CN114682170B - 一种催化剂装填装置及装填方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于管状反应器的催化剂装填装置。所述装填装置包括可升降的催化剂分散组件，分散组件包括上层筛网层和下层筛网层，下层筛网层可逆时针或顺时针转动一定角度，而上层筛网层不可转动。本发明的装填装置可实现催化剂均匀、缓慢地直接降落到反应器床层表面，通过逐层装填，提高催化剂的装填密度及避免催化剂的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油化工行业反应设备中催化剂颗粒的装填装置及催化剂装填方法，尤其涉及一种适用于管状反应器的催化剂密相装填装置及工艺方法。
背景技术
催化剂在现代工业中应用中十分广泛，催化剂的装填工作与装填质量对反应器的稳定运行起到至关重要的影响，且很多催化剂非常娇贵，而很多反应器较高，比如转化催化剂，将其从150mm的高度直接下落时，会导致催化剂的破损，产生粉尘，这些粉尘将分散在催化剂缝隙中，引发偏流，导致反应器压降上升，进而影响反应的效果，另外直接装填还会导致催化剂“沟流”和“贴壁”等现象，降低催化剂的堆积密度。
目前国内外普遍采用的催化剂装填技术是密相装填技术，可以最大限度发挥反应器内催化剂的性能。现有的颗粒物料密相装填设备一般都包括布料器和其驱动装置，该布料器或为椭球件、或为平面圆板或翅板件，在驱动装置带动下绕轴旋转，将物料均匀撒出。其目的都是将颗粒物料在圆筒型料仓或反应器内抛撒成若干同心圆环层层堆积，并尽可能地达到均匀装填。
CN 107754732 A公开了一种催化剂密相装填装置，包括料筒、驱动装置、传动机构和布料盘，所述驱动装置安装于料筒顶部，布料盘安装于料筒底部，二者通过安装于料筒内部的传动机构连接，将该密相装填装置安装于拟装填设备顶部，催化剂颗粒由料筒下降到旋转的布料盘上，从布料盘上的环状条孔播撒出去，均匀撒落在反应容器底部，层层堆积。本发明能够显著提高催化剂装填速度和料面平整度，特别是针对大直径设备催化剂的装填，可以有效保证料面平整度和装填效率，达到理想的密相装填效果。但本发明中催化剂自料筒下降到旋转的布料盘上时，由于距离过高，极易损坏催化剂，影响反应效果。CN205269592 U公开了一种密相装填机械，包括催化剂供给装置和催化剂分散装置；催化剂分散装置与催化剂供给装置的底部相连接；所述催化剂供给装置包括从上向下依次设置的装料料斗、过滤器以及间隙阀，间隙阀上接过滤器，下接催化剂分散装置，但该实用新型主要是有效的去除催化剂在装填过程中产生的粉尘。CN101830354B公开了一种颗粒物料装填均布装置，由料筒、驱动装置和布料器等组成。驱动装置为电机或气动马达，安装于料筒内部。布料器是球形、椭圆形或球冠形封头状，其上开有一定结构形状的条形孔。工作时将该颗粒物料装填装置安装于容器顶部，颗粒物料经过旋转的布料器，被布料器从条孔中甩出，沿一定抛物线轨迹落入容器中，完成装填过程。以上技术方案均是将催化剂沿反应器均匀抛洒，在催化剂抛洒的过程中，催化剂床层出现中间低、两边高贴壁现象，形成坡度，影响催化剂的平整度，导致装填效果很不理想。
CN203767673U公开了一种密相装填器，该专利技术能够使播料盘获得最大的动力，提高驱动装置的工作效率，但是不能使催化剂以羽毛状自由均匀降落到床层表面，无法降低催化剂破碎率、孔隙率，且不方便直接观察催化剂的布料情况。
以上催化剂装填过程中，均存在一定的催化剂破损及催化剂不平整问题，影响反应效果。现如今化工设备大型化巨型化的发展趋势是不可逆转的。催化剂的装填工作与装填质量对反应器的稳定运行具有重要影响，催化剂装填质量的好坏主要由反应器内床层径向的均匀性以及轴向的精密性和级配性来体现，好的催化剂密相装填器装填可有效避免“沟流”和“贴壁”等现象。
发明内容
针对目前催化剂装填过程中存在的催化剂破损及催化剂床层不平整的问题，本发明提供了一种适用于管状反应器的催化剂装填装置及装填方法。本发明装置可以实现提高催化剂装填密度，提升催化剂床层平整度，降低催化剂破损率，提高反应效果。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种适用于管状反应器的催化剂装填装置。
一种适用于管状反应器的催化剂装填装置，所述装填装置包括电机、装填漏斗、滑动组件、滑道、分散组件及固定杆；
所述电机设置在催化剂装填装置的顶部，其用来升高或者降低催化剂分散组件；装填时通过固定杆固定在反应器顶部的支架上；所述电机通过转向阀连接连接杆，所述连接杆连接分散组件，用来控制催化剂分散组件的上升及下降，同时可通过转向阀实现连接杆的转动
所述的装填漏斗设置在电机的下方，其通过固定杆固定在反应器顶部的支架上，用于向分散组件内装入催化剂；
所述分散组件的外边缘设置滑动组件，用于分散组件的上下滑动，同时用于维持分散组件的平稳状态；
所述的滑道设置在反应器内部，滑道顶部固定在装填漏斗底部；
所述的分散组件包括上层筛网层和下层筛网层；连接杆下端穿过上层筛网层，固定在下层筛网层中心，连接杆可通过电机控制下层筛网层以连接杆为轴逆时针或顺时针转动一定角度。
进一步的，所述的分散组件中，下层筛网层和上层筛网层之间设置一定间隙，下层筛网不直接与上层筛网层接触，即，转动下层筛网时不会影响上层筛网层。
上层筛网层与滑动组件为固定连接，上层筛网层可通过滑动组件实现上下滑动，同时用于维持上层筛网层的水平状态。
下层筛网层与滑动组件为可活动连接，下层筛网层可通过滑动组件实现上下滑动的同时，还可通过下层筛网层中心连接的连接杆实现转动一定角度。下层筛网转动时不影响上层筛网与滑动组件的连接。
进一步的，下层筛网层与滑动组件的可活动连接可采用现有技术中的磁力连接、齿轮连接等任一种形式，优选采用磁力连接方式。
进一步的，滑道为可伸缩结构或组合结构。滑道数量与滑动组件数量对应，每组滑动组件对应一组滑道。滑动组件可以设置2-6组，优选为3-4组。
进一步的，分散组件的上层筛网层以及下层筛网层均为圆形结构，其外径小于反应器内径10mm-200mm。优选为20mm-100mm。上层筛网层及下层筛网层均由圆形骨架及筛网制成，筛网孔径略大于催化剂直径。所述的上层筛网层设置边沿，边沿高度约20mm-500mm，优选为50mm-200mm。
进一步地，装填漏斗呈上宽下窄的倒锥形结构，包括锥形板及底部圆形出料口，底部圆形出料口直径略小于催化剂分散组件的筛网层直径。
进一步地，随着催化剂装填的深度，滑道可随之缩短，其最大长度为反应器高度。
进一步地，滑道与反应器内壁之间间隙为10mm-200mm。优选为20mm-100mm。适宜的间隙使得滑道设置在反应器内部时，便于移动。
进一步地，连接杆上端通过转向阀连接电机，连接杆下部穿过上层筛网层，固定在下层筛网层中心，连接杆可以通过电机控制转向阀实现下层筛网层以连接杆为轴逆时针、顺时针转动一定角度，转动的角度一般为0-30°。
本发明第二方面提供了一种管状反应器的催化剂装填方法，其中使用了上述的催化剂装填装置。
具体地，所述催化剂装填方法包括以下内容：
（1）将催化剂装填装置设置在反应器内，电机设置在反应器顶部的支撑架上；
（2）启动电机开关，将催化剂分散组件下降至反应器底部且通过电机控制的连接杆多次往复转动催化剂分散剂组件的下层筛网层，然后上升至反应器顶部，如此几次，检测催化剂装填装置的灵活性；
（3）转动催化剂分散组件的下层筛网层，实现上层筛网层及下层筛网层呈交错状态，然后自催化剂装填漏斗缓慢装入适量的催化剂，并经过轻微振动实现催化剂平铺在催化剂分散组件的上层筛网层；
（4）采用电机控制催化剂分散组件缓慢下降到反应器底部，通过电机控制转向阀带动连接杆转动催化剂分散组件的下层筛网层，实现上层筛网层及下层筛网层呈叠合状态，筛网层缝隙保持一致，轻微抖动催化剂分散组件，催化剂缓慢降落到反应器底部，实现催化剂平铺，减少催化剂破损率；
（5）采用电机控制催化剂分散组件上升至反应器顶部，再次通过连接杆转动催化剂分散组件的下层筛网层，实现上层筛网层及下层筛网层呈交错状态，然后自催化剂装填漏斗缓慢装入适量的催化剂，并经过轻微振动实现催化剂平铺在催化剂分散组件的上层筛网层；
（6）重复步骤（4）、（5），完成催化剂逐层装填。
进一步的，催化剂分散组件内的催化剂装填高度不超过催化剂分散组件的边沿高度。
本发明的方法是为了避免催化剂装填时不平整，催化剂因高处降落导致的损耗等问题，将催化剂在反应器顶部装在催化剂分散组件上，经升降组件将催化剂分散组件下降到反应器底部后，均匀卸下催化剂，实现催化剂的平整分散及降低催化剂的损耗。
与现有技术相比较，本发明的催化剂装填组件、含有其的催化剂装填工艺具有以下有益效果：
1、本发明的催化剂装填装置，通过设置电机、滑动组件，滑道及催化剂分散组件等，可以实现升降的催化剂分散组件，将催化剂先装填到催化剂分散组件后，缓慢降落到反应器底部，通过旋转催化剂分散组件的筛网层，实现催化剂均匀的缓慢的直接降落到反应器床层表面，实现催化剂分配均匀，且避免催化剂从高处直接降落造成的催化剂损耗，实现提高催化剂装填均匀度及避免催化剂的损耗。本发明的催化剂装填装置能够提高催化剂装填的密度，实现催化剂在管状反应器中的密相装填。
2、本发明的催化剂装填方法，通过将催化剂装填装置设置在反应器内，通过在反应器顶部将催化剂装填到催化剂分散组件，将装满了催化剂的催化剂分散组件缓慢降落到反应器底部，旋转连接杆，完成催化剂均匀、缓慢地平铺到催化剂床层三个步骤，可以实现催化剂的逐层装填。该方法解决了传统催化剂装填时采用喷洒、旋转、振动等导致的催化剂损耗问题。采用便于催化剂均匀平铺的催化剂分散组件，均匀的将催化剂平铺到催化剂床层，提高了催化剂的平整分散并降低催化剂的损耗，适用于常规催化剂的装填过程，尤其适用于较为娇贵的催化剂装填。
3、本发明的催化剂装填装置及装填方法，具有催化剂损耗低、操作方便、装置简单、运行费用低等特点，具有较高的技术效益及推广价值。
附图说明
图1为本发明的催化剂密相装填工艺装置示意图；
其中，1为电机，2为装填漏斗，3为滑动组件，4为滑道，5为反应器内壁，6为催化剂分散组件，7为支架，8为固定杆，9为转向阀。
图2为装填漏斗结构示意图；
其中21为锥形板，22为底部圆形出料口。
图3-4为其中催化剂分散组件的示意图；
其中，61为连接杆，62为边沿，63为上层筛网层，64为下层筛网层，65为筛网，66为圆形骨架。
图5为催化剂分散组件下层筛网层旋转示意图。
图6为催化剂分散组件中上层筛网和下层筛网与滑动组件的连接关系示意图，其中71为固定连接，72为可活动连接。
图7为催化剂密相装填装置工作示意图；
其中（a）是在反应器顶部，催化剂分散组件的上层筛网层及下层筛网层呈交错状态，催化剂装填在催化剂分散组件上；
（b）是在反应器底部，催化剂分散组件的上层筛网层及下层筛网层呈叠合状态，上下筛网层间隙保持一致，催化剂缓慢降落到反应器底部；
（c）是催化剂逐层装填过程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“若干”的含义是一个或者一个以上，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图4所示，本发明的催化剂装填装置由电机1，装填漏斗2，滑动组件3，滑道4，反应器内壁5，催化剂分散组件6，支架7、固定杆8及转向阀9组成。所述电机1设置在催化剂装填装置的顶部，装填时通过固定杆8固定在反应器顶部的支架7上，电机1用来升降催化剂分散组件6，以便于装填催化剂和分散催化剂。
电机1通过转向阀9连接催化剂分散组件6的连接杆61，控制催化剂分散组件6的上升及下降。所述的装填漏斗2设置在电机1的下部，通过固定杆8固定在反应器顶部的支架7上，用于装填催化剂。其中装填漏斗2为上宽下窄的倒锥形结构，包括锥形板21及底部圆形出料口22，底部圆形出料口22直径略小于催化剂分散组件6的筛网层直径。
所述的催化剂分散组件6包括连接杆61、上层筛网层63及下层筛网层64。上层筛网层63设置于下层筛网层64的上部，上层筛网层63和下层筛网层64未固定连接，呈上下叠放状态。下层筛网层64可作为上层筛网层63的支撑。当下层筛网层64上下移动时，能带动上层筛网层63上下移动。其中，上层筛网63与滑动组件3为固定连接，上层筛网63可通过滑动组件3实现上下滑动，同时用于维持上层筛网63的水平状态。下层筛网64与滑动组件3为可活动连接，下层筛网64可通过滑动组件3实现上下滑动的同时，还可通过下层筛网64中心连接的连接杆61实现转动一定角度。下层筛网64转动时不影响上层筛网63与滑动组件3的连接。
滑动组件3可设置2-6组，优选为3-4组。所述的催化剂分散组件6由连接杆61，边沿62，上层筛网层63，下层筛网层64，筛网65及圆形骨架66构成。连接杆61上端连接电机1，连接杆61下部穿过上层筛网层63，固定在下层筛网层64中心，连接杆61可以通过电机1控制下层筛网层64以连接杆61为轴逆时针、顺时针转动一定角度，如转动的角度可以为0-30°。所述的上层筛网层63以及下层筛网层64均为圆形结构，其外径一般小于反应器内径10mm-200mm。优选为20mm-100mm。上层筛网层63及下层筛网层64均由圆形骨架66及筛网65制成，筛网65孔径略大于催化剂直径。所述的上层筛网层63设置向上的边沿（折边）62，边沿62高度约20mm-500mm，优选为50mm-200mm。
所述的滑道4设置在反应器内部，滑道4顶部固定在装填漏斗2底部，滑道4为可伸缩结构或组合结构，随着催化剂装填的深度，滑道4可随之缩短，其最大长度为反应器高度。滑道4设置数量与滑动组件3对应，每组滑动组件3对应一组滑道4。滑道4与反应器内壁之间间隙为10mm-200mm。优选为20mm-100mm。适宜的间隙使得滑道4设置在反应器内部时，便于移动。
结合图5及图6，本发明的催化剂装填方法包括以下内容：
（1）将催化剂装填装置设置在反应器内，电机1设置在反应器顶部的支撑架7上；
（2）启动电机1开关，将催化剂分散组件6下降至反应器底部，且通过电机1控制的连接杆61多次往复转动催化剂分散剂组件6的下层筛网层64，然后上升至反应器顶部，如此几次，检测催化剂装填装置的灵活性；
（3）将分散组件升到反应器顶部，转动催化剂分散组件6的下层筛网层64，实现上层筛网层63及下层筛网层64呈交错状态，然后自催化剂装填漏斗2缓慢装入适量的催化剂，催化剂高度不超出催化剂分散组件6的边沿62，并经过轻微振动实现催化剂均匀平铺在催化剂分散组件6的上层筛网层63；
（4）采用电机1控制催化剂分散组件6的下层筛网层64同时带动上层筛网层63缓慢下降到反应器底部，通过电机1控制的连接杆61转动催化剂分散组件6的下层筛网层64，实现上层筛网层63及下层筛网64层呈叠合状态，筛网层缝隙保持一致，轻微抖动催化剂分散组件6，催化剂缓慢降落到反应器底部，实现催化剂平铺，减少催化剂破损率；
（5）采用电机1控制催化剂分散组件6上升至反应器顶部，再次通过连接杆61转动催化剂分散组件6的下层筛网层64，实现上层筛网层63及下层筛网层64呈交错状态，然后自催化剂装填漏斗2缓慢装入适量的催化剂，并经过轻微振动实现催化剂平铺在催化剂分散组件6的上层筛网层63；
（6）重复步骤（4）至（5），完成催化剂的逐层装填。
Claims (13)
1.一种适用于管状反应器的催化剂装填装置，其特征在于，所述催化剂装填装置包括电机、装填漏斗、滑动组件、滑道、分散组件及固定杆；
所述电机通过固定杆固定在反应器顶部的支架上；所述电机设置在催化剂装填装置的顶部，其用来升高或者降低催化剂分散组件；
所述电机通过转向阀连接连接杆，所述连接杆下端连接分散组件，用于控制催化剂分散组件的上升及下降，同时可通过转向阀实现连接杆的转动；
所述的装填漏斗设置在电机的下方，其通过固定杆固定在反应器顶部的支架上，用于向分散组件内装入催化剂；
所述分散组件的外边缘设置滑动组件，用于带动分散组件上下滑动，同时用于维持分散组件的平稳状态；
所述的滑道设置在反应器内部，滑道顶部固定在装填漏斗底部；所述的分散组件包括上层筛网层和下层筛网层，连接杆下端穿过上层筛网层并与下层筛网层中心固定，连接杆可通过电机用于控制下层筛网层以连接杆为轴逆时针或顺时针转动。
2.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述的滑道为可伸缩结构或组合结构。
3.按照权利要求1或2所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述的滑道数量与滑动组件数量一一对应。
4.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述下层筛网和上层筛网之间设置一定间隙，下层筛网不直接与上层筛网接触。
5.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述上层筛网与滑动组件为固定连接，上层筛网可通过滑动组件实现上下滑动，同时维持上层筛网的水平状态。
6.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述下层筛网与滑动组件为可活动连接，下层筛网可通过滑动组件实现上下滑动的同时，还可通过下层筛网中心连接的连接杆实现转动一定角度。
7.按照权利要求6所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述可活动连接为磁力连接或齿轮连接。
8.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述的上层筛网层和下层筛网层均为圆形结构，外径小于反应器内径10mm-200mm。
9.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述上层筛网层和下层筛网层均由圆形骨架及筛网制成，上层筛网层设置向上的边沿。
10.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，装填漏斗呈上宽下窄的倒锥形结构，包括锥形板及底部圆形出料口，底部圆形出料口直径略小于催化剂分散组件的筛网层直径。
11.按照权利要求1所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述转动的角度为0~30°。
12.按照权利要求8所述的催化剂装填装置，其特征在于，所述上层筛网层和下层筛网层的外径小于反应器内径20mm-100mm。
13.一种管状反应器的催化剂装填方法，其中应用了权利要求1-12任一所述的催化剂装填装置。
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