背景技術：

1、常規(guī)地，所謂的固定床管狀反應器包括包含多個管的反應器外殼，該多個管通常是圓柱形的，并且該多個管通常直接填充有催化劑顆粒。在使用中，傳熱介質(zhì)流過這些管外部的反應器外殼，并且從而通過跨管壁的熱交換來調(diào)節(jié)管中催化劑的溫度。因此，當反應是放熱反應時，傳熱介質(zhì)將允許將熱量從催化劑中移除，并且當反應是吸熱反應時，傳熱介質(zhì)將向催化劑提供熱量。

2、對于一些反應，反應的熱效應是適度的，使得因此它們不會出現(xiàn)問題，或者它們可以是容易管理的。在一些情況下，熱效應足夠小，可使用大直徑管。這樣做的益處是管內(nèi)存在大量的催化劑。

3、然而，對于更多的放熱或吸熱反應，有必要通過管壁向傳熱介質(zhì)進行有效的傳熱，以使得反應器內(nèi)的條件能夠被控制，從而維持穩(wěn)定的操作溫度以避免有害影響的發(fā)生。對于放熱反應，此類影響可包括副反應的發(fā)生、對催化劑的損害(諸如通過燒結催化活性位點)，以及在最壞的情況下，熱失控。吸熱反應的有害效果可包括反應的淬滅。

4、為了實現(xiàn)期望的效率，必須最大化每單位長度的管壁表面積。這在過去是通過安裝更多數(shù)量的較小直徑管來實現(xiàn)的。在一些反應中，尺寸限制意指管的內(nèi)徑僅為約15mm至40mm。然而，對此多重管的使用增加了反應器的成本和復雜性。

5、因此，在緩解這些問題的嘗試中，已經(jīng)開發(fā)了特別用于更多放熱或吸熱反應的另選方法，其中催化劑不是直接填充到反應管中，而是容納在被構造成位于反應管內(nèi)的多個催化劑載體中。

6、wo2011/048361、wo2012/136971和wo2016/050520描述了被構造用于管狀反應器的催化劑載體的一些示例。wo2022/064214、wo2022/064210、wo2022/064211以及共同未決的申請gb2202226.3和gb2203700.6公開了用于將催化劑載體裝載、保持在此類管狀反應器中以及從此類管狀反應器中移除的方法和裝置。

7、催化劑載體可有效地用于廣泛的工藝。合適用途的示例包括用于放熱反應的方法和反應器，諸如用于制備甲醇的反應、用于制備氨的反應、甲烷化反應、變換反應、氧化反應，諸如形成馬來酸酐和環(huán)氧乙烷的反應等。可使用催化劑載體的一個特定示例是用于進行費歇爾-托普希反應的方法和反應器中。催化劑載體也可用于吸熱反應，諸如預轉(zhuǎn)化、脫氫等。

8、每個反應管可以包含大量催化劑載體，并且單個管狀反應器可以包括大量反應管。將管狀反應器投入使用可能需要安裝非常大量的催化劑載體。在管狀反應器運行一段時間后，一些或所有反應管中的催化劑載體可能需要排出和更換，例如由于包含在催化劑載體中的催化劑失活?？梢詫⑴懦龅拇呋瘎┹d體送去進行后處理以再生或再循環(huán)催化劑內(nèi)容物。

技術實現(xiàn)思路

1、在本公開的第一方面中，提供了一種跟蹤管狀反應器內(nèi)催化劑載體的使用的方法，每個管狀反應器包括多個反應管，每個反應管被構造成接收多個催化劑載體，該方法對于催化劑載體中的至少一些催化劑載體中的每一個催化劑載體包括以下步驟：

2、-用載體標識符標記催化劑載體；

3、-當將該催化劑載體安裝到反應管中時讀取該載體標識符；以及

4、-訪問數(shù)據(jù)庫以檢索和/或記錄與識別的催化劑載體相關聯(lián)的安裝數(shù)據(jù)。

5、在一些示例中，載體標識符可在催化劑載體安裝在反應管中時或剛好在催化劑載體安裝在反應管中之前被讀取。

6、跟蹤催化劑載體的使用具有許多益處。首先，當將催化劑載體安裝到管狀反應器中時，可以從數(shù)據(jù)庫中檢索與該催化劑載體相關聯(lián)的安裝數(shù)據(jù)，并且該數(shù)據(jù)可以用于通知關于催化劑載體應當安裝在何處的決定，例如應當選擇哪個反應管和/或反應管內(nèi)的哪個位置。這在安裝到管狀反應器中的催化劑載體不是全部相同而是在一個或多個方面不同的情況下可能是特別有利的。例如，催化劑載體中催化劑的量和/或質(zhì)量可以變化。安裝數(shù)據(jù)的使用可以使得能夠做出關于安裝放置的知情決定。在一些示例中，可以將含有活性較低的催化劑的催化劑載體放置在每個反應管頂部附近的管狀反應器的最熱區(qū)中，并且可以將含有活性較高的催化劑的催化劑載體放置在反應管更低的位置。

7、其次，當將催化劑載體安裝到管狀反應器中時，可以從數(shù)據(jù)庫中檢索與該催化劑載體相關聯(lián)的安裝數(shù)據(jù)，并且該數(shù)據(jù)可以用于確認催化劑載體被允許與管狀反應器一起使用。例如，安裝數(shù)據(jù)可用于檢查該催化劑是正確類型和正確年齡。

8、第三，通過在將催化劑載體安裝到反應管中時記錄安裝數(shù)據(jù)，可以有效地跟蹤每個催化劑載體在管狀反應器內(nèi)的安裝位置。這允許在管狀反應器運行之后單獨地和/或成組地分析催化劑載體的性能。例如，能夠在使用后對催化劑載體進行診斷測試，并然后使用安裝數(shù)據(jù)將診斷發(fā)現(xiàn)與管狀反應器內(nèi)的已知安裝位置關聯(lián)。例如，這種診斷分析可以使得能夠識別單個管狀反應器內(nèi)的性能的空間趨勢和模式以及管狀反應器之間的性能差異。

9、第四，通過在將催化劑載體安裝到反應管中時記錄安裝數(shù)據(jù)，可以更有效地進行催化劑載體的排出后處理。例如，通過能夠識別單個和/或成組的催化劑載體的安裝位置以及它們已經(jīng)被使用的時間段，催化劑載體的再循環(huán)、再生和/或再使用可以基于它們已經(jīng)暴露的操作條件而被區(qū)分。

10、在一些示例中，安裝數(shù)據(jù)可以包括以下中的一者或多者：

11、-該催化劑載體的特性數(shù)據(jù)；

12、-該催化劑載體的當前使用數(shù)據(jù)；以及

13、-該催化劑載體的歷史使用數(shù)據(jù)。

14、當前使用數(shù)據(jù)是指與催化劑載體的當前安裝相關聯(lián)的數(shù)據(jù)，即催化劑載體當前所處的位置或目前正被安裝到的位置。歷史使用數(shù)據(jù)是指催化劑載體的一次或多次先前安裝，例如催化劑載體在相同或不同反應管和/或管狀反應器中的先前使用。

15、催化劑載體的特性數(shù)據(jù)可以例如表示以下中的一者或多者：

16、-該催化劑載體的制造或檢修日期；

17、-該催化劑載體的尺寸和/或形狀；

18、-包括在催化劑載體中的催化劑類型，包括例如批號；

19、-包括在催化劑載體中的催化劑量；以及

20、-該催化劑載體是否被構造成接收熱電偶。

21、優(yōu)選地，每當將催化劑載體安裝到反應管中時，至少將當前使用數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。以這種方式，數(shù)據(jù)庫可以包括催化劑載體的當前位置的最新記錄。

22、催化劑載體的當前使用數(shù)據(jù)可以例如表示以下中的一者或多者：

23、-該催化劑載體目前正被安裝在其中的該管狀反應器的標識；

24、-該催化劑載體目前正被安裝在其中的該反應管的標識；

25、-該催化劑載體在該催化劑載體目前正被安裝在其中的該反應管內(nèi)的位置，任選地順序位置；以及

26、-該催化劑載體到該反應管中的安裝的日期和/或時間。

27、催化劑載體的歷史使用數(shù)據(jù)可以例如表示以下中的一者或多者：

28、-該催化劑載體先前已被安裝在其中的一個或多個管狀反應器的標識；

29、-該催化劑載體先前已被安裝在其中的一個或多個反應管的標識；

30、-該催化劑載體在該催化劑載體先前已被安裝在其中的一個或多個反應管內(nèi)的位置，任選地順序位置；以及

31、-該催化劑載體到一個或多個反應管中的一次或多次先前安裝的日期和/或時間，通常包括排出的對應日期和/或時間。

32、歷史使用數(shù)據(jù)可以包括催化劑載體的部分或全部的先前工作壽命的數(shù)據(jù)。在一些示例中，歷史使用數(shù)據(jù)可覆蓋自催化劑載體最近的再生或檢修以來催化劑載體的工作壽命的時段。歷史使用數(shù)據(jù)還可以表示在催化劑載體的運行時段期間催化劑載體先前已安裝在其中的管狀反應器中的壓降。

33、在一些示例中，該方法還包括當將該催化劑載體安裝到管狀反應器中時，使用從該數(shù)據(jù)庫檢索到的該安裝數(shù)據(jù)來選擇安裝位置。

34、在一些示例中，選擇安裝位置可以包括選擇接收識別的催化劑載體的反應管和/或選擇催化劑載體在反應管內(nèi)的順序位置。

35、該方法還可以包括：

36、-在該管狀反應器運行一段時間后從該反應管中排出該催化劑載體；

37、-讀取該載體標識符；以及

38、-在該數(shù)據(jù)庫中記錄與該管狀反應器的運行時段相關聯(lián)的該催化劑載體的暴露時間；

39、-在該數(shù)據(jù)庫中任選地記錄該運行時段之前和之后該反應管的壓降。

40、暴露時間可以是例如安裝催化劑載體的時間段，或者在安裝催化劑載體時管狀反應器運行的時間段，或者可以是一種或多種反應物實際流過催化劑載體時的時間段。

41、在一些示例中，該方法包括使用該數(shù)據(jù)庫中的該安裝數(shù)據(jù)來識別在一個或多個先前安裝期間該催化劑載體在一個或多個管狀反應器內(nèi)的一個或多個安裝位置。

42、在一些示例中，該方法包括使用該安裝數(shù)據(jù)來計算該催化劑載體在一個或多個先前安裝期間的累積暴露時間。

43、優(yōu)選地，該方法還包括使用安裝位置來確定催化劑載體的處理方案。

44、優(yōu)選地，對安裝到管狀反應器中的該催化劑載體中的大部分且最優(yōu)選全部執(zhí)行該方法。

45、在一些示例中，每個催化劑載體用表示單個催化劑載體的唯一載體標識符來標記。這允許進行催化劑載體的最精細的跟蹤和分析。在一些替代示例中，該催化劑載體可以用表示一組催化劑載體、任選地共享共同特性的一組催化劑載體的載體標識符標記。例如，被構造用于安裝在管狀反應器的特定區(qū)中的催化劑載體可以用共同的載體標識符標記。管狀反應器的區(qū)可以是管狀反應器的豎直區(qū)，諸如上三分之一、中三分之一或下三分之一。管狀反應器的區(qū)可以是管狀反應器的徑向區(qū)域，諸如外環(huán)形三分之一、中環(huán)形或中心區(qū)域。

46、在一些示例中，載體標識符可以包括以下中的一者或多者：序列號、一維碼例如條形碼、二維碼例如qr碼、色碼、象形圖、圖案碼、射頻碼例如rfid標簽，以及浮雕蝕刻或圖案。

47、在一些示例中，載體標識符可以由人眼可視地讀取，然而，在優(yōu)選示例中，該方法還包括使用讀取器掃描載體標識符。例如，讀取器可以包括條形碼讀取器、相機或rfid讀取器。

48、在一些示例中，讀取器可包括用于將催化劑載體安裝到反應管中的安裝工具的一部分。讀取器可以被構造成在將催化劑載體安裝到反應管中的同時掃描催化劑載體。

49、在一些其他示例中，讀取器可以包括手持讀取器。例如，該讀取器可包括便攜式計算單元例如移動電話、平板計算機、pda或膝上型計算機的一部分。讀取器可以允許位于管狀反應器的頂部空間內(nèi)(即，在用于安裝催化劑載體的位置處)的用戶識別載體標識符。

50、在一些示例中，該方法還可以包括用管標識符標記該反應管中的至少一些反應管中的每一個反應管，并且當將該催化劑載體安裝到反應管中時讀取該管標識符。

51、在一些示例中，訪問數(shù)據(jù)庫可以在管狀反應器的位置處或附近進行。例如，數(shù)據(jù)庫可以被托管在便攜式計算單元例如移動電話、平板計算機、pda或膝上型計算機上，該便攜式計算單元存在于管狀反應器處，例如在安裝期間位于頂部空間中。

52、在其他示例中，訪問數(shù)據(jù)庫可涉及與空間上遠離管狀反應器的遠程資源通信。例如，數(shù)據(jù)庫可以被托管在位于另一地點的虛擬或物理服務器上。對數(shù)據(jù)庫的訪問可以通過適當?shù)木W(wǎng)絡連接，例如通過有線或無線網(wǎng)絡。公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡可以用于進行通信。

53、數(shù)據(jù)庫可以是手動的基于紙的數(shù)據(jù)庫。然而，出于操作效率的原因，優(yōu)選地，數(shù)據(jù)庫是計算機化數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫可以可操作地鏈接到數(shù)據(jù)庫用戶接口，該數(shù)據(jù)庫用戶接口被構造成允許向數(shù)據(jù)庫輸入數(shù)據(jù)和查詢以及從數(shù)據(jù)庫檢索結果和數(shù)據(jù)。

54、在本公開的第二方面中，提供了一種催化劑載體跟蹤系統(tǒng)，該催化劑載體跟蹤系統(tǒng)包括：

55、-多個催化劑載體，每個催化劑載體用載體標識符標記；

56、-用于讀取該載體標識符的一個或多個讀取器；和

57、-數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包括與該多個催化劑載體相關聯(lián)的安裝數(shù)據(jù)。

58、安裝數(shù)據(jù)可包括以下中的一者或多者：

59、-該催化劑載體的特性數(shù)據(jù)；

60、-該催化劑載體的當前使用數(shù)據(jù)；以及

61、-該催化劑載體的歷史使用數(shù)據(jù)。

62、催化劑載體的特性數(shù)據(jù)可以表示以下中的一者或多者：

63、-該催化劑載體的制造或檢修日期；

64、-該催化劑載體的尺寸和/或形狀；

65、-包括在催化劑載體中的催化劑類型，包括例如批號；

66、-包括在催化劑載體中的催化劑量；以及

67、-該催化劑載體是否被構造成接收熱電偶。

68、催化劑載體的當前使用數(shù)據(jù)可以表示以下中的一者或多者：

69、-該催化劑載體目前安裝或正被安裝在其中的該管狀反應器的標識；

70、-該催化劑載體目前安裝或正被安裝在其中的該反應管的標識；

71、-該催化劑載體在該催化劑載體目前安裝或正被安裝在其中的該反應管內(nèi)的位置，任選地順序位置；以及

72、-該催化劑載體到該反應管中的安裝的日期和/或時間。

73、催化劑載體的歷史使用數(shù)據(jù)可以表示以下中的一者或多者：

74、-該催化劑載體先前已被安裝在其中的一個或多個管狀反應器的標識；

75、-該催化劑載體先前已被安裝在其中的一個或多個反應管的標識；

76、-該催化劑載體在該催化劑載體先前已被安裝在其中的一個或多個反應管內(nèi)的位置，任選地順序位置；以及

77、-該催化劑載體到一個或多個反應管中的一次或多次先前安裝的日期和/或時間，通常包括排出的對應日期和/或時間；

78、歷史使用數(shù)據(jù)還可以表示在催化劑載體的運行時段期間催化劑載體先前已安裝在其中的管狀反應器中的壓降。

79、本公開的催化劑載體可填充有或部分填充有適合于預期反應的任何催化劑。例如，費歇爾-托普希催化劑可用于費歇爾-托普希反應。含鈷的費歇爾-托普希催化劑是優(yōu)選的。催化劑可作為催化劑顆粒或催化劑整料提供。催化劑可作為單個催化劑床或多個催化劑床提供。催化劑載體可被構造成促進通過催化劑的軸向和/或徑向流動。在一些實施方案中，催化劑載體可被構造成優(yōu)先促進通過催化劑的徑向流動。

80、本公開的催化劑載體可由任何合適的材料形成。通常選擇此類材料來承受管狀反應器的操作條件。催化劑載體可由碳鋼、鋁、不銹鋼、其他合金或能夠承受反應條件的任何材料制成。