CN1304863A - 用于把松散材料填充进管子中的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于把松散材料填充进管子中的装置,包括多个容纳松散材料的容器(14)和设在存储容器(14)下方的输送通道(10)。在所述通道中,松散材料通过一个引起所述通道振动的振动装置(9)而被输送到一排出位置(11),输送并进入到输送通道(10)的松散材料量可以计量。填充管道(13)与给其供应松散材料的填充装置(7)一起可以彼此不相关地在框架结构(1)内两个滑架形移动部件(4、6)上沿两个方向移动。
Description
本发明涉及一种用于用松散材料填充管子的装置，尤其是用于将催化剂颗粒如催化剂丸填充进一种管束式反应器的管子中的装置。
管束式反应器用于许多化学反应器，在这些化学反应器中气体被催化转化。一个特定例子是在固定的催化剂床上进行碳氢化合物的局部氧化。管束式反应器包含许多通常垂直排列的管子。这些管子填充有催化剂材料，并且反应气体流经这些管子，同时反应所产生的热量通过围绕这些管子的外侧流动的冷却液而被带走。在工业设备中，一个管束式反应器通常包含有多达40,000个单独的管子。
催化剂材料通常呈模制品的形式，例如小球、圆片状物、圆柱状物、环状物或小丸。这些模制品常常通过压丸或烧结的方法由粉状的原材料生产出来，因此这些模制品只有有限的压缩强度和耐磨性。如果机械负载过大的话，这些模制品就会容易碎裂或者分裂成较小的颗粒。这些模制品的尺寸通常比反应用管子的直径要小得多，但是另一方面与该直径具有相同的数量级。
为了在管束式反应器中获得反应的最适产量和选择性，反应器中所有的管子都必须非常均匀地填充有催化剂材料。一方面，在每一个管子中催化剂材料的数量要尽可能地相同；另一方面，该材料应当非常均匀地分布到管子的整个长度上。尤其是，所有管子中填充的高度应该是基本上相同的。如果没有均匀填充，在反应期间在各个管子中会出现不同的压降，这会导致所发生的反应的产量和选择性降低。当管子中存在较小的催化剂颗粒如磨损过的催化剂材料、碎裂的模制品或者催化剂粉末的时候，也会产生非常不利的影响。这会导致较大的压降，相应地降低了效率。由于这些原因，以一种充分可控的、均匀的和平缓的方式进行催化剂管子的填充是非常重要的。尤其是，要确保均匀的填充速率，即在填充过程期间，每单位时间所填充的催化剂材料的数量要非常恒定。
到目前为止，将催化剂床填充进管子都是采用把测定量的催化剂材料通过一漏斗填充进每一个单独的管子中的方法而手工地进行的。然而，手工填充存在许多缺点。首先，手工填充非常耗时，因此成本高。由于在反应器的上部管子底座上通常几乎没有空间，因此只有少数人能够同时地进行填充。这会导致填充时间高达数星期，从而致使长时间停机。另一方面，手工填充往往不能确保所需的填充速率的均匀性，因此就不能确保均匀的催化剂床。在许多情况下，在将催化剂材料填充进管子的过程中，会形成固体架桥并因此会形成没有催化剂材料的空腔。最后，在手工填充中，存在着催化剂材料溢出的危险，结果这溢出的催化剂会进入到不是所期望的管子中。
因此，用于自动填充管子的装置早就被提出了。比如，在US4,402,643中就公开了这样一种装置。
这一专利涉及一种催化剂填充装置，把以颗粒形式存在的松散材料导入其催化剂管子中。沿颗粒排出的方向逐渐变细的容器安装在一个可在辊子上移动的框架中。松散材料从所述容器进入一个输送槽中，该输送槽借助于一个振动器组的作用而可振动，并且被分成多个并排设置的纵向通道。从容器中出来的松散材料的数量可以通过一个耙子进行调节，该耙子能够同时关闭所有的纵向通道，并且其相对于纵向通道的位置可以通过蝶形螺母进行调节。连接件安装在该输送槽的一侧，挠性软管固定在该连接件上，借助于这些连接件可以把松散材料输送到管束式反应器中。
然而，可在辊子上移动的框架是很难进行精确地安装的。
WO-A-98/14392也公开了一种用于填充反应管子的支架。该支架包含有电子控制的振动器，振动器驱动着一个被分隔成多个平行通道的振动底座。被分隔成相应数量隔间的催化剂容器设置在这些通道的一端上方。数量精确的催化剂材料被填充进这些隔间中。这些催化剂材料进入所述通道中，在那里它会在这些通道的振动运动的作用下被输送到下悬喷管中。催化剂材料穿过这些喷管落进相应数量的单独的漏斗中，这些漏斗插入在所要填充的反应器管子中。在所公开的第一个实施例中，下悬喷管借助于挠性软管而与单独的漏斗相连，这样填充漏斗就能够很容易地进行更换。在第二个实施例中，在下悬喷管和填充漏斗之间有一个自由下落区域，并且这些填充漏斗的高度可以通过线性驱动来调节。通过移动所述支架，填充漏斗就能够从一组管子移动到下一组管子。然而，所公开的这种支架非常笨重，并且和在US4,402,643中所公开的方案一样很难通过其底座的辊子进行精确地安装。
本发明的一个目的在于提供一种用于把松散材料填充进管子中的装置，该装置能够确保均匀和可靠地填充，而且该装置十分轻巧，生产成本低廉，能够填充具有不同的管子间距和几何形状的反应器而几乎没有变化，并且该装置能够以一种简单的方式精确地设置在所要填充的管子的上方。
我们已经发现，根据本发明，通过一种用于将松散材料填充进管子中的装置可以达到这个目的，该装置包括多个容纳松散材料的存储容器和设置在这些存储容器下方的输送通道，在该通道中，松散材料通过一个引起所述通道振动的振动装置而被输送到一个排出位置，并且所输送的和进入到输送通道的数量是可以计量的，其中为填充管道提供松散材料的填充装置能够在一个框架结构中滑架形移动部件上沿两个方向移动。
通过采用一种具有可沿两个方向移动的滑架形移动部件的填充装置，就能够获得非常精确而且简单的填充管道的定位。这样，就能够对具有不同管子间距和管子几何形状的管束式反应器进行可靠地填充，所需要对填充装置进行的改变主要是为了使填充管道适应于相应的填充装置，而无须进行进一步地调整。
在基于本发明思想的一个有益的改进中，将滑架形连接部件在两个平面中的导轨上进行导向。这些导轨最好设置在两个平面内，这两个平面一个叠着另一个，并且这些导轨允许填充装置沿横向移动而与该填充装置沿纵向的位置无关。为了改进运行的筒易性并减少形成滑架形移动部件的轮廓和导轨之间的摩擦，导轨可以设有辊子部件；辊子部件可以同样地设置在滑架形移动部件自身上。
支承这些导轨的框架结构可以设有支承部件，例如一种多用围栏，该围栏允许所述新颖的装置在所要填充的管束式反应器的表面上轻松地移动。为了避免把运送输送通道内的松散材料所需的振动传递到所要填充的管束式反应器的顶部，可以在框架结构的底部设置阻尼部件；另一方面，所述阻尼部件也可以安装在框架结构和导轨之间。
为了计量进入到输送通道中的松散材料的数量，在存储容器下面倒料嘴区域中设有计量指示器，通过这些计量指示器，可以设定每条输送通道可单独计量的松散材料的数量。能以这种方式设定的这些松散材料量经由振动的通道而被输送到填充管道中，这些管道以可更换的方式插进一个导向件中。根据松散材料的质量流量和所要填充的管束式反应器的直径，可以迅速而又简便地改变填充管道的长度和直径。
以可更换的方式插入有填充管道的导向件可以沿垂直方向移动，这样排出孔就能够浸入所要填充的管束式反应器的管道中，因此在填充的过程中就不会漏下松散材料。垂直可调的导向件可以通过弹簧力的作用被支承在其下部位置，这样，在填充的过程中，加在输送通道上的振动运动就不会被削弱。因此，可以避免整个填充装置在填充的过程中在反应器基座或反应器平台上受到由操作者引起的偶然震动。
在这个新颖的装置中，从存储容器开始到填充装置接着到倒料嘴处其直径是连续减小的；从这些可以看出，输送通道延伸至排出漏斗，这些漏斗的直径与倒料嘴的直径相比要小得多，并且与反应器中所要填充的管束的直径范围在同一数量级上。因此，在填充管道的出口处的填充速度已经和管束式反应器的管子的填充速度相适应，这样就能进行连续的填充，从而避免了在填充过程中出现阻塞。
下面将参照附图对本发明进行更详细的描述。
图1示出了具有围绕着框架结构的围栏的新颖的填充装置的主视图；
图2示出了具有相应取向的移动平面的填充装置的平面图；
图3示出了安装有存储容器的框架结构的侧视图。
在由图1给出的示意图中，示出了具有围绕着框架结构的围栏的所述新颖装置的主视图。
多功能夹持围栏2借助于安装在其外侧的型材25、26而固定在支承框架1上，通过该围栏，整个装置可以被抬起并且被安放在管束式反应器的平台上的一个新的填充位置上。该主视图显示出导轨3在型材25、26之间横向延伸，在导轨上引导着滑架形连接部件4。而在导轨上一个更高的平面中又延伸有导轨5，导轨5垂直于导轨3，并且一个滑架形位移部件6可以在导轨5上移动而与前面提到的滑架形连接部件4无关。通过在一个叠一个的两个平面中所发生的平移运动，可以容易并精确地把填充装置7和要借助于所述填充装置而加入松散材料的填充管道13移到管束式反应器平台上的各个填充位置中。所示的导轨3和5在任何情况下都分别沿横向和纵向取向，导轨3和5还可设有辊子部件，辊子部件可以减少摩擦并有利于操纵滑架形移动部件。
填充装置7包括一个基座部分8，可将容纳有松散材料的存储容器14固定在基座部分8上，例如通过管夹33固定在倒料嘴31上。计量指示器28设在倒料嘴31的下方，通过该计量指示器于是就能够计量出从相应的存储容器14中排出的每条输送通道(参见图2)中的松散材料。松散材料以小丸、小球或类似的形式从这些通到排出漏斗11的输送通道进入填充漏斗12和填充管道13中，填充管道13具有插入进导向件27中的输送漏斗。通过把填充管道13简单地插入进导向件27中，如果需要的话，就可以把它们更换成更长的填充管道13或那些具有不同直径的管道，因此就能在任何情况下与所要填充的管束式反应器的管子直径相适应。根据计量指示器28穿入到输送通道10的位置，松散材料通过设在填充管道底部的排出孔30而排出。该填充装置可以很容易地通过更换导向件27而与具有其它管子间距的管束式反应器相适应。
在基座部件8上一方面安装有一个固定的把手16，另一方面还安装有一个可动的把手17。可以以这样一种方式在填充管道13的导向件27上加上一个垂直运动，即，将一个借助于系杆19而与横向的下横梁20相连的上横梁18连接在可动把手17上并且随着其作上下运动。因此，与横向的下横梁20相连的并且插入有填充管道13的导向件27也向上或向下移动。横向的下横梁20受到由围绕着导向螺栓21的压力弹簧23所施加的预加应力，这样，具有排出孔30的填充管道13就插入位于管束式反应器顶部的管子开口中。由线圈弹簧23包围的导向螺栓21安装在基板29上(参见图3)。
图2示出了填充装置的平面图，从该图也可以明显看出导轨之间相互的取向。
根据图2的平面图显示出填充装置7与设置在下面的部件一起，一方面可以沿纵向在滑架形移动部件6中的导轨5上移动，另一方面，可以与其无关地在支承在支承框架1的型材25和26之间的导轨3上沿横向在滑架形移动部件4内移动。
填充装置7的存储容器14中的每一个都夹在管夹33中，从而与向下面延伸的倒料嘴31相连，该倒料嘴在输送通道10的上方开口。输送通道10从倒料嘴31下方延伸到填充管道13。每一条通道10由侧壁32所限定。倒料嘴31、输送通道10以及填充管道13与每一个存储容器14相配合。另外，计量指示器28设在每一个倒料嘴31的嘴部。每一个输送通道10都通向填充管道13，该填充管道13支承在可以上下移动的导向件27上。安装在填充装置7上的固定把手16设在中间输送通道10的上方。
根据图2的平面图还显示出上面的横向横梁18延伸从而覆盖输送通道10；下面的横向横梁20则显示出位于上面的横向横梁18的下方，这两根横梁18和20与安装在输送通道10两侧上的两根系杆19相连。
图3所示为安装有存储容器14的所述新颖装置的侧视图。
为了显示出沿横向的导轨3以及填充管道13，因此将所示出的框架结构1的型材25、26断开。在这里所示出的设在沿横向延伸的导轨3上的是辊子部件，这些辊子用来保证滑架形移动部件4可以容易地、低摩擦地运动。其上沿纵向安装有导轨5的基板29被安装在沿横向的导轨3的上方。沿纵向延伸的导轨5被滑架形移动部件6的轮廓所覆盖。由线圈弹簧23所包围着的导向螺栓21固定在基板29上，在该基板29上安装有导轨5。振动装置9设在从倒料嘴31延伸到填充管道13的输送通道10下方，该振动装置9会使输送通道10以这样一种方式进行振动，即，把松散材料从倒料嘴31的出口处输送到排出漏斗11中。根据图3的侧视图还显示出固定在倒料嘴31上的计量指示器28如何插入输送通道10中并从而限制了松散材料的流动。
在输送通道10的末端有一个排出漏斗11，借助于该漏斗，松散材料就可以流出输送通道10并进入到其上面部分同样呈漏斗形式的填充管道13中。所述填充管道插入在导向件27中，而该导向件27又与下横梁20相连。该下横梁20能够在两个导向螺栓21上移动，并且在任何时候都被围绕着导向螺栓21的压缩弹簧23向下压。下横梁20以及导向件27的垂直运动是由可动把手17的旋转运动通过系杆19传递所产生的。由于线圈弹簧23的预加应力的缘故，横梁20和导向件27被支承在一个较低的位置上，这样就保证可以在任何时刻把填充管道13的排出孔30插进所要填充的管束式反应器的管子中。
根据图3的侧视图还显示出截面面积14朝着倒料嘴31的方向减小。松散材料从所述倒料嘴的下端排出并进入位于下方的输送通道10中。通过设置可以单独操纵的计量区域28，将每一条通道10排出的松散材料流限定在这样的输送速率，该速率可以确保松散材料连续地进入排出漏斗11中并从那里进入到填充管道13中，还可以确保通过排出孔30可以连续地填充那些所要填充的管束式反应器的管子。存储容器14的直径至少比单独的填充管道13的直径大五倍。从所选择的设置中可以明显看出，输送这些松散小丸或小球或类似物所经过的截面沿着输送通道逐渐减小，这样，松散材料的输送速度就尽可能精确地与那些所要填充的管束式反应器的管子相适应，并避免了在其管子中出现固体架桥。
Claims (15)
1．一种用于把松散材料填充进管子中的装置，包括多个容纳松散材料的存储容器(14)和设在该存储容器(14)下方的输送通道(10)，在该通道(10)中，松散材料在一个引起所述通道振动的振动装置(9)的作用下被输送到一个排出位置(11)上，并且所输送并进入到输送通道(10)中的松散材料的数量是可以计量的，其中，提供松散材料给填充管道(13)的填充装置(7)可以在框架结构(1)内滑架形移动部件(4,6)上沿两个方向移动而彼此互不相关。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，导轨(3,5)处于两个平面中。
3．如权利要求2所述的装置，其特征在于，导轨(3,5)相互垂直地设置。
4．如权利要求2所述的装置，其特征在于，导轨(3,5)设有辊子部件。
5．如权利要求1所述的装置，其特征在于，框架结构(1)设有支承部件(2,15)。
6．如权利要求1所述的装置，其特征在于，存储容器(14)就振动来说是与输送通道(10)分开的。
7．如权利要求1所述的装置，其特征在于，一个插进输送通道(10)中的计量指示器(28)与填充装置(7)的每一个存储容器(14)相配合。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，可单独操纵的计量指示器(28)与每一个输送通道(10)相配合。
9．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充管道(13)在它们的上部区域(12)中形成有较大的截面面积。
10．如权利要求2所述的装置，其特征在于，阻尼部件插入在框架结构(1)和导轨(3,5)之间。
11．如权利要求1所述的装置，其特征在于，填充管道(13)沿垂直方向可以移动到输送通道(10)的排出位置(11)处。
12．如权利要求7所述的装置，其特征在于，计量指示器(28)支承在倒料嘴(31)上。
13．如权利要求1所述的装置，其特征在于，存储容器(14)的直径至少比填充管道(13)的直径大5倍。
14．如权利要求1所述的装置，其特征在于，计量指示器(28)和输送通道(10)之间的自由截面比输送通道(10)的流出断面要小。
15．如权利要求1所述的装置，其特征在于，输送通道(10)的流出截面比单独管道(13)的截面要小。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |