CN108371929A - 一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备和方法，设备包括：催化剂罐，其上端开设有进料口，其底壁上开设有下料口；向催化剂罐内输入催化剂颗粒的催化剂进料管，催化剂进料管竖直穿过进料口并与催化剂罐固定连接，催化剂进料管的下端位于催化剂罐内并与催化剂罐的底壁之间预留出进料间隙；催化剂进料管与下料口错位布置；催化剂下料管，催化剂下料管的一端固定在催化剂罐的底壁外侧面上且与下料口对应布置并连通；输送装置，输送装置安装在催化剂罐上并将催化剂罐内的催化剂颗粒输送至下料口处。本发明可利用固体颗粒堆积休止角的特点，实现催化剂颗粒进料和出料的连续错心流动，可连续精确控制催化剂颗粒的流量。

Description

一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备和方法
技术领域
本发明涉及石油化工科研设备技术领域，具体涉及一种用于石油化工中小型实验设备移动床反应器的固体催化剂进料的设备和方法。
背景技术
在石油化工装置上进行产品加工时，移动床反应器是一种重要的方式。流体和固体颗粒催化剂同时进入反应器，它们相互接触进行反应，同时催化剂颗粒进行移动，这种反应床层称为移动床。
目前用在移动床反应器的固体催化剂流动控制器，主要采用双阀间歇控制方法和静态催化剂模拟移动床的控制方法。
双阀间歇控制方法有许多不足，这种方法只能用于手动，只能是间歇，只能是常压，而且阀的使用寿命很短，最长只能使用一周，更换频率太高。
静态催化剂模拟移动床的控制方法也有很多不足，这种控制方式催化剂并不是实际意义上的移动床，只是做成模拟移动。而且只能是常压操作，且阀门更换频率也很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备和方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，包括：
催化剂罐，其上端开设有进料口，其底壁上开设有下料口；
向所述催化剂罐内输入催化剂颗粒的催化剂进料管，所述催化剂进料管竖直穿过所述进料口并与所述催化剂罐固定连接，所述催化剂进料管的下端位于所述催化剂罐内并与所述催化剂罐的底壁之间预留出进料间隙；所述催化剂进料管与所述下料口错位布置；
催化剂下料管，所述催化剂下料管的一端固定在所述催化剂罐的底壁外侧面上且与所述下料口对应布置并连通；
输送装置，所述输送装置安装在所述催化剂罐上并将所述催化剂罐内的催化剂颗粒输送至所述下料口处。
本发明的有益效果是：本发明通过将催化剂进料管和下料口错位布置，并通过输送装置将通过催化剂进料管输入到催化剂罐内的催化剂颗粒输送至下料口处，可利用固体颗粒堆积休止角的特点，实现催化剂颗粒进料和出料的连续错心流动，可连续精确控制催化剂颗粒的流量。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述输送装置包括：
电机，所述电机安装在所述催化剂罐上，所述电机的输出轴竖直布置在所述催化剂罐内；
叶轮，所述叶轮安装在所述电机的输出轴上，所述叶轮位于所述进料间隙一侧，且一部分位于所述下料口的上方；所述叶轮转动并将所述催化剂颗粒推动至所述下料口处。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置电机和叶轮配合实现催化剂颗粒的传送，催化剂颗粒移动时的控制不随催化剂颗粒的大小和硬度的变化而改变。
进一步，所述催化剂颗粒沿所述催化剂进料管排放至所述进料间隙内并形成催化剂颗粒堆，所述叶轮在所述催化剂颗粒堆的休止处转动来带动所述催化剂颗粒在所述催化剂进料管和催化剂下料管中的错心流动。
采用上述进一步方案的有益效果是：将叶轮在催化剂颗粒堆的休止处转动，可实现连续进料和下料。
进一步，所述叶轮与所述催化剂颗粒为软接触。
采用上述进一步方案的有益效果是：将叶轮与催化剂颗粒之间设置为软接触，避免叶轮在转动过程中出现硬性挤压，防止损坏叶轮和破坏催化剂颗粒的形态。
进一步，所述叶轮与所述催化剂罐的底壁之间预留有空隙。
采用上述进一步方案的有益效果是：将叶轮与催化剂罐的底壁之间预留出空隙，避免叶轮在转动过程中与催化剂罐之间出现碰撞。
进一步，所述叶轮弹性连接在所述输出轴上。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过将叶轮弹性连接在输出轴上，当叶轮在旋转时，可以自由地上下弹性微动，避免空隙中卡有催化剂颗粒时出现卡死的情况。
进一步，所述叶轮通过弹簧弹性连接在所述输出轴上。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用弹簧将叶轮弹性连接在输出轴上，结构更加简单，容易实现，而且也方便更换。
进一步，所述电机为磁力电机。
进一步，所述催化剂罐为圆柱型腔体。
采用上述进一步方案的有益效果是：将催化剂罐设置为圆柱型腔体结构，避免催化剂罐的角落遗留催化剂颗粒，方便清理，也避免破坏催化剂颗粒堆的休止角。
一种采用上述设备进行进料的方法，包括以下步骤：
S1，催化剂颗粒经过催化剂进料管输送至所述催化剂罐内，并堆积在所述进料间隙内；
S2，输送装置将进料间隙内的催化剂颗粒输送至下料口处；
S3，催化剂颗粒通过下料口进入催化剂下料管进行下料。
本发明的有益效果是：本发明的方法，利用固体颗粒堆积休止角的特点，实现催化剂颗粒进料和出料的连续错心流动，可连续精确控制催化剂颗粒的流量。
附图说明
图1为本发明设备的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、催化剂罐；11、进料口；12、下料口；13、空隙；2、催化剂进料管；3、催化剂下料管；4、电机；41、输出轴；5、叶轮；6、催化剂颗粒；7、弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
如图1所示，一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，包括：
催化剂罐1，其上端开设有进料口11，其底壁上开设有下料口12；
向所述催化剂罐1内输入催化剂颗粒的催化剂进料管2，所述催化剂进料管2竖直穿过所述进料口11并与所述催化剂罐1固定连接，所述催化剂进料管2的下端位于所述催化剂罐1内并与所述催化剂罐1的底壁之间预留出进料间隙；所述催化剂进料管2与所述下料口12错位布置；
催化剂下料管3，所述催化剂下料管3的一端固定在所述催化剂罐1的底壁外侧面上且与所述下料口12对应布置并连通；
输送装置，所述输送装置安装在所述催化剂罐1上并将所述催化剂罐1内的催化剂颗粒输送至所述下料口12处。
本实施例的通过将催化剂进料管和下料口错位布置，并通过输送装置将通过催化剂进料管输入到催化剂罐内的催化剂颗粒输送至下料口处，可利用固体颗粒堆积休止角的特点，实现催化剂颗粒进料和出料的连续错心流动，可通过控制输送装置的输送快慢连续精确控制催化剂颗粒的流量。
如图1所示，本实施例的所述输送装置的结构只要满足将催化剂罐内的催化剂颗粒从进料间隙输送至下料口处即可，例如，可采用推杆式结构等。
本实施例优选的输送装置包括：
电机4，所述电机4安装在所述催化剂罐1上，所述电机4的输出轴41竖直布置在所述催化剂罐1内；
叶轮5，所述叶轮5安装在所述电机4的输出轴41上，所述叶轮5位于所述进料间隙一侧，且一部分位于所述下料口12的上方；所述叶轮5转动并将所述催化剂颗粒推动至所述下料口12处。实际上，所述叶轮5与所述输出轴41同轴固定连接，也就是说叶轮5旋转的轴线与输出轴同轴，输出轴固定在所述叶轮的中心位置。
输送装置通过设置电机和叶轮配合实现催化剂颗粒的传送，可通过控制电机的转速控制叶轮的转速，进而控制叶轮向催化剂下料管内输入催化剂颗粒的速度，催化剂颗粒移动时的控制不随催化剂颗粒的大小和硬度的变化而改变。
如图1所示，本实施例的所述催化剂颗粒沿所述催化剂进料管2排放至所述进料间隙内并形成催化剂颗粒堆，所述叶轮5在所述催化剂颗粒堆的休止处转动来带动所述催化剂颗粒在所述催化剂进料管2和催化剂下料管3中的错心流动。所述休止处实际上是催化剂颗粒堆形成休止角的位置处，可将叶轮伸入到催化剂颗粒堆内一部分，将叶轮在催化剂颗粒堆的休止处转动，可实现连续进料和下料。
本实施例的所述叶轮5与所述催化剂颗粒为软接触，叶轮为有下表面固定有扇叶的轮盘，轮盘与电机的输出轴垂直固定连接并水平布置。可在扇叶上安装柔性材质制成的叶片，柔性材质可选为橡胶等，当叶片与催化剂颗粒接触时，可根据阻力适当变形，避免硬推而对催化剂颗粒造成挤压。将叶轮与催化剂颗粒之间设置为软接触，避免叶轮在转动过程中出现硬性挤压，防止损坏叶轮和破坏催化剂颗粒的形态。
如图1所示，本实施例的所述叶轮5与所述催化剂罐1的底壁之间预留有空隙13。该空隙的宽度可小于催化剂颗粒的粒径，避免催化剂颗粒堵塞在叶轮与催化剂罐底壁之间；将叶轮与催化剂罐的底壁之间预留出空隙，避免叶轮在转动过程中与催化剂罐之间出现碰撞。
本实施例将所述叶轮5弹性连接在所述输出轴41上。通过将叶轮弹性连接在输出轴上，当叶轮在旋转时，可以自由的上下弹性微动，避免空隙中卡有催化剂颗粒时出现卡死的情况。
本实施例优选将所述叶轮5通过弹簧7弹性连接在所述输出轴41上。通过采用弹簧将叶轮弹性连接在输出轴上，结构更加简单，容易实现，而且也方便更换。具体的，弹簧7的两端分别固定在所述输出轴41的端部和叶轮5的中心，输出轴41通过弹簧7带动叶轮转动，当叶轮旋转时，可以自由的上下弹性微动，避免空隙中卡有催化剂颗粒时出现卡死的情况。
本实施例的所述电机4为磁力电机。
本实施例的所述催化剂罐1为圆柱型腔体。将催化剂罐设置为圆柱型腔体结构，避免催化剂罐的角落遗留催化剂颗粒，方便清理，也避免破坏催化剂颗粒堆的休止角。
本实施例的设备可用于任何移动床反应，本实施例的设备可通过控制电机的转速对催化剂颗粒的流速进行控制。现对电机设定三个恒定转速，分别为转速A、转速B和转速C，对三个恒定转速下的催化剂颗粒在催化剂下料管中的流量进行标定。表1和表2分别给出了电机在转速A和转速C下的催化剂颗粒每分钟的流量，并分别对表1和表2的流量数据模拟形成了线性回归方程。电机在转速B下的催化剂流量数据未列出，但对该流量数据模拟出了线性回归方程。电机在转速A、转速B和转速C下的线性回归方程分别为Y1＝4.423t+2*10-12，Y2＝2.211t-7*10-13，Y3＝0.3687t-2*10-13(Y-流量，克；t-时间，分)，均方差R2均为1；三条曲线线性度都非常好，不同转速下，催化剂颗粒的流量非常稳定，平均偏差为10-12克/分。
表1催化剂流量计量表(系列1)
时间 剂流量 时间 剂流量 时间 剂流量
分 克 分 克 分 克
1 4.423 401 1773.623 701 3100.523
2 8.846 402 1778.046 702 3104.946
3 13.269 403 1782.469 703 3109.369
4 17.692 404 1786.892 704 3113.792
5 22.115 405 1791.315 705 3118.215
6 26.538 406 1795.738 706 3122.638
7 30.961 407 1800.161 707 3127.061
8 35.384 408 1804.584 708 3131.484
9 39.807 409 1809.007 709 3135.907
10 44.23 410 1813.43 710 3140.33
11 48.653 411 1817.853 711 3144.753
12 53.076 412 1822.276 712 3149.176
13 57.499 413 1826.699 713 3153.599
14 61.922 414 1831.122 714 3158.022
15 66.345 415 1835.545 715 3162.445
16 70.768 416 1839.968 716 3166.868
17 75.191 417 1844.391 717 3171.291
18 79.614 418 1848.814 718 3175.714
19 84.037 419 1853.237 719 3180.137
20 88.46 420 1857.660 720 3184.560
(注：催化剂粒径：2毫米，催化剂流率：4.423/分)
表2催化剂流量计量表(系列3)
(注：催化剂粒径：2毫米，催化剂流率：0.3687/分)
因此，本实施例的用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，可通过调整电机的转数可实现催化剂颗粒流速的稳定，可连续精确控制催化剂颗粒的流量。
实施例2
一种采用上述设备进行进料的方法，包括以下步骤：
S1，催化剂颗粒经过催化剂进料管输送至所述催化剂罐内，并堆积在所述进料间隙内；
S2，输送装置将进料间隙内的催化剂颗粒输送至下料口处；
S3，催化剂颗粒通过下料口进入催化剂下料管进行下料。
本实施例的方法，利用固体颗粒堆积休止角的特点，实现催化剂颗粒进料和出料的连续错心流动，可连续精确控制催化剂颗粒的流量。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，包括：
催化剂罐，其上端开设有进料口，其底壁上开设有下料口；
向所述催化剂罐内输入催化剂颗粒的催化剂进料管，所述催化剂进料管竖直穿过所述进料口并与所述催化剂罐固定连接，所述催化剂进料管的下端位于所述催化剂罐内并与所述催化剂罐的底壁之间预留出进料间隙；所述催化剂进料管与所述下料口错位布置；
催化剂下料管，所述催化剂下料管的一端固定在所述催化剂罐的底壁外侧面上且与所述下料口对应布置并连通；
输送装置，所述输送装置安装在所述催化剂罐上并将所述催化剂罐内的催化剂颗粒输送至所述下料口处。
2.根据权利要求1所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述输送装置包括：
电机，所述电机安装在所述催化剂罐上，所述电机的输出轴竖直布置在所述催化剂罐内；
叶轮，所述叶轮安装在所述电机的输出轴上，所述叶轮位于所述进料间隙一侧，且一部分位于所述下料口的上方；所述叶轮转动并将所述催化剂颗粒推动至所述下料口处。
3.根据权利要求2所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述催化剂颗粒沿所述催化剂进料管排放至所述进料间隙内并形成催化剂颗粒堆，所述叶轮在所述催化剂颗粒堆的休止处转动来带动所述催化剂颗粒在所述催化剂进料管和催化剂下料管中的错心流动。
4.根据权利要求2所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述叶轮与所述催化剂颗粒为软接触。
5.根据权利要求2所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述叶轮与所述催化剂罐的底壁之间预留有空隙。
6.根据权利要求2所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述叶轮弹性连接在所述输出轴上。
7.根据权利要求2所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述叶轮通过弹簧弹性连接在所述输出轴上。
8.根据权利要求2所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述电机为磁力电机。
9.根据权利要求1所述一种用于移动床反应器固体催化剂进料的设备，其特征在于，所述催化剂罐为圆柱型腔体。
10.一种采用权利要求1至9任一项所述设备进行进料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，催化剂颗粒经过催化剂进料管输送至所述催化剂罐内，并堆积在所述进料间隙内；
S2，输送装置将进料间隙内的催化剂颗粒输送至下料口处；
S3，催化剂颗粒通过下料口进入催化剂下料管进行下料。
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