p>

本發(fā)明適用于設(shè)有至少一個(gè)排放管的反應(yīng)器，該排放管在顆粒床層的底部或床層的下方通向反應(yīng)器。

排放管可以是水平的或者是向下傾斜的。優(yōu)選地，排放管是向下傾斜的。在這種情況下，排放管相對于垂直方向的傾斜角的范圍優(yōu)選是0~75度，更優(yōu)選是10~60度。

根據(jù)本發(fā)明的方法，在其第一步期間，廢催化劑床層的相當(dāng)大的部分通常從反應(yīng)器中被提取出來，一般超過最初的床層的重量的50%，通常是最初的床層的重量的60%~95%，尤其是最初的床層的重量的70%~90%。

然后利用本發(fā)明的方法的第二步將催化劑的殘留部分（或“挖掘物”）從反應(yīng)器中完全地移除。

第二步使用柔性提取套管，一旦第一步完成后，柔性提取套管的長度的一部分經(jīng)由排放管引入反應(yīng)器。

套管位于反應(yīng)器外部的端部連接至提取裝置，該提取裝置允許催化劑的殘留部分被抽取。這些殘留部分通過套管引入反應(yīng)器中的那端部進(jìn)入套管。

因此，在第二步期間，利用本發(fā)明的提取套管，廢催化劑的殘留部分從催化劑床層的底部被完全抽出。

根據(jù)本發(fā)明，套管能夠在反應(yīng)器中相對于所述排放管平移或轉(zhuǎn)動(dòng)。這意味著利用套管插入裝置能夠?qū)⑻坠芤曰蚨嗷蛏俚纳疃炔迦敕磻?yīng)器，還意味著利用套管旋轉(zhuǎn)裝置能使套管自身旋轉(zhuǎn)。

為此，套管的導(dǎo)向裝置優(yōu)選存在于反應(yīng)器外部，從而允許所述套管能被移動(dòng)。合適的導(dǎo)向裝置包括例如至少兩個(gè)電機(jī)，一個(gè)允許套管相對排放管平移，另一個(gè)允許套管相對排放管旋轉(zhuǎn)。

利用附加系統(tǒng)能夠?qū)⑻坠艿膶?dǎo)向裝置安裝于套管和/或反應(yīng)器，其中，該附加系統(tǒng)用螺絲固定至排放管。

這些導(dǎo)向裝置可以是手動(dòng)控制、自動(dòng)控制或者半自動(dòng)控制。

當(dāng)套管的導(dǎo)向裝置的控制是手動(dòng)時(shí)，在反應(yīng)器外部的操作員通過操作這些導(dǎo)向裝置控制套管在反應(yīng)器內(nèi)部的移動(dòng)。

當(dāng)套管的導(dǎo)向裝置的控制是自動(dòng)時(shí)，導(dǎo)向裝置通過電腦控制，該電腦運(yùn)行用于在反應(yīng)器內(nèi)部周圍移動(dòng)套管的程序。該移動(dòng)程序可以是預(yù)先定義的，也就是說，在第二步期間的套管的移動(dòng)已經(jīng)預(yù)先計(jì)算好，以使“挖掘物”的提取最優(yōu)化。該移動(dòng)程序也能夠以使套管在反應(yīng)器中隨機(jī)移動(dòng)的方式設(shè)計(jì)。

套管的導(dǎo)向裝置的控制也能夠是半自動(dòng)的，這意味著部分由電腦程序控制，部分由操作員控制。

此外，根據(jù)本發(fā)明的一特別優(yōu)選的實(shí)施例，檢測套管的位置的裝置存在于反應(yīng)器內(nèi)部。這些裝置使獲知套管在反應(yīng)器中任何時(shí)刻的準(zhǔn)確位置成為可能，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下，使套管的移動(dòng)最優(yōu)化。

這些檢測裝置可包括計(jì)算軟件。根據(jù)已進(jìn)行的移動(dòng)，計(jì)算軟件逐步地確定套管在反應(yīng)器中的位置（為了推斷所述套管的位置，利用軟件模擬這些裝置的位置，其中，該軟件編譯控制數(shù)據(jù)）。

其他的檢測裝置包括例如雷達(dá)探測或超聲探測系統(tǒng)；采用了一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)器，一個(gè)或多個(gè)GPS的系統(tǒng)；采用一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)的觀察系統(tǒng)。

根據(jù)一優(yōu)選的實(shí)施例，所述檢測裝置包括一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)，攝像機(jī)允許觀察套管在反應(yīng)器中的位置。這樣的攝像機(jī)能夠例如設(shè)置在反應(yīng)器的內(nèi)壁上和/或套管自身上。各種類型的攝像機(jī)能夠用于此目的，尤其包括夜視攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)。

如果有需要的話，這樣的攝像機(jī)也使催化劑的殘留部分的定位成為可能，從而相應(yīng)地控制提取套管的移動(dòng)。

本發(fā)明使用的提取套管在其外表面設(shè)置有突起。這些突起允許套管鉤住催化劑的殘留部分（挖掘物）的表面，因此通過簡單地旋轉(zhuǎn)套管就能實(shí)現(xiàn)套管在催化劑表面的橫向移動(dòng)，即通過使套管自身旋轉(zhuǎn)：利用突起，套管鉤住催化劑的殘留部分且移動(dòng)，從而在催化劑上翻轉(zhuǎn)。突起也允許套管刮掉催化劑的殘留部分的表面，從而使分離催化劑和用所述套管的端部提取催化劑變得更加簡單。

這些突起可能有非常多不同的形狀。它們可以是例如但不限制于包括齒條、不同度數(shù)圓角或者棱角的凸齒、刷子，或以香腸、螺栓、插腳、長釘或釘子的形式形成的突起。

這些突起均勻地或不均勻地設(shè)置于提取套管的外表面。突起可存在于提取套管引入反應(yīng)器的全部長度或這個(gè)長度的一部分，例如突起僅存在于套管的吸入壓頭。

“套管”在某種程度上為人所知地表示本身是空心管。根據(jù)本發(fā)明的套管是柔性的，也就是可變形的，且尤其是能夠彎曲變形。為此，提取套管采用比如高分子材料的可變形材料制成，例如填充高聚物或柔性金屬材料。

根據(jù)一最優(yōu)的實(shí)施例中，套管引入反應(yīng)器中的端部（即套管的吸入壓頭）是彎曲的，例如以“鉤形鼻”的形式。這樣的形狀以損害氣氛為代價(jià)使得在反應(yīng)器中抽取催化劑顆粒變得更加簡單。

如果反應(yīng)器包括多個(gè)催化劑床層，每一床層能夠利用根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行排放。這樣的話，在反應(yīng)器的每一催化劑床層的底部必需有至少一個(gè)排放管。

當(dāng)從反應(yīng)器中移除的廢催化劑與空氣發(fā)生反應(yīng)，例如當(dāng)廢催化劑具有自發(fā)熱性質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明的方法特別地將反應(yīng)器放置于惰性氣體中進(jìn)行，并且保持反應(yīng)器在惰性氣體中，也就是說根據(jù)本發(fā)明，在這兩個(gè)步驟期間從反應(yīng)器中移除的催化劑逐漸地被惰性氣體所替代，例如氮?dú)?。隨著反應(yīng)器的逐漸排空，惰性氣體被引入反應(yīng)器中，其中，惰性氣體的引入可以是例如從反應(yīng)器的上方或底部引入。

附圖說明

本發(fā)明參照以下附圖將被更加詳細(xì)地闡述但不構(gòu)成限制，其中：

- 圖1示出了包含廢催化劑床層的工業(yè)反應(yīng)器中根據(jù)本發(fā)明的方法的第一步的實(shí)施方式；

- 圖2示出了在第一步結(jié)束時(shí)的同一反應(yīng)器；

- 圖3示出了在同一反應(yīng)器中根據(jù)本發(fā)明的方法的第二步的實(shí)施方式；

- 圖4至7示出了易于存在于提取套管的表面的突起的結(jié)構(gòu)的示例。

具體實(shí)施方式

圖1示出的是柱式的工業(yè)反應(yīng)器1，其中，該工業(yè)反應(yīng)器1包含廢催化劑顆粒床層3。反應(yīng)器1包括向下傾斜的排放管2，該排放管2與垂直方向形成大約45度的傾角。排放管2在顆粒床層3的底部通向反應(yīng)器1。

為了允許根據(jù)本發(fā)明的方法的第一步能夠?qū)嵤?，通過打開排放閥7以打開排放管2，從而催化劑顆粒在重力流作用下經(jīng)由排放管2流出反應(yīng)器1。

虛線4示出了在重力流作用開始前，催化劑床層最初的上限。圖1中的箭頭示出了催化劑流動(dòng)的方向。

圖2示出了在第一步的重力流排空步驟結(jié)束時(shí)的同一反應(yīng)器1。圖2還示出了在該步驟結(jié)束時(shí)反應(yīng)器1中仍然包含有廢催化劑的殘留部分3’，這些殘留部分3’大約是最初的催化劑床層的重量的15%，相當(dāng)于大部分催化劑顆粒的休止角。催化劑的殘留部分3’相當(dāng)于“挖掘物”，這些“挖掘物”不能簡單地利用重力流排空方法移除。

如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的方法的第二步，接著利用柔性提取套管5抽取催化劑的殘留部分3’，其中柔性提取套管5經(jīng)由排放管2引入反應(yīng)器1。套管5的端部引入反應(yīng)器，即套管5的吸入壓頭是彎曲的。按圖3的比例，設(shè)置在套管5表面的突起是不可見的，但是在下面的圖4至圖7中有特別地描述。

套管5連接至位于反應(yīng)器外部的提取系統(tǒng)6。另外，套管5能夠相對于排放管2的對稱軸平移，并且能夠相對于同一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在排放管2的出口的邊緣設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)套管的平移和旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)8（例如一對電機(jī)）。

圖4至圖7示出了可存在于提取套管5表面的突起的結(jié)構(gòu)的示例。但是，突起的結(jié)構(gòu)不受這些限制。

圖4a示出了一種實(shí)施例，其中套管5在其自身的外表面設(shè)有齒條9。圖4b示出了套管5的橫截面。

圖5示出了另一種實(shí)施例，其中套管5在其自身的外表面有許多鼓起的突塊10，例如，突塊10均勻地設(shè)置于套管的表面。

圖6示出了套管5的橫截面，并且示出了再一種實(shí)施例，其中套管5在其自身的外表面設(shè)有圓形的凸齒11，但是需要指出的是，凸齒11甚至可以是鉤形。

圖7示出了又一種實(shí)施例，其中套管5在其外表面設(shè)有許多突起12，這些突起12以螺栓或插腳的形式均勻地設(shè)置在套管的表面。