CN108940128B - 一种催化剂在氢氧环境间循环输送的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炼油及化工技术领域，提供一种催化剂在氢氧环境间循环输送的装置和方法，该装置包括：料斗，操作控制系统，氧气在线检测仪，氢气在线检测仪，料位计，料斗压力控制器，排放气压力控制器，惰性气体流量控制器，氢气调节阀，惰性气体调节阀和排放气调节阀，以及程控开关阀门A～H。该催化剂在氢氧环境间循环输送方法包括六个步序：1)自氢气环境向料斗装剂；2)惰性气体吹扫料斗内的氢气至安全浓度；3)自料斗向氧气环境排剂；4)自氧气环境向料斗装剂；5)惰性气体吹扫料斗内的氧气至安全浓度；6)自料斗向氢气环境排剂。本发明解决了催化剂在氢气与氧气环境间连续循环输送问题，保证催化剂在氢氧环境间输送过程安全可靠。

Description

一种催化剂在氢氧环境间循环输送的装置和方法

技术领域

本发明涉及炼油及化工技术领域，更具体地，涉及一种催化剂在氢氧环境间循环输送的装置和方法。

背景技术

在炼油及化工技术领域，存在氢气反应环境与氧气再生环境的情况。催化剂在两种环境之间的连续循环输送是保证工艺安全与正常操作的必要需求。

专利文件CN1686603A公开了一种催化剂逆压输送方法及装置，该装置及方法主要针对逆压输送过程，将固体颗粒从恒低压容器输送到一个恒高压容器，通过平衡阀、气密阀、放气和补气装置，控制中间容器的压力，以便装料和卸料，并未涉及氢气-氧气环境间催化剂传输问题，或其它互斥环境的输送问题。

专利文件CN2527562Y、CN102049223A、CN102837863A均提出了催化剂输送装置，但正如专利文件CN102049223A公开的气力输送催化剂在线加注装置及加注方法，是采用加注装置，通过注入高压氢气，抽吸催化剂颗粒进入喷射器，并在氢气流的带动下进入反应器，实现催化剂在线加注。如上专利文件均为向流化床或沸腾床等型式反应器中添加催化剂的方法和装置，并没有涉及在氢氧环境间循环输送催化剂的技术方案。

另外，专利文件CN205613659U公开了催化剂浆料输送换向装置，该装置适用于催化剂制备技术领域，其输送的载体为液体，并没有记载输送载体为气体的相关技术方案。

发明内容

本发明是针对现有催化剂在氢气与氧气环境间输送技术开发过程中存在的缺陷，提供一种催化剂在氢氧环境间循环输送的装置及方法，实现催化剂在氢气环境与氧气环境间的循环输送，保证输送工艺安全与正常操作。

为了实现上述目的，本发明提供一种催化剂在氢氧环境间循环输送的装置，该装置包括：

料斗，操作控制系统，料位计，氧气在线检测仪，氢气在线检测仪，料斗压力控制器，排放气压力控制器，惰性气体流量控制器，氢气调节阀，惰性气体调节阀和排放气调节阀，以及程控开关阀门A～H；

所述操作控制系统用于接受料位信号、料斗压力信号、排放气压力信号、氧气和氢气在线检测的浓度信号和惰性气体流量信号，并根据各步序控制调节阀和程控开关阀门的状态。

根据本发明提供的装置，优选地，所述料斗的顶部设有过滤器；所述过滤器优选为反冲洗过滤器。当料斗向氢气环境排剂时，氢气经过滤器滤芯上端进入料斗，可实现过滤器的自动反冲洗。

根据本发明提供的装置，所述操作控制系统分别与料位计、料斗压力控制器、排放气压力控制器、氧气在线检测仪、氢气在线检测仪和惰性气体流量控制器相连。根据工艺的苛刻程度，各程控开关阀门A～H可以为阀组。

催化剂输送管线与竖直方向夹角不大于45度，避免催化剂沉积导致输送困难。

本发明还提供一种利用上述装置实现催化剂在氢氧环境间循环输送的方法，所述催化剂在氢氧环境间循环输送的过程包括六个步序：

1)自氢气环境向料斗装剂；

2)惰性气体吹扫料斗内的氢气至安全浓度；

3)自料斗向氧气环境排剂；

4)自氧气环境向料斗装剂；

5)惰性气体吹扫料斗内的氧气至安全浓度；

6)自料斗向氢气环境排剂。

根据本发明提供的方法，优选地，步序1)中，开启程控开关阀门A，关闭其他程控开关阀门，催化剂流入料斗；料位计检测料位高度，并将料位信号传输至操作控制系统；达到预定高料位时，操作控制系统根据料位信号发出关闭程控开关阀门A的信号，停止装剂；

优选地，步序2)中，开启排放气调节阀、开启惰性气体调节阀和程控开关阀门G，排出料斗内的氢气、通入惰性气体吹扫料斗内的催化剂，当氢气在线检测仪反馈氢气浓度达到安全浓度，关闭程控开关阀门G和惰性气体调节阀；

优选地，步序3)中，开启程控开关阀门D，料位计检测料斗中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统；达到预定低料位时，操作控制系统根据料位信号发出关闭程控开关阀门D的信号，停止排剂；

优选地，步序4)中，开启程控开关阀门B，关闭其他程控开关阀门，催化剂流入料斗；料位计检测料斗中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统；达到预定高料位时，操作控制系统根据料位信号发出关闭程控开关阀门B的信号，停止装剂；

优选地，步序5)中，开启排放气调节阀、惰性气体调节阀和程控开关阀门G，通入惰性气体吹扫料斗内的催化剂，当氧气在线检测仪反馈氧气浓度达到安全浓度，关闭程控开关阀门G和惰性气体调节阀；

优选地，步序6)中，开启程控开关阀门C，料位计检测料斗中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统；达到预定低料位时，操作控制系统根据料位信号发出关闭程控开关阀门C的信号，停止排剂。

进一步优选地，所述排放气调节阀根据料斗压力控制器和排放气压力控制器的压力信号，调节阀门开度，保证料斗内压力稳步变化。

进一步优选地，所述的氢气调节阀调节自氢气环境向料斗装剂步序前和自料斗向氢气环境排剂步序前的料斗压力。

进一步优选地，所述料斗处于氢气环境、排剂步序时，打开程控开关阀门H，保持料斗内的催化剂处于流化状态；料斗处于惰性气体环境、排剂步序时，打开程控开关阀门G，保持料斗内的催化剂处于流化状态。

进一步优选地，当料斗向氢气环境排剂时，氢气经反冲洗过滤器滤芯上端进入料斗，进行自动反冲洗。

进一步优选地，在发生氢氧环境变化的每个步序开始前，操作控制系统根据氧气在线检测仪和氢气在线检测仪的浓度信号，确认料斗内的气体环境处于安全范围才能安全启动该步序。

上述各步序中，程控开关阀门A-H、调节阀都是在操作控制系统的控制下进行相应的开、关或开度调整。

步序1)首次启动前，料斗处于氢气环境，由料斗压力控制器控制料斗的压力略低于氢气环境的压力，避免料斗压力高于氢气环境的压力发生压力反串。

步序2)中，氢气安全浓度应低于氢气的爆炸极限下限，通常采用体积分数不大于0.5％，对于苛刻工艺可以进一步降低。在步序2)结束时，料斗处于惰性气体环境。

步序3)结束时料斗处于惰性气体环境；

步序4)结束时料斗处于氧气环境；

在步序5)中，氧气安全浓度通常采用体积分数不大于0.5％，对于苛刻工艺可以进一步降低，步序5)结束时料斗处于惰性气体环境；

步序6)结束时料斗处于氢气环境。

以上步序循环往复，实现催化剂在两种环境间的安全、循环输送。采用压力控制器控制相应的氢气或惰性气体调节阀调节料斗压力，保证压力安全，不发生压力反串和冲击。

本发明的技术方案带来的有益效果在于，解决了催化剂在氢气与氧气环境间连续循环输送问题；通过专用操作控制系统实现全自动化检测和控制，保证催化剂在氢氧环境间输送过程安全可靠；填补了石化行业中氢氧环境间催化剂输送技术的空白，在涉及氢氧环境间催化剂输送的工业过程中具有广阔应用前景。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明的流程示意图。

上述图中标号说明如下：

1-料斗；2-操作控制系统；3-氢气调节阀；4-惰性气体调节阀；5-排放气调节阀；6-料位计；7-料斗压力控制器；8-排放气压力控制器；9-氧气在线检测仪；10-氢气在线检测仪；11-惰性气体流量控制器；12～19-程控开关阀门A-H。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如附图1所示，催化剂在氢氧环境间循环输送通过六个步序完成，分别是：

1)自氢气环境向料斗1装剂；

2)惰性气体吹扫料斗1内的氢气至安全浓度；

3)自料斗1向氧气环境排剂；

4)自氧气环境向料斗1装剂；

5)惰性气体吹扫料斗1内的氧气至安全浓度；

6)自料斗1向氢气环境排剂。

具体地，

步序1)：自氢气环境向料斗1装剂步序中，在操作控制系统2的控制下，开启程控开关阀门A12，关闭其他程控开关阀门B 13～H 19，催化剂在重力的作用下流入料斗1；通过料位计6检测料位高度，并将料位信号传输至操作控制系统2；催化剂装填量达到预设料位高度后，操作系统2发出信号关闭程控开关阀门A 12，停止装催化剂。

本步序首次启动前，料斗1处于氢气环境，氢气调节阀3调节该步序中的料斗压力，由料斗压力控制器7控制料斗1的压力略低于氢气环境的压力，避免料斗1压力高于氢气环境的压力发生压力反串。

步序2)：氮气吹扫料斗1内的氢气至安全浓度步序中，在操作控制系统2的控制下，开启排放气调节阀5排出料斗1内的氢气，然后开启氮气调节阀4和程控开关阀门G 18，通入氮气吹扫料斗1内的催化剂，通过料斗压力控制器7将压力信号传输至操作控制系统2，操作控制系统2通过排放气压力控制器8控制排放气调节阀5的开度。

本步序中，采用氢气在线检测仪10检测料斗1出口气中氢气浓度，并将浓度信号反馈至操作控制系统2中；当氢气浓度达到安全浓度时，操作系统2关闭程控开关阀门G 18和氮气调节阀4；操作控制系统2通过氮气流量控制器11控制氮气调节阀4开度，调节氮气流量。

氢气安全浓度应低于氢气的爆炸极限下限，采用氢气体积分数不大于0.5％。

本步序结束时料斗1处于氮气环境。

步序3)：自料斗1向氧气环境排放催化剂步序中，在操作控制系统2的控制下，打开程控开关阀门G 18和氮气调节阀4，保持料斗1内的催化剂处于流化状态；开启程控开关阀门D 15，通过料位计6检测料斗1中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统2，达到预定低料位后，操作控制系统2发出信号关闭程控开关阀门D 15，停止排放催化剂。

本步序结束时料斗1处于氮气环境。

步序4)：自氧气环境向料斗1装填催化剂步序中，在操作控制系统2的控制下，开启程控开关阀门B 13，关闭其他程控开关阀门A 12、C 14-H 19，催化剂在重力的作用下流入料斗1，通过料位计6检测料位高度，并将料位信号传输至操作控制系统2；催化剂装填量达到预设料位高度后，操作系统2发出信号关闭程控开关阀门B 13，停止装催化剂。

本步序结束时料斗1处于氧气环境。

步序5)：氮气吹扫料斗1内的氧气至安全浓度步序中，在操作控制系统2的控制下，开启排放气调节阀5，开启氮气调节阀4和程控开关阀门G18，通入氮气吹扫料斗1内的催化剂，通过料斗压力控制器7将压力信号传输至操作控制系统2，操作控制系统2通过排放气压力控制器8控制排放气调节阀5的开度；采用氧气在线检测仪9检测料斗1出口气中氧气浓度，并将浓度信号反馈至操作控制系统2中。当氧气浓度达到安全浓度时，操作系统2关闭程控开关阀门G 18和氮气调节阀4；氧气安全浓度优选采用体积分数不大于0.5％。

本步序结束时料斗1处于氮气环境。

步序6)：自料斗1向氢气环境排放催化剂步序中，在操作控制系统2的控制下，打开氢气调节阀3、程控开关阀门E 16-F 17，由料斗压力控制器7控制料斗1的压力略高于氢气环境的压力；打开程开关控阀门H 19，保持料斗1内的催化剂处于流化状态；开启程控开关阀门C 14；通过料位计6检测料斗1中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统2，达到预定低料位后，操作控制系统2发出信号关闭程控开关阀门C 14，停止排放催化剂。

料斗1顶部的过滤器为反冲洗过滤器，当料斗1向氢气环境排剂时，氢气经过滤器滤芯上端进入料斗1，实现过滤器的自动反冲洗。

本步序结束时料斗1处于氢气环境。氢气调节阀3调节该步序中的料斗压力。

以上步序循环往复，实现催化剂在氢氧两种环境间的安全、循环输送。

另外，对于发生氢氧环境变化的每个步序开始前，操作控制系统要根据氧气在线检测仪9和氢气在线检测仪10的浓度信号，确认料斗1内的气体环境处于安全范围才能启动该步序。并且采用压力控制器控制相应的氢气或惰性气体调节阀调节料斗1压力，保证压力安全，不发生压力反串和冲击。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种利用催化剂在氢氧环境间循环输送的装置实现催化剂在氢氧环境间循环输送的方法，其特征在于，该装置包括：

料斗（1），操作控制系统（2），料位计（6），氧气在线检测仪（9），氢气在线检测仪（10），料斗压力控制器（7），排放气压力控制器（8），惰性气体流量控制器（11），氢气调节阀（3），惰性气体调节阀（4）和排放气调节阀（5），以及程控开关阀门A（12）～H（19）；

所述操作控制系统（2）用于接受料位信号、料斗压力信号、排放气压力信号、氧气和氢气在线检测的浓度信号和惰性气体流量信号，并根据各步序控制调节阀和程控开关阀门的状态；

所述催化剂在氢氧环境间循环输送的过程包括六个步序：

1）自氢气环境向料斗（1）装剂；

2）惰性气体吹扫料斗（1）内的氢气至安全浓度；

3）自料斗（1）向氧气环境排剂；

4）自氧气环境向料斗（1）装剂；

5）惰性气体吹扫料斗（1）内的氧气至安全浓度；

6）自料斗（1）向氢气环境排剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步序1）中，开启程控开关阀门A（12），关闭其他程控开关阀门，催化剂流入料斗（1）；料位计（6）检测料位高度，并将料位信号传输至操作控制系统（2）；达到预定高料位时，操作控制系统（2）根据料位信号发出关闭程控开关阀门A（12）的信号，停止装剂；

步序2）中，开启排放气调节阀（5）、惰性气体调节阀（4）和程控开关阀门G（18），通入惰性气体吹扫料斗内的催化剂，当氢气在线检测仪（10）反馈氢气浓度达到安全浓度，关闭程控开关阀门G（18）和惰性气体调节阀（4）；

步序3）中，开启程控开关阀门D（15），料位计（6）检测料斗（1）中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统（2）；达到预定低料位时，操作控制系统（2）根据料位信号发出关闭程控开关阀门D（15）的信号，停止排剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步序4）中，开启程控开关阀门B（13），关闭其他程控开关阀门，催化剂流入料斗（1）；料位计（6）检测料斗（1）中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统（2）；达到预定高料位时，操作控制系统（2）根据料位信号发出关闭程控开关阀门B（13）的信号，停止装剂；

步序5）中，开启排放气调节阀（5）、开启惰性气体调节阀（4）和程控开关阀门G（18），通入惰性气体吹扫料斗内的催化剂，当氧气在线检测仪（9）反馈氧气浓度达到安全浓度，关闭程控开关阀门G（18）和惰性气体调节阀（4）；

步序6）中，开启程控开关阀门C（14），料位计（6）检测料斗（1）中料位高度，将料位信号传输至操作控制系统（2）；达到预定低料位时，操作控制系统（2）根据料位信号发出关闭程控开关阀门C（14）的信号，停止排剂。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，排放气调节阀（5）根据料斗压力控制器（7）和排放气压力控制器（8）的压力信号，调节阀门开度，保证料斗（1）内压力稳步变化。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述的氢气调节阀（3）调节自氢气环境向料斗装剂步序前和自料斗向氢气环境排剂步序前的料斗压力。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，料斗（1）处于氢气环境、排剂步序时，打开程控开关阀门H（19），保持料斗（1）内的催化剂处于流化状态；料斗（1）处于惰性气体环境、排剂步序时，打开程控开关阀门G（18），保持料斗（1）内的催化剂处于流化状态。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，当料斗（1）向氢气环境排剂时，氢气经反冲洗过滤器滤芯上端进入料斗（1），进行自动反冲洗。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在发生氢氧环境变化的每个步序开始前，操作控制系统（2）根据氧气在线检测仪（9）和氢气在线检测仪（10）的浓度信号，安全启动该步序。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述料斗（1）的顶部设有过滤器。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述过滤器为反冲洗过滤器。

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