CN103349945B - 一种移动式催化剂加料装置及其加料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式催化剂加料装置及其加料方法，该装置结构简单，操作方便，流化罐及提升座等主要部件采用特殊结构，体积小，重量轻，可方便移动。使用该装置补剂时，方法易于掌握，补剂成本低、效率高。本发明所述装置及加剂方法实用性广，对中试或小试装置的场地空间和条件没有特殊要求，连接简单，拆卸方便，可以用于中试或小试流化床催化剂的加剂或补剂过程。

Description

一种移动式催化剂加料装置及其加料方法

技术领域

本发明属于流化床附属设备技术领域，涉及一种加料装置，尤其是一种移动式催化剂加料装置及其加料方法。

背景技术

在新型能源化工开发、特别是煤化工新技术的研发过程中，流化床工艺得到了广泛的应用。其中粉体催化剂是参与反应的重要物料，各种催化剂输送设备广泛应用于中试现场，用于补充催化剂消耗的输送设备一般称为加剂罐。在流化床工艺中，微球催化剂在高速气流携带下在反应器和再生器间连续流动，从而实现反应和再生过程的连续进行。由于颗粒之间以及颗粒和器壁之间存在剧烈的摩擦和碰撞作用，反应系统内的不同部位也存在着温度急剧变化和水汽以及反应气等对催化剂的作用，催化剂微球会被磨损，粒度变细。通常通过装置内的旋风分离系统可以实现大于10μm颗粒的回收，而更小的颗粒由于无法被旋风分离装置分离所回收利用，直接随气流带出装置，由此引起流化床装置催化剂的损耗。此种损耗需要通过定期补充催化剂来保障装置内的催化剂平衡。因此在流化床中试装置的补剂是正常的和必须的。

例如，在某300吨/年进料的流化床装置随着装置的运行，一方面，催化剂总藏量不断减少，限制了装置的连续运行时间；另一方面，特别是催化剂的粒度中位径不断变大，导致反应指标不断变差。为此，每隔30-50个小时，需向600-630℃运行的再生器中补剂，每次补剂约10Kg左右。

专利CN232065Y公布的一种催化剂自动加料装置，由一球形阀门与一旋转式气缸连接组成，但其仅适用于化工工业设备或实验室中含固体颗粒的液体的小流量连续加料，对气体介质中催化剂的加料不适用。CN102631870A公布的催化剂自动加料装置及加料方法，主要用于石油炼制与石油化工领域的FCC过程，解决了工业催化剂连续补剂的问题，向目的容器输送高温催化剂的问题。但此装置结构较复杂，而且都需程序计量及控制，配套设施较多，操作环节繁杂，成本较高，且不易移动，对中试等装置的灵活补剂适用性不强。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种移动式催化剂加料装置及其加料方法，该加剂装置结构简单，操作方便，该方法补剂数量灵活，催化剂损耗少、彻底，是在不影响装置运行的情况下，实现催化剂的在线补剂或加剂。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种移动式催化剂加料装置，包括加剂漏斗、流化贮罐、控制球阀、下送管线、小提升座、提升管线、联接球阀、放空管线、压力表、视窗和流量控制面板；所述加剂漏斗安装在流化贮罐的上端进口处，流化贮罐的上端还连接有放空管线以及压力表，流化贮罐的下端通过下送管线连接至小提升座内，所述控制球阀安装在下送管线上，小提升座的上端连接视窗，所述视窗的上端连接有提升管线以及联接球阀；所述流量控制板通过耐压塑料软管分别与小提升座下端的提升风口、流化贮罐下端的主流化风口、松动风口以及连接压力表管道上的反吹风口连接；所述主流化风口安装在流化贮罐下部的锥体部位；所述松动风口安装在下送管线的上、且靠近流化贮罐锥体下端的部位；所述反吹风口安装在压力表前的连接管道上。

上述放空管线上设置有放空阀。

上述压力表与流化贮罐之间的管线上设置有阀门。

上述加剂漏斗的下端出料管上设置有阀门。

上述流化贮罐的直径为300-600mm，底部锥角在90-120度。

上述小提升座采用圆柱加圆锥形的双腔室结构，其中圆柱直径20-50mm，圆锥角度30-90度。

上述提升风口、主流化风口、松动风口、反吹风口上均设置有控制阀门。

本发明还提出一种基于上述移动式催化剂加料装置的加料方法，包括以下步骤：

1）称重

在计量秤上称取待加催化剂；

2）加剂

加剂前，微开主流化风口、松动风口、反吹风口、提升风口的阀门、反吹风各0.1-0.3m³/h，放空管线的阀门开1/3，通过加剂漏斗向流化贮罐内加剂；

3）加压

加剂后，关放空管线的阀门，向流化贮罐充压到比待加剂装置或容器的压力高出0.02-0.04MPa，主流化风口为0.5-1.0m³/h，所述松动风口及反吹风口反吹风各0.1-0.3m³/h；

4）输送

开启控制球阀，同时开启主流化风口、松动风口各0.1-0.5m³/h，提升风0.5-1.5m³/h；最后开启与待加剂装置或容器连接的联接球阀；催化剂输送情况由视窗观察；若流化贮罐内压力降到与待加剂装置或容器的压力相同，则已输完；

5）卸压

补剂结束，关闭控制球阀及联接球阀，开启放空管线的阀门，流化贮罐卸压至常压，加料完成。

进一步，以上在线加剂或补剂，操作压力0.1-0.4MPa，输送介质为压缩空气或氮气，压力为0.4-0.6MPa。

本发明具有以下有益效果：

1、该装置结构简单，输送催化剂时易于操作；

2、每次加剂量灵活可调；

3、本发明在中试装置运行期间，不用停装置，可实现热态情况下的加剂，可节约时间，缩短试验的周期；

4、本发明的装置重量轻，不超过30公斤，且易于移动，可实现给不同反应器或容器的输送；

5、本发明使用特制的提升座，体积小，竖直输送距离6-20米；

6、本发明加剂粒度范围宽，适用性强，可在5-500μm波动；

7、本发明的装置出口设置在容器下端，加剂完全、彻底、干净，无浪费；

8、本发明的装置出口设置法兰与被输送容器连接，避免焊接，易于拆卸和维护；

9、本发明装置的使用，取消了原来冷态加剂时所需的登高和起吊作业，既避免了催化剂跑损，也改善了作业环境，减轻了劳动量。

10、该装置输送催化剂时，消耗的公用工程（氮气或压缩空气）少，效率高，可大大节约成本。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明小提升座5结构示意图。

其中：1为加剂漏斗；2为流化贮罐；3为控制球阀；4为下送管线；5为小提升座；6为提升管线；7为联接球阀；8为放空管线；9为压力表；10为视窗；11为流量控制面板；12为主流化风口；13为松动风口；14为反吹风口；15为提升风口。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。专利实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另有定义或者说明，本文中所用专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。

参见图1，本发明移动式催化剂加料装置，包括加剂漏斗1、流化贮罐2、控制球阀3、下送管线4、小提升座5、提升管线6、联接球阀7、放空管线8、压力表9、视窗10和流量控制面板11。其中加剂漏斗1安装在流化贮罐2的上端进口处，流化贮罐2的上端还连接有放空管线8以及压力表9，流化贮罐2的下端通过下送管线4连接至小提升座5内，所述控制球阀3安装在下送管线4上，小提升座5的上端连接视窗10，所述视窗10的上端连接有提升管线6以及联接球阀7，联接球阀7的后端管线通过法兰连接待加剂装置或容器；本发明的流量控制板11如图1所示，其具有一个总进风口，然后有多个并联流量可控的出风口，流量控制板11的多个出风口通过耐压塑料软管分别与小提升座5下端的提升风口15、流化贮罐2下端的主流化风口12、松动风口13以及连接压力表9管道上的反吹风口14连接；主流化风口12安装在流化贮罐2下部的锥体部位；松动风口13安装在下送管线4的上、且靠近流化贮罐2锥体下端的部位；反吹风口14安装在压力表9前的连接管道上。所述提升风口15、主流化风口12、松动风口13、反吹风口14上均设置有控制阀门。

进一步的，在放空管线8上设置有用以打开或关闭放空管线8的放空阀。并且，在压力表9与流化贮罐2之间的管线上设置有阀门，反吹风口14安装在该阀门的下端。加剂漏斗1的下端出料管上设置用以控制物料下行的阀门。

参见图2：本发明的小提升座5采用圆柱加圆锥形双腔室结构，上部为圆锥形腔室，下部为圆柱形腔体，提升风口的管子由下端圆柱形腔体伸入至圆锥形腔体内，

在本发明的最佳实施例中，流化贮罐2的直径为300-600mm，底部锥角在90-120度。小提升座5的圆柱直径为20-50mm，圆锥角度为30-90度。

基于以上移动式催化剂加料装置，本发明提出一种加料方法，具体包括以下步骤：

1）称重

在计量秤上称取待加催化剂；

2）加剂

加剂前，微开主流化风口12、松动风口13、反吹风口14、提升风口15的阀门、反吹风各0.1-0.3m³/h，放空管线8的阀门开1/3，通过加剂漏斗1向流化贮罐2内加剂；

3）加压

加剂后，关放空管线8的阀门，向流化贮罐2充压到比待加剂装置或容器的压力高出0.02-0.04MPa，主流化风口12为0.5-1.0m³/h，所述松动风口13及反吹风口14反吹风各0.1-0.3m³/h；

4）输送

开启控制球阀3，同时开启主流化风口12、松动风口13各0.1-0.5m³/h，提升风0.5-1.5m³/h；最后开启与待加剂装置或容器连接的联接球阀7；催化剂输送情况由视窗10观察；若流化贮罐2内压力降到与待加剂装置或容器的压力相同，则已输完；

5）卸压

补剂结束，关闭控制球阀3及联接球阀7，开启放空管线8的阀门，流化贮罐2卸压至常压，加料完成。

以上在线加剂或补剂，操作压力0.1-0.4MPa，输送介质为压缩空气或氮气，压力为0.4-0.6MPa。

实施例1

向某中试装置再生器加剂，加剂口标高10m，再生器状态：常压，常温，欲加剂20公斤，催化剂中位径76-78μm。加剂罐位于地面。主要操作过程：①在计量秤上称取待加催化剂20公斤；②关闭控制球阀3，微开主流化风口12、压力表反吹风口14反吹风各0.1m³/h，放空管线8的阀门开度1/3，通过漏斗向流化贮罐2内加剂；③关放空管线8阀门，开主流化风口12为0.8m³/h，松动风口13及压力表反吹风口14各0.1m³/h，向流化贮罐2充压，直至0.10-0.15MPa为止；④开启控制球阀3，同时保持松动风口13为0.1m³/h，提升风风口15为0.3m³/h；最后开启与装置的联接球阀7；⑤由视窗10观察催化剂输送情况，同时流化贮罐2内压力逐渐形降低，直至与再生器压力平衡，表明罐内催化剂已输完毕；⑥关闭控制球阀3及联接球阀7，开启放空管线8的阀门，流化贮罐2卸压至常压。

加剂平均辅助时间为2分钟，输送时间1分钟，全部加完耗时3-4分钟，比原人工加剂节约至少1小时。

实施例2

向某中试装置再生器加剂，加剂口标高12m，再生器状态：常压，常温，欲加剂120公斤，催化剂中位径76-78μm。加剂罐位于地面。主要操作过程：①在计量秤上称取待加催化剂40公斤；②关闭控制球阀3，微开主风（开启主流化风口12阀门）、压力表反吹风（开启反吹风口14）各0.1m³/h，放空管线8的阀门开度1/3，通过漏斗向流化贮罐2内加剂；③关放空管线阀8阀门，开主风为1.0m³/h，松动风（通过开启松动风口13实现）及压力表反吹风各0.1m³/h，向流化贮罐2充压，直至0.10-0.15MPa为止；④开启控制球阀3，同时保持松动风为0.1m³/h，提升风（通过开启提升风口15实现）为0.5m³/h；最后开启与装置的联接球阀7；⑤由视镜观察催化剂输送情况，同时流化贮罐2内压力逐渐形降低，直至与再生器压力平衡，表明罐内催化剂已输完毕；⑥关闭控制球阀3及联接球阀7，开启放空管线8，流化贮罐2卸压至常压⑦重复①～⑥步骤，直至120公斤催化剂全部加完。

每次加剂平均辅助时间为3分钟，输送时间1分钟，全部加完耗时12分钟，比原人工加剂节约至少3小时。

实施例3

某中试装置连续运行50小时后，反应器催化剂粒度发生变化，原料转化率有所降低，为维持反应指标，欲向中试装置再生器补剂10公斤，催化剂中位径36-38μm。再生器加剂口标高10m，再生器状态：压力0.10MPa，620℃，欲补剂10公斤。加剂罐位于地面。主要操作过程：①在计量秤上称取待加催化剂10公斤；②关闭控制球阀3，微开主风12、压力表反吹风14各0.1m³/h，放空管线（阀）8开度1/3，通过漏斗向流化贮罐2内加剂；③关放空管线阀8，开主风12为0.5m³/h，松动13及压力表反吹各0.1m³/h，向流化贮罐2充压，直至0.20MPa为止；④开启控制球阀3，同时调节松动风13为0.1m³/h，提升风15为0.3m³/h；最后开启与装置的联接球阀7；⑤由视镜观察催化剂输送情况，同时流化贮罐2内压力逐渐形降低，直至与再生器压力平衡，为0.10MPa，表明罐内催化剂已输完毕；⑥关闭控制球阀3及联接球阀7，开启放空管线（阀）8，流化贮罐2卸压至常压。

加剂平均辅助时间为2分钟，输送时间1分钟，全部加完耗时3-4分钟，完成了热态情况下人工补剂无法实现的情况。补剂后，再生器藏量表显示增加10公斤。某原料转化率加剂前为16.2%，补剂后提高到18.4%，反应指标明显优化。

实施例4

由于某中试装置连续运行，总藏量降低，为维持装置运行，欲向中试装置再生器补剂15公斤，催化剂中位径72-76μm。加剂口标高10m，再生器状态：压力0.15MPa，620℃，加剂罐位于地面。主要操作过程：①在计量秤上称取待加催化剂15公斤；②关闭控制球阀3，微开主风12、压力表反吹风14各0.1m³/h，放空管线8开度1/3，通过漏斗向流化贮罐2内加剂；③关放空管线阀8，开主风12为0.8m³/h，松动13及压力表反吹14各0.15m³/h，向流化贮罐2充压，直至0.25MPa为止；④开启控制球阀3，同时开启松动13为0.15m³/h，提升风15为0.3m³/h；最后开启与装置的联接球阀7；⑤由视镜观察催化剂输送情况，同时流化贮罐2内压力逐渐形降低，直至与再生器压力平衡，为0.15MPa，表明罐内催化剂已输完毕；⑥关闭控制球阀3及联接球阀7，开启放空管线（阀）8，流化贮罐2卸压至常压。

加剂平均辅助时间为3分钟，输送时间1分钟，全部加完耗时4分钟，完成了热态情况下人工补剂无法实现的情况。补剂后，再生器藏量表显示增加15公斤。由于新鲜剂的加入，中试装置反再系统催化剂藏量恢复，可保证试验装置继续运行。

本发明公开了一种小型移动式催化剂加料装置及加料方法，该装置结构简单，操作方便，流化罐及提升座等主要部件采用特殊结构，体积小，重量轻，可方便移动。使用该装置补剂时，方法易于掌握，补剂成本低、效率高。本发明所述装置及加剂方法实用性广，对中试或小试装置的场地空间和条件没有特殊要求，连接简单，拆卸方便，可以用于中试或小试流化床催化剂的加剂或补剂过程。

Claims (2)

1.一种移动式催化剂加料装置的加料方法，其特征在于，所述移动式催化剂加料装置包括加剂漏斗(1)、流化贮罐(2)、控制球阀(3)、下送管线(4)、小提升座(5)、提升管线(6)、联接球阀(7)、放空管线(8)、压力表(9)、视窗(10)和流量控制面板(11)；所述加剂漏斗(1)安装在流化贮罐(2)的上端进口处，流化贮罐(2)的上端还连接有放空管线(8)以及压力表(9)，流化贮罐(2)的下端通过下送管线(4)连接至小提升座(5)内，所述控制球阀(3)安装在下送管线(4)上，小提升座(5)的上端连接视窗(10)，所述视窗(10)的上端连接有提升管线(6)以及联接球阀(7)；所述流量控制面板(11)通过耐压塑料软管分别与小提升座(5)下端的提升风口(15)、流化贮罐(2)下端的主流化风口(12)、松动风口(13)以及连接压力表(9)管道上的反吹风口(14)连接；所述主流化风口(12)安装在流化贮罐(2)下部的锥体部位；所述松动风口(13)安装在下送管线(4)的上、且靠近流化贮罐(2)锥体下端的部位；所述反吹风口(14)安装在压力表(9)前的连接管道上；所述流化贮罐(2)的直径为300-600mm，底部锥角在90-120度；所述放空管线(8)上设置有放空阀，所述压力表(9)与流化贮罐(2)之间的管线上设置有阀门，所述加剂漏斗(1)的下端出料管上设置有阀门，所述小提升座(5)采用圆柱加圆锥形的双腔室结构，其中圆柱直径20-50mm，圆锥角度30-90度，所述提升风口(15)、主流化风口(12)、松动风口(13)、反吹风口(14)上均设置有控制阀门；对于上述装置加料方法，包括以下步骤：

1)称重

在计量秤上称取待加催化剂；

2)加剂

加剂前，微开主流化风口(12)、松动风口(13)、反吹风口(14)、提升风口(15)的阀门、反吹风各0.1-0.3m³/h，放空管线(8)的阀门开1/3，通过加剂漏斗(1)向流化贮罐(2)内加剂；

3)加压

加剂后，关放空管线(8)的阀门，向流化贮罐(2)充压到比待加剂装置或容器的压力高出0.02-0.04MPa，主流化风口(12)为0.5-1.0m³/h，所述松动风口(13)及反吹风口(14)反吹风各0.1-0.3m³/h；

4)输送

开启控制球阀(3)，同时开启主流化风口(12)、松动风口(13)各0.1-0.5m³/h，提升风0.5-1.5m³/h；最后开启与待加剂装置或容器连接的联接球阀(7)；催化剂输送情况由视窗(10)观察；若流化贮罐(2)内压力降到与待加剂装置或容器的压力相同，则已输完；

5)卸压

补剂结束，关闭控制球阀(3)及联接球阀(7)，开启放空管线(8)的阀门，流化贮罐(2)卸压至常压，加料完成。

2.根据权利要求1所述的加料方法，其特征在于，在线加剂或补剂，操作压力0.1-0.4MPa，输送介质为压缩空气或氮气，压力为0.4-0.6MPa。