CN101351264A - 用于颗粒物质的真空传输速度控制装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在导管中在负压力下控制由气流传输的颗粒材料速度的装置和方法，该装置包括用于将气流分为第一流和第二流的装置。第一流的颗粒材料含量相对较高，而第二流的颗粒材料含量相对较低。第二流的流动由例如流动限制或压缩孔或阀来限制。导管的直径可以沿该导管的长度递增地增加。

Description

用于颗粒物质的真空传输速度控制装置和方法
本发明涉及颗粒物质的传输，该颗粒物质悬浮或裹挟(entrain)于气体中，并在负压力下随气体以可控的速度沿导管传输。本发明的实施方式涉及在负压力下从反应器(如炼油厂反应器)向旋风分离器、漏斗或其它接收容器传输催化剂。在本说明书中，术语“负压力”是指这样的压力，即，其小于颗粒物质在初始位置的压力，并通常小于大气压。
在炼油厂反应容器内使用的催化剂物质经常改变，并且催化剂物质或者丢弃(如果其明显损坏)，或者清洗并重新使用。传统地，催化剂在真空下从反应容器中卸载。催化剂较为昂贵，因此催化剂的损坏对成本具有明显的影响。类似的问题在传输其它的颗粒物质(如易碎的或脆的颗粒物质)时也存在。
现有的真空系统用来从例如盛放容器(例如反应器)的盛放位置内部提取例如催化剂的颗粒物质、并通过入孔到达例如旋风分离器或漏斗等的接收容器，现有的真空系统引起颗粒物质的大量损坏，例如在催化剂物质的情况下，高达60％的物质被废弃。
在现有系统内的这种损坏的因素之一为：颗粒物质的速度在传输路径(通常为导管或软管)中是不可控的，该传输路径从第一容器(例如反应器)中的提取点延伸至接收(第二)容器(例如漏斗或旋风分离器)。此外，当传输气体的压力从第一容器中的提取点处的大气压改变为在接收容器(例如漏斗或旋风分离器)中约为1/3巴的绝对压力时，由于传输气体的膨胀率很高，因此颗粒物质进入接收容器时的速度很高。
这样的效果为，将传输速度从约15米/秒(其代表示例性的最小提取速度)或更大增加到在接收容器处的约45米/秒。后者的速度45米/秒易于在导管或软管的靠近接收容器的末端部分中以及在接收容器本身的内壁上，引起例如催化剂的颗粒物质的严重破损。
因此，本发明寻求提供一种设备、系统或装置，其由于颗粒材料在负压力下从第一容器(例如反应器)传输至例如漏斗或旋风分离器的接收容器，因而减少了所引起的对易碎颗粒材料的损坏。
本发明进一步或可选地寻求能够使用基本类似的装备、设备或装置，其在结构上具有任何必要的较小替换或改变，既用来在负压力下从例如反应器的第一容器中卸载颗粒材料(例如废催化剂)，也用来在正压力下将例如催化剂的颗粒材料随压缩的空气装载进例如反应器的第一容器中。后者的在正压力下进行的装载过程在我们共同未决的国际专利申请第PCT/GB2006/002363号中描述。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制颗粒物质速度的设备，在负压力下所述颗粒物质在气流内沿导管从第一位置传输并进入位于第二位置的接收容器，所述设备被配置为位于或邻近所述导管的排放端，所述设备包括用于将颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流的器件以及用于限制在所述第二流中的气流的器件，所述第一流含有的颗粒物质与气体的比例相对较高，所述第二流含有的颗粒物质与气体的比例相对较低。
在本发明的一个实施方式中，所述用于限制在所述第二流中的气流的装置是流动限制或压缩孔。例如，所述孔可以设置在环形孔板上，所述环形孔板位于用于气流的出口内部。换句话说，所述孔包括限定在所述环形孔板中的气体通流路径。
在本发明所述方面的另一实施方式中，所述设备被配置以在所述第二容器中的绝对压力为约1/2到约1/3巴时操作。在所述颗粒物质进入所述传输导管的位置处的压力约为大气压。
在另一实施方式中，所述设备可操作地位于接收容器的传输气体出口的流动路径中。在该实施方式的变体中，所述设备包括可操作用来控制传输气体通过所述出口的流动的阀。
在本发明所述方面的另一实施方式中，所述设备包括探测器件，所述探测器件可操作用来确定所述第二容器中的颗粒物质的高度何时达到预定高度。当达到所述预定高度时，所述阀可操作用来防止传输的颗粒物质流进所述第二容器。
在本发明的其它实施方式中，所述颗粒物质为粒状物质，如易碎的颗粒物质。这种物质的实例包括以下物质：结晶糖、皂粉、塑料颗粒、催化剂以及类似的易碎物质。在本发明所述方面的一个变体中，所述颗粒物质为催化剂。所述催化剂可用在炼油厂反应器中。催化剂物质特别易碎，并且可以例如由长度约为6mm且直径约为0.5mm的氧化铝陶瓷针制成。
在本发明所述方面的实施方式中，所述第二流中的颗粒物质的含量最小。
所述第二流可以直接或间接地排到大气中。
在本发明其它实施方式中，设置有例如可变孔流动控制阀的可变流动控制设备，以使得能够灵敏地调节所述传输气体的速度。在这些实施方式中，速度计设置在排气机的排放侧并且所述孔由所述可变流动控制装置替代。所述可变流动控制装置响应于由所述速度计测量的排放气体速度来调节气体的流动，从而维持在大气压下进入所述导管的气体容积流量固定。
因此，在本发明的实施方式中，设置有可变流动控制装置(例如可变孔流动控制阀)，其能够响应于由位于所述真空发生器件的排放侧的气流速度计，来维持在大气压下的预定量的气流进入所述导管。
根据本发明的第二方面，提供了用于在负压力下、在气流内将颗粒物质从第一位置传输至第二位置的装置，所述装置包括：导管，用于将所述颗粒物质从所述第一位置传输至所述第二位置；接收容器，位于所述第二位置，用于接收所述颗粒物质；以及位于所述导管的排放端或邻近所述导管的排放端的设备，所述设备包括用于将颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流的器件以及用于限制所述第二流中的气流的器件，所述第一流含有的颗粒物质与气体的比例相对较高，所述第二流含有的颗粒物质与气体的比例相对较低。
在本发明的第二方面的实施方式中，所述导管的直径沿所述导管的长度(即，在用于传输的颗粒物质的入口点和出口点之间)增加，以使得所述出口点处的直径大于所述入口点处的直径。直径的所述增加可以是沿所述导管的长度递增的。通过沿所述导管的长度逐渐地增加所述导管的直径，因为压力在所述导管的入口和出口之间改变，因此速度的增大明显减少。
在本发明的第二方面的实施方式中，所述装置进一步包括用于在所述装置中产生真空的真空发生器件。所述真空发生器件能够在所述接收容器中产生真空。
在本发明的第二方面的其它实施方式中，所述用于限制气流的器件是流动限制孔。所述孔可以在环形孔板内。
在本发明的第二方面的其它实施方式中，所述接收容器中的操作压力为约1/2到约1/3巴的绝对压力。
在本发明的第二方面的其它实施方式中，所述设备位于所述接收容器的传输气体出口的流动路径中。
在本发明的第二方面的装置的其它实施方式中，所述设备包括或进一步包括可操作用来控制传输气体通过所述出口的流动的阀。
在本发明的第二方面的其它实施方式中，所述装置进一步包括探测器件，所述探测器件可操作用来确定所述接收容器中的颗粒物质的高度何时达到预定高度。当达到所述预定高度时，所述阀可操作用来防止传输的颗粒物质流进所述第二容器。
在本发明的第二方面中，所述颗粒物质可以为粒状物质，如易碎的颗粒物质。这种物质的实例包括以下物质：结晶糖、皂粉、塑料颗粒、催化剂以及类似的易碎物质。
在本发明的第二方面的一个实施方式中，所述颗粒物质为催化剂。所述催化剂可以用在炼油厂反应器中。
在本发明的第二方面的其它实施方式中，所述第二流中的颗粒物质的含量最小。
所述第二流可直接或间接地排到大气中。
在本发明的实施方式中，所述设备设置有可变流动控制装置(例如可变孔流动控制阀)，其能够响应于由位于所述真空发生器件的排放侧的气流速度计，来维持在大气压下的预定量的气流进入所述导管。
具体地，在所述实施方式中，所述设备包括可变流动控制器件，并且其中所述装置进一步包括位于所述真空发生器件的排放侧的气流速度计，由此通过响应于由所述气流速度计测量的气流调节所述可变流动控制器件，从而可操作地维持在大气压下、预定量的气流进入所述导管。
通过利用排出气体的速度控制原理并结合使用扩大的导管直径，当在真空下卸载例如催化剂的颗粒物质时能够避免过大的传输速度，因此将产品损坏从约40％至60％降低至小于约10％。例如在更大比例的催化剂保持在其可以重新使用的状态时，这给卸载的颗粒增添了显著的价值。
根据本发明的第二方面的所述装置可以进一步包括位于所述第一位置的第一容器，所述颗粒物质最初包含在所述第一容器内。所述第一容器可为炼油厂反应器。所述接收容器为旋风分离器或漏斗。在本文中使用根据本发明的所述装置，能够在负压力系统内将催化剂从所述炼油厂反应器传输至所述旋风分离器/漏斗，而对所述催化剂造成可以忽略的或最小的损害。
在本发明的第二方面的另一实施方式中，所述的装置进一步包括位于所述接收容器下游的另一压力容器(优选为锁定漏斗或锁定容器)，由此颗粒物质能够从所述接收容器输送进所述另一压力容器中，而不需要调节所述接收容器中的压力。这种设置能够维持所述装置内的恒定的负压力。换句话说，第二(接收)容器中的压力则不需要与大气压相等，以从所述第二容器排放所述颗粒物质。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制颗粒物质的流动速度的方法，所述颗粒物质在沿设置在两个容器之间的传输导管的传输气体内，所述方法包括在所述传输导管的排放端设置设备，其中所述设备包括用于将颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流的器件以及用于限制在所述第二流中的气流的器件，所述第一流和所述第二流含有的颗粒物质与气体的比例分别相对较高和相对较低。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于通过传输管在第一和第二容器之间传输在气流内的颗粒物质、并且用于控制所述气流通过所述管的流速的方法，所述方法包括以下步骤：
a)在所述传输管的排放端设置根据本发明的第一方面所述的设备；
b)在所述导管内产生正或负压力系统以传输所述颗粒物质。
在所述方法的一个实施方式中，例如催化剂的颗粒物质在正压力系统内从密集流动罐(dense flow pot)、Iso-VeyorTM、回转阀或公路/铁路油槽车传输到炼油厂反应器中。ISO-VeyorTM的实例在WO2005/087622中描述，其内容通过引用而并入本文。
在所述方法的可选实施方式中，例如催化剂的颗粒物质在负压力系统内从炼油厂反应器传输至漏斗/旋风分离器。
因此，根据本发明，所述相同的设备既可用于从第一容器(例如反应器)真空卸载颗粒物质，如用过的催化剂，又可用于对所述第一容器(例如反应器)低速气动装载颗粒物质，如新的或再生的催化剂。
为了更好地理解本发明并示出可以如何实现本发明，将仅作为示例而参照以下附图，其中：
图1是本发明的用于从炼油厂反应器中传输催化剂的设备和装置的示意图；
图2是本发明的设备和装置的示意图，其示出了在地平面上具有催化剂收集的完整的炼油厂反应器的全景；以及
图3是本发明的实施方式的示意图，其示出了当用来装载反应器时，本发明的装置和设备是设置在炼油厂反应器顶部上的修改形式。
图1示出了本发明用来从反应器13传输催化剂的设备和装置。真空泵/排气机3通过阀14与接收容器1连通，并且因此在容器1中产生绝对压力约为1/3巴的真空，该真空将催化剂牵引上真空软管5。尽管没有在附图中具体地示出，但是从提取点6到接收容器1，真空软管5的直径每隔一段距离便增加，以使在获取点6与接收容器1的入口点之间的速度增大值最小。孔4用来控制传输气体的流动，并因此限制真空软管5中的传输速度。
最初，阀14打开且所有其它的阀都关闭，以使得真空泵3与接收(第二)容器1连通，由此将催化剂通过软管5提取并进入接收容器1。容器1设置有探测器、传感器等19A和19B，其分别确定催化剂的高度何时高于或低于预定高度。当容器1中催化剂的高度达到由探测器19A确定的预定高度时，阀15打开以使得锁定容器2中的真空级别与容器1中的真空级别相同。然后阀16打开以使得催化剂通过重力落进容器2中。当探测器19B确定了容器1放空时，阀15和16关闭且阀22打开，因此使得在锁定容器2的内部与外部之间的压力相等，通常为大气压。现在阀12打开，催化剂落进收集漏斗8中并且通过斜道9落进“平坦放置(lay-flat)”的软管10中，在软管10中，催化剂可以在没有破损的情况下通过重力落到地平面，在地平面上催化剂流入容器11(未示出)中。当容器2放空时，阀门12关闭并且容器2预备再次从容器1中重新填充。
图2示出了在使用中的本发明的装置。操作员18控制从软管5下垂的软管端部5A的提取点。操作员18使提取点保持埋在催化剂C中。操作员20通过限制软管的出口来控制“平坦放置”的软管10中的催化剂的排放，以使得软管保持充满并且催化剂没有因落下软管而损坏。箱11用来收集催化剂，以运输至催化剂再循环工厂。
如可从图1和图2中看出的那样，接收(第二)容器1在出口流动路径中设置有流动压缩或限制孔4，通过孔4，含有的颗粒物质与气体的比例相对较低的第二流流出接收容器1。流动限制孔4使得容器中的压力有效地增大，由此使得传输气体中颗粒物质的速度在进入接收容器1时小于在缺乏孔4的情况下的速度。因此，对颗粒物质的损害明显地减少。同样，因为流动限制孔4位于含有相对较少(如果有的话)颗粒物质的第二流的流动路径中，因此不具有因颗粒物质与孔限定板的碰撞而损坏颗粒物质的危险。这种碰撞只有当孔位于软管或导管5中时才会出现。
在图1和图2中示出的装置的变体中，流动限制孔4采取可变流动控制装置(例如可变孔流动控制阀)的形式。通过使用可变流动控制装置，可以通过响应于位于真空发生装置3的排放侧的空气流速计M的输出来调整可变流动控制装置，从而维持大气压下进入导管8的固定量的气流。
图3示出了图1和图2中装置的变换，其用于将例如催化剂的颗粒物质装载进例如炼油厂反应器的容器中。漏斗8从其如图1和图2所示的排放位置移动至其如图3所示的装载位置，例如通过将漏斗8转动约180°。如共同未决的国际专利申请第PCT/GB2006/002363号中描述的那样，现在斜道9和软管10将催化剂输送进反应器13中，该申请通过引用而并入本文。总之，图3示出了使用将催化剂装载进反应器中的密相鼓风罐(blowpot)系统的本发明的设备和装置。存储漏斗101(形成催化剂的初始位置)保存待传输至反应器13的物质。为了将催化剂传输进鼓风罐103中，初始的传输空气阀107和出口阀105关闭。排气阀106打开。鼓风罐103由重力通过打开的入口阀104填充。当第一容器(鼓风罐)103充满时，入口阀104和排气阀106关闭。现在传输空气阀107和出口阀105打开，并且催化剂沿管道(导管)108朝向接收容器1传输。接收容器1具有出口阀16。接收容器1具有出口，由此传输气体通过压缩孔104从容器1排放。因此颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流，第一流含有相对较高比例的颗粒物质(催化剂)，该颗粒物质保留在接收容器中，第二流含有的颗粒物质与气体的比例相对较低，该第二流通过孔104和阀112排放。当接收容器1填满时，锁定漏斗2中的压力与接收容器1的压力相等，并且催化剂通过出口阀16从接收容器1传输到锁定漏斗2中。然后阀16关闭，并且在将催化剂通过漏斗8、斜道9和软管10排放进反应器13中之前，锁定漏斗2达到大气压。

Claims (46)

1.一种用于控制颗粒物质速度的设备，在负压力下所述颗粒物质在气流内沿导管从第一位置传输并进入位于第二位置的容器，所述设备被配置为位于或邻近所述导管的排放端，所述设备包括用于将颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流的器件以及用于限制所述第二流中的气流的器件，所述第一流含有的颗粒物质与气体的比例相对较高，所述第二流含有的颗粒物质与气体的比例相对较低。
2.如权利要求1所述的设备，其中用于限制气流的所述器件是流动限制孔。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述孔在环形孔板内。
4.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述设备被配置为在所述第二容器中的绝对压力为约1/2到约1/3巴时操作。
5.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述设备位于接收容器的传输气体出口的流动路径中。
6.如权利要求5所述的设备，包括可操作用来控制传输气体通过所述出口的流动的阀。
7.如权利要求6所述的设备，进一步包括探测器件，所述探测器件可操作用来确定所述第二容器中的颗粒物质的高度何时达到预定高度，并且当达到所述预定高度时，所述阀可操作用来防止传输的颗粒物质流进所述第二容器。
8.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述颗粒物质为粒状物质。
9.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述颗粒物质为易碎的颗粒物质。
10.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述颗粒物质选自结晶糖、皂粉、塑料颗粒、催化剂以及类似的易碎物质。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述颗粒物质为催化剂。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述催化剂用在炼油厂反应器中。
13.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述第二流中的颗粒物质的含量最小。
14.如任意一项前述权利要求所述的设备，其中所述第二流直接或间接地排到大气中。
15.用于在负压力下、在气流内将颗粒物质从第一位置传输至第二位置的装置，所述装置包括：导管，用于将所述颗粒物质从所述第一位置传输至所述第二位置；接收容器，位于所述第二位置，用于接收所述颗粒物质；以及位于所述导管的排放端或邻近所述导管的排放端的设备，所述设备包括用于将颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流的器件以及用于限制所述第二流中的气流的器件，所述第一流含有的颗粒物质与气体的比例相对较高，所述第二流含有的颗粒物质与气体的比例相对较低。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述导管的直径沿所述导管的长度增加。
17.如权利要求16所述的装置，其中直径的所述增加是递增的。
18.如权利要求15至17中的任意一项所述的装置，其中所述装置进一步包括用于在所述装置中产生真空的真空发生器件。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述真空发生器件在所述接收容器中产生真空。
20.如权利要求15至19中的任意一项所述的装置，其中用于限制气流的所述器件是流动限制孔。
21.如权利要求20所述的装置，其中所述孔在环形孔板内。
22.如权利要求15至21中的任意一项所述的装置，其中所述接收容器中的操作压力为约1/2到约1/3巴的绝对压力。
23.如权利要求15至22中的任意一项所述的装置，其中所述设备位于所述接收容器的传输气体出口的流动路径中。
24.如权利要求23所述的装置，其中所述设备包括或进一步包括可操作用来控制传输气体通过所述出口的流动的阀。
25.如权利要求15至24中的任意一项所述的装置，进一步包括探测器件，所述探测器件可操作用来确定所述接收容器中的颗粒物质的高度何时达到预定高度。
26.如权利要求24所述的装置，进一步包括探测器件，所述探测器件可操作用来确定所述接收容器中的颗粒物质的高度何时达到预定高度，并且当达到所述预定高度时，所述阀可操作用来防止传输的颗粒物质流进所述第二容器。
27.如权利要求15至26中的任意一项所述的装置，其中所述颗粒物质为粒状物质。
28.如权利要求15至27中的任意一项所述的装置，其中所述颗粒物质为易碎的颗粒物质。
29.如权利要求15至28中的任意一项所述的装置，其中所述颗粒物质选自结晶糖、皂粉、塑料颗粒、催化剂以及类似的易碎物质。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述颗粒物质为催化剂。
31.如权利要求29所述的装置，其中所述催化剂用在炼油厂反应器中。
32.如权利要求15至31中的任意一项所述的装置，其中所述第二流中的颗粒物质的含量最小。
33.如权利要求15至32中的任意一项所述的装置，其中所述第二流直接或间接地排到大气中。
34.如权利要求18或19所述的装置，其中所述设备包括可变流动控制器件，并且所述装置进一步包括位于所述真空发生器件的排放侧的气流速度计，由此通过响应于由所述气流速度计测量的气流来调节所述可变流动控制器件，从而可操作地维持大气压下的预定量气流进入所述导管。
35.如权利要求15至34中的任意一项所述的装置，进一步包括位于所述第一位置的第一容器，所述颗粒物质最初包含在所述第一容器内。
36.如权利要求35所述的装置，其中所述第一容器为炼油厂反应器。
37.如权利要求15至36中的任意一项所述的装置，其中所述接收容器为旋风分离器或漏斗。
38.如权利要求15至37中的任意一项所述的装置，进一步包括位于所述接收容器下游的其它压力容器(优选为锁定漏斗)，由此颗粒物质能够从所述接收容器输送进所述其它压力容器中，而不需要调节所述接收容器中的压力。
39.如权利要求15所述的装置，包括如权利要求1至14中的任意一项所述的设备。
40.一种用于控制颗粒物质的流动速度的方法，所述颗粒物质在沿设置在两个容器之间的传输导管的传输气体内，所述方法包括在所述传输导管的排放端设置设备，其中所述设备包括用于将颗粒物质和气体的流分为第一流和第二流的器件以及用于限制在所述第二流中的气流的器件，所述第一流和所述第二流含有的颗粒物质与气体的比例分别相对较高和相对较低。
41.一种用于通过传输导管在第一和第二容器之间传输在气流内的颗粒物质、并且用于控制所述气流通过所述导管的流速的方法，所述方法包括以下步骤：
a)在所述传输导管的排放端设置如权利要求1至14中的任意一项所述的设备；
b)在所述导管内产生正或负压力系统以传输所述颗粒物质。
42.如权利要求41所述的方法，其中所述颗粒物质在正压力系统内从密集流动罐、Iso-Veyor、回转阀或公路/铁路油槽车传输到炼油厂反应器中。
43.如权利要求41所述的方法，其中所述颗粒物质在负压力系统内从炼油厂反应器传输至漏斗或旋风分离器。
44.如权利要求40至43中的任意一项所述的方法，其中所述颗粒物质为催化剂。
45.如权利要求40至44中的任意一项所述的方法，其中所述设备位于炼油厂反应器的上方。
46.一种基本如在上文中参照附图所描述的设备、装置或方法。
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