CN109562341A - 从炼油厂和石化反应器及其他容器中移除催化剂和其他材料的装置 - Google Patents

Abstract

公开了用于通过机器人或远程操作装置从反应器、保护床或其他精炼厂或石化容器中移除催化剂、吸附剂和其他材料的方法和设备。真空软管连接到该装置，以用于从容器中移除材料以进行非原位再生或处置。该装置使用夹持到催化剂材料的电动螺杆在催化剂表面上移动。该装置由连接到装置的框架的液压、气动或电动马达提供动力，其中供应软管和返回软管与真空软管一致地伸入和伸出容器。

Description

从炼油厂和石化反应器及其他容器中移除催化剂和其他材料 的装置

背景技术

在整个炼油和石化工业中使用催化反应器和吸附式干燥器主要是为了改变烃产物的化学性质或移除颗粒。液体或气体流过催化剂床，催化剂床在流体组分中引起反应。随着时间的推移，由于焦炭和其他现象的积累，催化剂将失活，这逐步地导致反应效率降低。需要移除催化剂以进行再生或更换，根据使用情况，每年可能需要两次再生或更换催化剂，但通常需要每四到五年安排一次设备周转时间。

由于与自燃规模相关的风险，许多反应器在整个催化剂卸载过程中需要惰性条件。这是指细分的金属硫化物和还原的金属，细分的金属硫化物和还原的金属在空气中自发氧化并能够燃烧，导致火灾。通过容器中的恒定氮气吹扫实现惰性条件。

工业中的常规实践是使用配备有专用新鲜空气系统的特种催化剂承包商在氮气氛围中卸载含有有害材料的催化剂。大多数催化剂更换将需要多个人在反应器内使用呼吸设备，其中至少一个人引导大型真空软管的端部而其他人将附聚的部分分开。催化剂吸尘过程是一种危险的活动，导致由窒息、暴露于高温和从高处坠落引起的死亡。如果在催化剂更换期间人们在容器内花费的时间量可以显著地减少，那么死亡或受伤的概率也将显著地降低。

惰性进入真空卸载的替代方法是全反应器注水，但是这具有许多缺点。注水的主要优点是它提供了惰性进入的替代方案。主要缺点是它阻止了催化剂的再使用，增加了卸载过程的时间并且增加了与污染水处理相关的显著成本。

发明内容

本文公开的实施例提供了在催化剂卸载过程期间最小化人员进入受限空间和/或惰性气氛中的装置、系统和工艺。如果在催化剂更换期间人们在容器内花费的时间量可以显著地减少，那么死亡或受伤的概率也将显著地降低。该装置的另一个目的是通过减少催化剂更换的时间来提高催化剂卸载过程的效率。该方法和设备的实施例将消除在大量催化剂和载体材料从固定床反应器、保护床、干燥器或含有催化剂或废料的其它容器中抽真空期间进入受限空间的需要。该设计适用于各种容器类型和构造。

在一个方面，本文中公开的实施例涉及用于从容器中移除固体(例如吸附剂或催化剂)的装置。该装置可包括框架结构，该框架结构包括：第一端部构件和第二端部构件，以及将第一端部构件连接到第二端部构件的一个或多个框架构件。第一马达和第二马达均连接到一个端部构件。第一可转动螺杆以及第二可转动螺杆可以提供装置的推进和转动，第一可转动螺杆在第一端部处经由端部轴承连接到端部构件中的一个并且在第二端部处可操作地连接到第一马达，第二可转动螺杆在第一端部处经由端部轴承连接到端部构件中的一个并且在第二端部处可操作地连接到第二马达。真空头部在第一端板上或附近连接到框架结构，真空头部具有吸入端部和可连接到真空软管的排出端部。

在另一方面，本文公开的实施例涉及用于从容器中移除固体的系统。该系统可包括上述用于移除固体的装置、通过真空软管连接到真空头部的排出端部的真空单元、以及联接到该装置的动力单元。

在另一方面，本文公开的实施例涉及一种用于从容器中移除固体的方法。该方法可以包括首先靠近容器定位系统，系统包括上述固体移除装置、真空单元和动力单元。然后可以将固体移除装置设置在容器内，并且可以通过操作装置、真空单元和动力单元从容器中移除固体。

根据以下描述和所附权利要求，其他方面和优点将显而易见。

附图说明

图1-3和图21示出了悬杆，悬杆将根据本文的实施例的用于从容器中移除固体的装置降低到容器中。

图4-10示出了根据本文实施例的装置及其从容器中移除固体的使用。

图11示出了用于升高或降低根据本文的实施例的用于从容器移除固体的装置的悬杆凸缘连接件。

图12-20和图22和23示出了根据本文的实施例的用于从容器中移除固体的真空装置。

具体实施方式

如上所述，本文公开的实施例涉及用于从容器中移除固体(例如吸附剂或催化剂)的装置、系统和方法。固体移除装置可以是机器人或远程可控设备，机器人或远程可控设备用于穿过容器并从容器中移除固体。该装置可包括用于支撑(框架)、推进和转动(螺杆和马达)、固体移除和固体接合(真空头部、破裂设备)的元件，以及一个或多个动力单元和控制器或控制单元。用于从容器中移除固体的系统可以包括额外部件，额外部件用于将固体移除装置设置或放置在容器内，操作固体移除装置，以及从容器中取回固体移除装置。下面更详细地说明和描述这些中的每一个。

框架

框架结构可包括第一端部构件和第二端部构件，例如第一端板和第二端板。框架还可包括将第一端板连接到第二端板的一个或多个框架构件。框架构件可以永久地或可移除地连接到端板。框架可以由各种材料构成，可以基于重量要求，特定任务的耐久性以及导电性和打火的限制来选择材料。例如，在一些实施例中可以使用轻质碳纤维框架，这可以避免可能的铝打火；在其他实施例中，铝，金属，金属合金，陶瓷或塑料框架可能是合适的。框架还可以具有外部涂层，例如粉末或陶瓷涂层，例如CERAKOTE涂层，以提供更高的可视性和/或减少磨损。

端部构件可以是任何形状或厚度。在一些实施例中，端板是正方形或矩形，并且在将长度或高度与厚度相比时可以具有相对高的纵横比。

端板可包括一个或多个孔、凹槽、延伸部等，以用于直接或间接连接到固体移除装置的各种额外部分。例如，孔、凹槽、延伸部等可以允许端板连接到螺杆和马达，并且可以为可以构成装置的真空头部、灯、相机或探测器提供连接点。

将第一端板连接到第二端板的框架构件可以具有固定长度。在一些实施例中，框架构件可包括延长或缩短的能力。例如，至少一个框架构件可以是可膨胀的和可收缩的，以选择性地改变第一端板和第二端板之间的距离。例如，框架构件可包括可伸展、可伸缩或可膨胀的构件，或可折叠或可弯曲的构件。可伸缩的框架构件可以包括不同的预设位置，并且可以通过例如螺栓和螺母连接或弹簧加载的销被容易地调节。

框架构件可包括中心框架构件，中心框架构件连接到第一端板和第二端板的中心或中间部分。额外框架构件可包括将第一端板连接到第二端板的一个或多个板或杆。

如下面将进一步讨论的，马达和真空头部可以设置在(连接到)第一端板上或靠近第一端板。框架结构还可包括平台或连接区域，以用于在第二端板上或附近设置配重。配重可以抵消可以设置在第一端板上或附近的马达、真空头部和其他部件的重量。在一些实施例中，配重可以互换以适应不同的重量要求。在其他实施例中，配重的位置可远程调节。远程调节配重的位置对于当设置在容器中和操作时改善固体移除装置的平衡，或者对于当添加额外的真空软管长度时导致施加在装置上的额外重量来说可能是有利的。

框架结构还可包括一个或多个连接点，以用于将固体移除装置连接到悬杆或提升机上，便于固体移除装置进入和离开容器。

推进和转向

可以通过两个螺杆的操作来推进和转向固体移除装置，所述两个螺杆包括分别由第一马达和第二马达转动的第一可转动螺杆和第二可转动螺杆。第一马达和第二马达可各自连接到第一板。第一可转动螺杆可以在第一端部处经由端部轴承连接到第二端板，并且在第二端部处可操作地连接到第一马达。第二可转动螺杆可以在第一端部处通过端部轴承连接到第二端板，并且在第二端部处可操作地连接到第二马达；

螺杆/马达装置在一个端部处通过马达直接固定到底盘，而另一端部通过端部轴承固定到底盘。马达可以与可转动螺杆同轴安装，针对每个螺杆安装一个马达。马达可以是液压驱动的，或者可以用其他类型的马达驱动，例如气动或电动马达。或者，马达可以位于装置的框架结构上，例如位于螺杆上方，并且使用皮带或其他机构来驱动螺杆的转动。

在一些实施例中，螺杆可移除地连接到端部框架和/或马达，使得螺杆可以容易地互换，例如用于螺杆或马达修理。更重要的是，固体移除装置可能遇到的固体类型可以在尺寸、重量和附聚水平方面变化。可互换的螺杆可以提供装配到装置的各种类型的螺杆，其中螺杆构造可以根据要移除的固体的类型来选择。螺杆长度，螺距，角度，管道直径，螺杆高度和材料(打火或非打火)可以变化或定制，以满足特定工程的需要。例如，容器可包括多层催化剂或吸附剂，其中这些层可具有不同的尺寸。当从这种容器中移除固体时，快速和容易地更换螺杆以便容易适应各种固体环境的能力是有利的。不需要多个固体移除装置来完成工程，单个装置可以与易于互换的部件一起使用以满足工程的需求。另一个例子是附聚或粘在一起的材料。具有尖锐肋的耐用螺杆(其也可包括尖钉)可用于破裂这种材料。对于自由流动的材料，通过使用带有弯曲肋的塑料螺杆可以最小化对催化剂的损坏。螺杆可以通过传统的制造技术(例如机械加工)或通过使用诸如3D打印的现代技术来构造，以优化用于不同应用的设计和材料。

每个螺杆被独立驱动以执行右转或左转以及前进或后退操作。换句话说，第一马达和第二马达中的每一个可独立操作，使得第一马达可以独立地顺时针或逆时针地转动第一可转动螺杆，第二马达可以独立地顺时针或逆时针地转动第二可转动螺杆，从而提供推进和转向能力。

两个可转动螺杆可具有相同或不同的转动方向以提供向前推进。在一些实施例中，可转动螺杆可具有不同的“手”，一个是“左手”而另一个是“右手”，以确保直线位移。在这样的实施例中，第一可转动螺杆和第二可转动螺杆构造成当两者都提供向前推进时沿相反方向转动。在一些实施例中，根据从容器中移除的固体材料的类型可能需要，可转动螺杆的“手”可以通过从一侧到另一侧互换螺杆来反转。

如上所述，可能希望根据遇到的固体改变可转动螺杆的直径。第一端板和第二端板可包括多个连接点或可调节的连接点，使得框架结构可连接到不同直径的可转动螺杆，同时将至少一部分螺杆保持在框架结构下方。例如，框架底部上方2.5厘米的轴向连接不适合直径为5厘米(螺纹峰值)的螺杆，因此具有多个连接点或可调节的连接点(例如椭圆形孔与圆形孔)，可以允许调节马达和螺杆的位置，以便充分地接触固体以执行推进和操纵操作。因此，所得到的连接将位于合适的位置，使得螺杆的螺纹在框架下方延伸，以提供推进和转向能力。

固体移除和固体结合

可以通过固体移除装置经由真空头部实现从容器中移除固体。例如，真空头部可以在第一端板上或附近连接到框架结构。真空头部可具有吸入端部或管口和排出端部或管口。排出管口可以连接到真空软管，例如，使得位于容器外部的大型工业真空单元可以通过吸入管口和真空软管将固体吸入到移除的固体的容器，例如袋子，滚筒或罐。例如，使用凸轮锁配件，真空软管可以连接到排出管口。一个或多个真空软管连接可包括转动接头部或法拉利联接器，转动接头部或法拉利联接器允许在主真空软管可保持固定就位的同时使装置转动。

在一些实施例中，真空头部的位置可通过将真空头部连接到框架结构的机械连杆来调节。例如，真空头部可以通过能够升高和降低真空头部的机械连杆连接到框架。连杆可以允许例如，利用液压缸或调节连接棒，来调节头部的高度，以根据待抽真空的材料获得正确的真空设置(例如，真空头部可以通过真空管对准或调节以实现最佳的氮气与固体比率)。在一些实施例中，可以提供控制器和连杆，使得在固体移除装置设置在容器内的同时真空头部的位置可远程调节，例如由位于容器外部的操作者远程调节。在一些实施例中，真空头部的水平位置也可以是可调节的。在一些实施例中，真空头部的位置可以是竖直地和水平地可调节的，并且真空头部的相对侧(左/右或前/后)的位置可以是独立可调节的。真空头部可以，例如，通过使用万向节上下调节或侧向调节。

与可转动螺杆类似，要使用的真空头部的类型可取决于从容器中移除的固体的类型。在一些实施例中，真空头部的排出端部和/或吸入端部是可拆卸的。根据材料的密度和形状，可以安装各种类型的真空头部。而且，在一些实施例中，真空头部可以由机械转动装置代替，该机械转动装置设计成破裂熔融催化剂材料并将材料推进到真空软管，其中转动装置可以是例如，刷辊，螺旋钻或其他类型的机械转动装置。另一种类型的真空头部包括真空缸上的孔，尽管真空缸的端部浸没在材料中，但仍能使空气或氮气进入真空缸。

在各种工业中使用的催化剂和吸附剂也可以附聚或可以粘附到容器的内表面上。可转动的螺杆及其螺纹可以促进附聚颗粒的破裂。然而，这对于强粘合或高粘附固体可能是不够的。直接或间接连接到框架结构的破裂装置可以促进固体移除和固体接合，以处理这种附聚或粘附的固体颗粒。还可以提供马达以转动或驱动破裂装置。

固体移除装置可包括一个或多个破裂装置，例如联接到第二端板的破裂装置，联接到第一端板的破裂装置，或连接到真空头部的破裂装置。还可以沿着端板中间的框架构件设置破裂装置。破裂装置可以定位成以与真空头部或可转动螺杆的水平高度相似的水平高度接合固体，或者可以定位成在高于真空头部或可转动螺杆的水平高度的水平高度处接合固体。在各种实施例中，破裂装置可包括撕裂齿(ripper teeth)，羊脚状辊，桨叶，破碎机，圆盘耙，蜗杆驱动器，切片枪，氮气喷射器，液压/气动分流器和钻头(钻孔并注射高压空气)或其组合。这些装置可用于破裂附聚物或可移除附着在容器的壁上的固体。

动力单元

固体移除装置可以由液压流体提供动力。液压动力单元可以是使用柴油动力发动机的单机，被电驱动或者可以是气动的。动力单元提供动力以激活各种部件，例如推进设备、高度调节设备和破裂设备。液压软管可以与真空软管一起进入容器，并且可以将电源线连接到相机和传感器。液压软管和/或电线可以包含在诸如尼龙套管的脐带内。脐带外护套可以由SANTOPRENE或其他类似材料构成，以提供对高温和损坏的抵抗力。液压软管可以使用快速更换联接器连接到装置和/或液压动力单元，这最小化液压泄漏的风险并且允许在紧急情况下快速隔离液压动力单元。

可替代地，固体移除装置可以与气动马达配合，在这种情况下，氮气可以用于为装置提供动力。在一些实施例中，例如在第一马达和第二马达是气动马达的情况下，气动马达可以包括排气系统，该排气系统构造成在真空头部的吸入端部附近排出气体，并且在一些实施例中可以向下引导，使靠近真空头部的固体通气或流化。以这种方式，马达系统可以促进或增强固体进入真空头部中的移除，而不是简单地将气体排出到容器中。

控制器

可以使用CAN总线控制器实现固体移除装置的主要控制。可使用如下的控制器类型，例如液压液压、液压电动、液压气动、气动气动、气动电动或电动电动。可编程逻辑控制器(PLC)可以用作替代方案。

额外装备

可以使用各种额外装备来增强固体移除装置的可操作性、效率和安全性。例如，在一些实施例中，相机直接或间接安装到框架结构。可选地或另外地，灯可以直接或间接地连接到框架结构。

可选地或另外地，一个或多个传感器或探测器可以直接或间接安装到框架结构。例如，可以提供位置(雷达、声纳、水平高度)传感器或惯性测量单元以指示固体移除装置或其一部分相对于容器的壁的位置。控制器可操作地连接到传感器，提供转向和/或操作引导。例如，可以提供并构造位置传感器以防止固体移除装置进入或撞击容器内的壁或其他结构，从而避免损坏容器。水平高度和其他位置传感器(例如竖直地安装的声纳测量仪)可提供相对于固体的位置指示，允许固体移除装置在容器周围操纵，使得固体以渐进方式移除，而不是仅仅挖掘容器的一侧或一部分。还可以提供传感器以测量或确定容器内的情况，例如蒸气的组成(透气性、可燃性等)、温度、压力和其他可测量的属性。以这种方式，该单元可以从设定的预定参考点确认装置的X、Y和Z坐标。然后，该信息可用于跟踪装置的位置，确认并保持已进行清洁的日志。传感器和其他装置，例如竖直地安装的声纳装置可以能够360°转动，并且可以用于拍摄容器表面的连续“图像”。以这种方式，操作者可以确定容器的形状以及是否有任何材料粘在容器的侧面上。该信息也可以与惯性测量单元相关或以其他方式使用，使得为操作者显示的图像可以表示容器的内表面侧和催化剂床的表面，已经进行清洁的位置、任何问题区域和其他可能与从容器中高效和有效地移除固体有关的信息。

照明、相机、传感器和/或探测器可以结合防爆技术以满足危险区域的要求。如果需要，该装置可以通过真空软管和/或结合线缆静态接地到容器上部结构。

固体移除装置还可包括直接或间接联接到框架结构的一个或多个缓冲器。例如，这种缓冲器可以由比容器更软的材料制成，有助于防止通过与固体移除装置接触导致的对容器的刮擦或对容器内侧的其他损坏。

根据本文的实施例的用于移除固体的系统可包括固体移除装置，如上所述。该系统还可包括通过真空软管连接到真空头部的排出端部的真空单元，以及连接到固体移除装置的动力单元。动力单元和真空单元中的每一个可以经由转动接头部或连接附接到固体移除装置，从而允许固体移除装置独立于真空软管、液压软管或其他部件的位置而移动。真空软管、液压连接件和/或电连接件也可以从卷筒进给，以允许管理连接件的长度和位置。

根据要从中移除固体的容器的尺寸和构造，该系统还可包括悬杆或提升机。悬杆可以构造成连接到容器，升高和降低装置以进入和离开容器，并支撑真空软管的重量。例如，悬杆可以固定到反应器的顶部凸缘上，以提升固体移除装置、软管、脐带和其他必要部件。悬杆可配备电动、液压或手动驱动的绞盘、软管卷盘和线缆卷筒。在固体移除期间，固体移除装置、真空软管或其组合的重量可以由悬杆部分地支撑。可以在不需要惰性容器进入的情况下取回固体移除装置。悬杆可以通过可调节的基板连接到人行走道凸缘，与一系列不同的人行走道尺寸和螺栓圈构造兼容。该装置可以设计成适合通过所有典型的人行走道尺寸。

该系统还可以包括控制单元，该控制单元被构造为控制固体移除装置的操作。在一些实施例中，系统还可以包括用于远程操作装置的控制站。以这种方式，人可以远离容器定位，同时在固体移除操作期间控制固体移除装置。例如，通过位于装置上的摄像机，或通过计算机化跟踪容器内固体移除装置的位置，例如通过惯性测量单元或其他装置、链接和通信，该装置能够由容器的非原位人员安全地操作。红外视频可用于由催化剂或其他灰尘、雾化或其他低能见度条件引起的低能见度环境中。控制站可以位于地面或者可以位于容器的顶部附近或者通过其进入的人行走道附近。控制站可以包括操纵杆和开关、用于状态的显示屏幕、探测器的读数以及用于动力单元的视频监控和控制。控制站和液压动力单元可以包含在可以进行空气调节的拖车内，这可能需要符合危险区域操作并且允许现场快速调动。

在一些实施例中，可以在没有操作员控制的情况下自动操作固体移除装置。有两种自动控制模式。一种模式涉及基于输入反应器尺寸的预编程序列。第二种模式使用传感器来确定催化剂表面的水平高度，并且装置自动朝向较高的催化剂的高度移动，从而确保以均匀的方式移除催化剂。固体移除装置可以持续监测容器的空气的温度、氧含量和可燃气体，并在显示屏幕上显示实时值。

本文公开的实施例还提供从容器中移除固体(例如吸附剂或催化剂)的方法。该工艺可包括将如上所述的固体移除系统定位在容器附近。然后可以将固体移除装置设置在容器内。通过操作该装置、真空单元和动力单元，可以便于从容器中移除固体。在固体移除操作之后，然后可以借助于例如悬杆将固体移除装置从容器中撤出或移除。

固体移除装置和固体移除装置的操作在图1-10中示出。

图1显示了典型的单床式反应器10，单床式反应器10的顶部具有24英寸的敞开式人行走道12。根据本文实施例的固体移除装置14附接到用于将固体移除装置14降低到反应器中的悬杆16。将固体移除装置14向下绞入反应器10中至催化剂表面(未示出)。真空软管和液压管线未在图中示出。人18显示在容器外的平台20上以给出尺寸的概念，但是实际上这个人将在惰性气体排放区域内并且因此将佩戴呼吸设备。

图2示出了在人行走道凸缘12顶部使用多个螺栓17连接到反应器10的悬杆16。悬杆16用于将装置降低到反应器中并支撑真空软管(未示出)的重量。

图3示出了固体移除装置的另一透视图，固体移除装置位于人行走道开口12上方处于竖直位置。可以看到固体移除装置14的底部15，示出了转动以提供推进的两个螺杆22、连接到每个螺杆的液压马达24、以及真空头部的开口(吸入管口26)。

图4显示位于反应器10中的固体移除装置14在催化剂床19顶部处于水平位置。真空软管27和液压管线33连接到固体移除装置14并继续通过顶部人行走道12，并下降到工业真空单元(未示出)将被定位的位置。还示出了单床式反应器的典型内部。固体移除装置和相关的软管和连接件需要穿过顶部人行走道12和人行走道的内部筛网28，内部筛网28通过其他方式移除。除了其他部件之外，未示出绞盘缆线。绞盘缆线可以在操作期间保持附接到固体移除装置，例如以帮助扶正翻转的装置或最小化“捕捞”或人员进入容器以扶正翻转的装置或附接线缆以从容器移除装置。在其他实施例中，线缆可以在操作期间断开，以最小化与真空软管、液压管线或电线等缠结的可能性。在其他实施例中，例如用于真空软管、液压管线、电线或控制线的一个或多个连接器可以具有足够的能力，以用于分别将固体移除装置降低、扶正和/或提升到容器内，和/或从容器中提升。

图5显示了位于催化剂的水平床上的侧视图/前视图中的固体移除装置14。可以看到两个可转动螺杆22中的一个，每个螺杆由它们自己的液压(或气动)马达24提供动力。可转动螺杆移动并且凹槽或螺纹夹持到催化剂/固体，从而产生推进。在该实施例中，示出了供应和返回液压管线连接件30、32。真空头部25位于装置的前部，吸入管口26向下朝向催化剂，排出管口29朝上。示出了用于调节真空头部的角度的机构34。可能需要在固体移除装置后部的配重36来平衡来自真空头部25和液压马达24的重量。图5中还示出了第一端板38和第二端板40以及连接第一板和第二板的框架构件42、44、端部轴承23和用于将框架结构连接到真空头部、马达、可转动螺杆(未单独标记)的相应连接件。

图6示出了固体移除装置14，其附接有不同的真空头部25。该实施例中的真空头部25包括转动切割装置50，以用于辅助移除催化剂并将材料向上引导到吸入管口26和排出管口29中，然后进入真空软管(未示出)。转动切割装置50的转动叶片可以由另一个马达(未示出)驱动。替代的真空头部可以快速互换，并且可以针对包括各种形状和尺寸的不同应用进行定制。

图7显示了位于催化剂的水平床上的侧视图/后视图中的固体移除装置14。可以看到真空头部25的顶部、排出管口29，排出管口29是真空软管(未示出)连接的位置。位于固体移除装置14后部的羊脚状辊式破裂装置46可以是用于帮助破裂略微熔化或附聚的催化剂的任选附件。在该实施例中，破裂装置46的辊位于催化剂表面上并通过额外的液压马达(未示出)转动，例如该额外的液压马达可以使用皮带或其他驱动器，使得马达可以位于辊上方。在其他实施例中，辊通过可转动螺杆22基于推进自由转动。在其他实施例中，破裂装置46辊的位置或高度可以使得，或者可调节使得，破裂装置的辊的尖端可以用于处理粘附在催化剂表面上方的容器壁上的固体。

图8中所示的固体移除装置14的实施例示出了另一种类型的破裂装置46，另一种类型的破裂装置46可根据催化剂或固体类型和条件进行互换。如图所示，桨式部件可以转动以帮助推进所述装置以及破裂催化剂或固体床的表面。图8中还示出了第一端板38和第二端板40以及连接第一板和第二板的框架构件42、44、和用于将框架结构连接到真空头部、马达、可转动螺杆(未单独标记)的相应连接件。

图9中所示的固体移除装置14的实施例包括另一种类型的催化剂破裂装置46，其使用连接到后部的撕裂叶片。这些撕裂叶片可以提供对在催化剂床的表面上的催化剂壳层破裂的机械装置。

如上所述，并且如图10所示，马达24可以替代地位于固体移除装置14的框架结构上。例如，马达24可以在可转动螺杆24上方连接到端板38、40并可以使用皮带31或其他机构来驱动可转动螺杆的转动。

如关于图5所描述的，例如，马达设置在同一端板上。在图10的实施例中，马达与不同的端板相关联。马达的位置可取决于各个方面，包括驱动机构、端板的尺寸、平衡要求等。此外，虽然图10示出了皮带式驱动器设置在真空头部25后面，但是马达和驱动器可以从真空头部偏移。

如上所示和所述，固体移除装置和包含这种固体移除装置的系统可用于促进从容器中移除固体，例如催化剂或吸附剂，以及惰性颗粒或其他类型的颗粒，容器例如为反应器、蒸馏塔、沉降床、保护床、干燥器或可以使用或积聚固体的其他类型的容器或器皿。这里公开的设计的关键方面可以包括：(i)推进的螺杆，可以接受各种类型的螺杆(螺旋钻螺距/高度、直径、长度)；(ii)可根据催化剂类型安装各种真空头部，并可快速互换；(iii)真空头部可机械地或远程地调节，以优化气体到真空中的催化剂的流动；(iv)液压、气动或电动驱动；(v)使用预设反应器的尺寸或传感器的直接控制、远程控制或自动控制；(vi)真空连接：转动或固定连接；(vii)控制连接件：转动件或固定连接件；(viii)具有快速互换能力的各种适应性破裂装置(羊脚状辊，破裂桨叶，撕裂器等)；(ix)防爆技术，防爆技术满足照明和其他电气部件的危险区域要求；(x)红外的或标准的相机；(xi)臂架固定在反应器的顶部凸缘上或反应器开口上方的三脚架上，以降低和升高装置、软管和其他必要部件；(xii)电动、液压或手动的臂式绞车；(xiii)软管卷筒和线缆卷筒；(xiv)远程控制单元包括操纵杆和开关、状态和视频显示屏幕以及动力单元控制器；(xiv)以及传感器和控制器，传感器和控制器便于马达和/或液压缸的自动(机器人)操作。

图11示出了根据本文实施例的悬杆，其可用于将用于移除固体的装置降低到容器中。在一些实施例中，悬杆可以构造成允许与各种人行走道尺寸一起使用。如上所述，悬杆16可以通过螺栓17连接到人行走道凸缘12。如图所示，悬杆16可以包括基部80、连接到基部80的竖直臂82、以及连接到竖直臂82的水平臂84。竖直臂的高度应足够高，以便为固体移除装置提供间隙。水平臂的长度应提供足够的间隙，以便将固体移除装置降低到容器中并从容器中升起固体移除装置；虽然理想情况下位于人行走道的中心，但只要提供从人行走道的侧面的足够的间隙，就允许偏移。在一些实施例中，臂82、84的高度、长度或位置可以是可调节的。

悬杆基部80可包括主基板86，主基板86可包括圆形前部88，圆形前部88可具有选定的曲率半径以具有相关比例并提供具有各种人行走道凸缘直径的接触区域。基板86可包括中心钻孔，以用于通过螺栓17A将主基板86连接到人行走道凸缘12。基板86还可包括多个螺栓孔90，多个螺栓孔90被图案化以便通过螺栓17B提供悬杆凸缘92与人行走道凸缘12的连接。悬杆凸缘92还可包括椭圆形孔93，椭圆形孔93提供螺栓17B在各种人行走道凸缘直径上的连接。以这种方式，悬杆16可以连接到凸缘12，并且可以提供足够的支撑和控制，以便将固体移除装置14降低到容器中和升高离开容器。

悬杆还可以包括悬杆绞盘94，悬杆绞盘94可以是电动驱动的、液压驱动的或手动驱动的。悬杆线缆96可以缠绕在卷筒98上，提供必要的存储和长度控制，以便于固体移除装置14的下降和升高。卷筒98的尺寸应该能够容纳足够长度的线缆，以便到达被清洁的容器的底部。同样地，绞盘和悬杆的尺寸和构造应该设计成在完全伸展时(例如，在高容器的底部)处理固体移除装置和相关的线缆和软管等的重量。

现在参考图12-15，示出了固体移除装置的其他实施例。对于相同的部件使用相同的附图标记，与图4-10中所示的实施例一致，包括：固体移除装置14；液压连接件30/32；马达24；螺杆22；轴承23；机构34；板38/40；和真空头部25。

通常，真空头部25可具有任何所需或有用的形状。如图12-15所示，真空头部25可以是圆形的。真空头部25还可包括可调节端口100，用于调节真空头部25的吸力并允许真空头部的端部102完全浸入催化剂中而不会失去吸力。端口的尺寸可以例如通过两个同轴管道来控制，其中外管道的转动可以改变端口的尺寸，从而允许或限制气体流过端口，并且从而控制通过真空头部25的底部102的吸入。在其他实施例中，吸入控制端口100可以位于真空头部25上的其他位置。吸入控制机构可以是手动或远程可调节的。

真空头部25还可包括转动连接件105。转动连接件105可提供固体移除装置的运动自由度。真空软管(未示出)从固体移除装置延伸到容器的顶部，然后到达收集装置。因此，真空软管可能难处理并且可能妨碍固体移除装置的移动能力。使用转动连接件105或提供移动自由度的其他类型的连接件可以提高固体移除装置的效率和操作简便性。

仍然参考图12-15，示出了用于控制真空头部25的位置的液压致动机构34。机构34可以通过一个或多个连接件106连接到真空头部，连接件106可以是固定的或可转动的。机构34的位置可以例如，通过液压端口108被液压控制。如图12所示，机构34延伸并竖直地定位真空头部，以抽出位于螺杆22附近的固体或来自固体表面的顶部的固体。如图15所示，例如，机构34缩回并水平定位真空头部，以便使固体移除装置能够穿过容器人行走道或从容器的侧面或从一个或多个传感器检测到的高点抽出固体。

固体移除装置还可包括附接到框架结构的一个或多个缓冲器或辊110。例如，这种缓冲器可以由比容器更软的材料制成，从而有助于防止通过与固体移除装置接触导致的对容器的刮擦或对容器内侧的其他损坏。例如，缓冲器110可以定位成防止螺杆22与容器内部接触。

现在参考图16-20，示出了固体移除装置的其他实施例。对于相同的部件使用相同的附图标记，与图4-10中所示的实施例一致，包括：固体移除装置14；液压连接件；螺杆22；机构34；和真空头部25，以及未具体标记的其他类似特征。

如图16-20所示，在各种实施例中，固体移除装置14可包括破裂装置46，例如圆盘耙(图16)，桨式破裂装置(图18-20)。在一些实施例中，破裂装置46可以结合到吸入头部25中或附近(图17和18)，或者可以是分开的(图16和19-20)。设想的其他破裂装置可包括切片枪或液压/气动分流器和钻头(钻孔，注入高压空气)。

另外，在各种实施例中，破裂装置46可以经由马达120操作，马达120可以控制滑轮122或蜗杆驱动器以转动或操作破裂装置。在一些实施例中，可以控制破裂装置的位置，例如，通过液压缸125或其他机构升高和降低破裂装置，以使破裂装置升高、降低、倾斜或以其他方式定位在需要破裂的固体的附聚物附近以有效地将它们从容器中移除。

许多容器在容器的顶部上没有顶部人行走道入口或较大的凸缘，顶部人行走道入口或较大的凸缘允许固体移除装置下降到容器中。在其他系统中，容器可包括顶部托盘区段和下部含固体区段，例如多床式反应器、催化蒸馏塔或包括多个床或区段的其他容器。在这样的实施例中，可能需要通过位于容器侧面的人行走道或其他通道将根据本文实施例的固体移除装置放置到容器中。现在参考图21，示出了构造成允许侧面进入容器10的悬杆130。悬杆可以包括臂132，臂132延伸到侧面人行走道134中以通过水平开口使装置进入容器和离开容器，并且还可以在容器10内升高和降低装置，并且还潜在地支撑真空软管的重量。悬杆130的基部136可构造成附接到靠近人行走道134的平台(未示出)，或者可设置有螺栓或其他装置(未示出)，以用于连接到人行走道凸缘并支撑悬杆130和固体移除装置14的重量。为了便于固体移除装置14移动通过人行走道134，水平臂132的位置可以是可调节的，或者可选地或另外地，例如通过将竖直臂138连接到基部136的滑动板140，竖直臂138的位置可以是可调节的。

现在参考图22和23，固体移除装置的实施例可包括一个或多个液压或气动操作的延伸装置。延伸装置可包括缸152内的活塞150。活塞的端部154可以是平的，有脚的，或者如图所示，可以是尖的，以便穿透固体床。延伸装置可以用于多种目的，例如升高或降低固体移除装置，例如将真空头部或破裂装置适当地定位在容器内，以及在破裂时提供稳定性，或者如果需要，向下快速延伸以执行额外破裂。当用于执行额外的破裂时，可以快速地上下操作延伸装置以切碎附聚的材料。延伸装置还可以构造成用于高扭矩并且缓慢操作以钻入一块附聚材料中。

本文公开的实施例提供若干重要优点，并且本文的实施例可包括以下中的一个或多个。该装置可适用于一系列不同的容器构造、尺寸和类型，包括但不限于单床式反应器、染色器或保护床、多床式反应器、径流式反应器和球形反应器。该装置位于催化剂表面上，不需要与人行走道的特定凸缘连接。该装置支撑其在催化剂上的重量并且不需要延伸到反应器壁以便于稳定的臂，臂延伸到反应器壁可能导致对反应器壁、扇形凹口、陶瓷衬里或包层的损坏。该装置使用螺杆移动，从而避免任何可能破裂或卡住的轨道或车轮。螺杆还有助于破裂略微凝聚的催化剂。该装置可具有可调节的真空头部，可调节的真空头部将允许在真空软管中一致地优化气体与催化剂的比率，这将提高效率并减少反应器停机时间。此外，催化剂材料通常是松散的并且可以自由地吸尘；有时，催化剂可以略微熔化，在这种情况下，可以将各种额外部件连接到装置上以破裂催化剂。该装置可以在陡峭的角度下操作，例如材料的休止角度。在不太可能发生的固体移除装置翻转的情况下，可以通过悬杆将其提起并将其返回催化剂表面来进行矫正。该装置可以由具有高设计温度的材料构成，这允许在容器冷却之前卸载材料。

虽然本公开包括有限数量的实施例，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设计出不脱离本公开的范围的其他实施例。因此，范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (34)

1.一种用于从容器中移除例如吸附剂或催化剂的固体的装置，所述装置包括：

框架结构，所述框架结构包括：

第一端部构件和第二端部构件；

将第一端部构件连接到第二端部构件的一个或多个框架构件；

第一马达和第二马达，所述第一马达和所述第二马达中的每一个被连接到第一端部构件和第二端部构件中的一个；

第一可转动螺杆，所述第一可转动螺杆在第一端部处通过端部轴承连接到框架结构，并在第二端部处以可操作方式连接到第一马达；

第二可转动螺杆，所述第二可转动螺杆在第一端部处通过端部轴承连接到框架结构，并在第二端部处以可操作方式连接到第二马达；

真空头部，所述真空头部在第一端部构件上或在第一端部构件附近连接到框架结构，所述真空头部具有吸入端部和能够连接到真空软管的排出端部。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述第一端部构件和所述第二端部构件是板。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述一个或多个框架构件中的至少一个是可膨胀的和可收缩的，以选择性地改变第一端板和第二端板之间的距离。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，

第一可转动螺杆和第二可转动螺杆被构造成当两者都提供向前推进时沿相反方向转动。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，

第一马达和第二马达中的每一个能够独立操作，使得第一马达能够独立地顺时针或逆时针地转动第一可转动螺杆，并且第二马达能够独立地顺时针或逆时针地转动第二可转动螺杆，从而提供推进和转向能力。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，

第一端板和第二端板包括多个连接点或可调节连接点，使得所述框架结构能够连接到不同直径的第一可转动螺杆和第二可转动螺杆。

7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

配重，所述配重设置在所述框架结构上位于所述第二端部构件上或位于所述第二端部构件附近，其中所述配重抵消设置在所述第一端部构件上或在所述第一端部构件附近的重量。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，

所述配重的位置是可调节的。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，

所述配重的位置是可远程调节的。

10.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

直接或间接安装到框架结构的相机。

11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

直接或间接连接到框架结构的灯。

12.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

直接或间接安装到所述框架结构的传感器或探测器。

13.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

直接或间接联接到框架结构的一个或多个缓冲器。

14.根据权利要求1所述的装置，其中，

真空头部的位置能够通过将真空头部连接到框架结构的机械连杆来调节。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，

所述真空头部的位置是可远程调节的。

16.根据权利要求1所述的装置，其中，

真空头部的排出端部和吸入端部是可拆卸的。

17.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

直接或间接联接到框架结构的破裂装置。

18.根据权利要求17所述的装置，进一步包括：

用于转动或驱动所述破裂装置的第三马达。

19.根据权利要求17所述的装置，其中，

所述破裂装置包括以下各项中的一个或多个：

联接到第二端部构件的破裂装置；

联接到第一端部构件的破裂装置；或

与真空头部联接或成一体的破裂装置。

20.根据权利要求17所述的装置，其中，

所述破裂装置包括撕裂齿、羊脚状辊、桨叶、破碎机或氮气喷射器。

21.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述第一马达和第二马达是气动马达，所述马达还包括排气系统，所述排气系统被构造成在所述真空头部的所述吸入端部附近排出气体。

22.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：

用于调节通过真空头部的吸入的装置。

23.根据权利要求1所述的装置，其中，

真空头部的位置能够通过将真空头部连接到框架结构的液压缸来调节。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，

所述真空头部的位置是可远程调节的。

25.根据权利要求17所述的装置，其中，

所述破裂装置包括圆盘耙、蜗杆驱动器、切片枪、或液压/气动分流器和钻头。

26.根据权利要求20所述的装置，其中，

所述破裂装置通过液压缸升高和降低。

27.根据权利要求25所述的装置，其中，

所述破裂装置通过液压缸升高和降低。

28.一种用于从容器中移除例如吸附剂或催化剂的固体的系统，所述系统包括：

根据权利要求1-27中任一项所述的装置；

真空单元，所述真空单元通过真空软管连接到真空头部的排出端部；和

联接到所述装置的动力单元。

29.根据权利要求28所述的系统，进一步包括：

悬杆，所述悬杆被构造成连接到容器，降低所述装置以使所述装置进入容器并升高所述装置以使所述装置离开容器，并支撑真空软管的重量。

30.根据权利要求28所述的系统，进一步包括：

悬杆，所述悬杆被构造成连接到容器访问平台，具有延伸到侧面人行走道中的臂，以通过水平开口使所述装置进入和缩回离开所述容器并且在容器内仍然升高和降低所述装置，并且还潜在地支撑真空软管的重量。

31.根据权利要求29所述的系统，进一步包括：

可调节基板，所述可调节基板将所述悬杆连接到不同的人行走道构造。

32.根据权利要求29所述的系统，进一步包括：

控制单元，所述控制单元被构造为控制所述装置的操作。

33.根据权利要求28所述的系统，进一步包括：

用于远程操作所述装置的控制站。

34.一种从容器中移除例如吸附剂或催化剂的固体的方法，所述方法包括：

将根据权利要求28-33中任一项所述的系统定位成靠近所述容器；

将所述装置放置在容器内；和

通过操作所述装置、真空单元和动力单元从容器中移除固体。