CN1404914A - 催化剂加载方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种将颗粒状催化材料加载到反应器管道中的方法和用于该方法中的加载设备。该方法包括提供加载管道，催化剂颗粒以阻尼运动穿过该加载管道。通过将螺旋成形本体安装在每个管道部段的内壁上来提供阻尼装置。螺旋成形本体由一条形成，该条具有任意形状的截面，并且沿该截面的任何方向的最大尺寸为管道部段的直径的1/25－1/2。每个部段中的螺旋成形本体具有的螺旋线间隔相对于管道部段的直径在2－8之间。
Description
技术领域
本发明涉及用于将颗粒状材料加载到反应器管道中的方法和设备。更具体地说，本发明涉及将颗粒状催化材料加载到反应器管道中，该反应器管道例如为应用于氨、氢和甲醇装备中的管状蒸汽重整装置。
背景技术
通常使用袜状件(sock)的方法来将颗粒状催化材料加载到管状反应器中。用这种方法，由柔性塑料材料制成的细长袜状部件充装有催化剂颗粒，并且借助于袜状件所附接的线下降到反应器管道中。在到达反应器的底部时，猛拉该线，由此打开袜状件并将颗粒释放到反应器中。
在使用这种方法时，反应器的不均匀和不平均的加载导致了由于袜状件过早打开使颗粒破裂而形成空隙，或者导致了由颗粒形成壅塞(bridge)。空隙的形成是不希望的，因为其在反应器中导致了不均匀的温度分布和压降中的振动。通过打击或锤打反应器管道的侧面可以局部地去除空隙，这使反应器的壁振动。然而这一过程是劳动密集和浪费时间的。
被结合在此作为参考的美国专利5,247,979描述了一种使用带有阻尼器的线将颗粒状材料充装入垂直管道的方法，该阻尼器采取一系列横截于线布置的柔性阻尼器刷子的形式。带有阻尼器刷子的线首先下降到垂直管道中，然后颗粒被倒入管道中。应该知道，如果该线在充装操作期间被少量拉动，而在管道被充满的同时逐渐提升，就获得快速、均匀和可再现的充装。
然而这种方法具有几个缺点。颗粒从刷子到管道的底部的下落距离并不受控制，并且颗粒还可能变成楔入在刷子和管道的壁之间，使得设备在管道中不能移动。刷子从线到管道的壁的径向距离必须对应于管道直径，这意味着每个特定的管道需要其自身的带有刷子的线。
通过本发明的方法和设备来克服上述缺点和与不同的方法相关的其他缺点，这在下文中将变得明显。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于将颗粒状催化材料充装到反应器管道例如管状蒸汽重整装置中的方法和设备，以便确保高的催化剂密度，由此使催化剂颗粒的空隙和壅塞减至最小。
本发明的另一个目的是提供一种加载设备，其可适用于所有通用的催化剂类型和尺寸，结果既用窄的管道直径得到最佳的加载密度，又用宽的管道直径得到最佳的加载密度。
再一个目的是提供一种高度自动的加载方法，并因此减少了人出差错的可能性以及对反应器管道重新加载的危险。
最后，本发明的又一个目的是提供一种设备，由此获得穿过例如重整装置的反应器管道的均匀压降和均匀流动，其结果是减小了形成热点的趋势，以及延长了管道寿命。
通过本发明来实现以上目的，本发明提供了一种将颗粒状催化材料加载到反应器管道中的方法，其包括：通过将若干个管道部段连接成对应于反应器管道长度的最终管道长度来提供加载管道，该管道部段的外直径小于反应器管道的内直径；在加载管道的顶部处将一些待加载的催化剂颗粒引入反应器管道中，通过在加载管道中设置阻尼装置，使催化剂颗粒以阻尼运动穿过加载管道；以及以一长度依次从反应器管道中收回加载管道，该长度对应于加载到反应器管道中的催化剂颗粒的加载高度；其中通过将螺旋成形本体安装在每个管道部段的内壁上来提供阻尼装置，螺旋成形本体由一条形成，该条具有任意形状的截面，并且沿该截面的任何方向的最大尺寸为管道部段的直径的1/25-1/2；每个部段中的螺旋成形本体具有的螺旋线间隔(pitch)相对于管道部段的直径在2-8之间。
本发明还提供一种用于以上加载方法中的加载设备。
根据本发明的加载设备包括：具有一管道直径以便配装入反应器管道的加载管道；加载管道的顶部适于连接到漏斗单元，并且加载管道的底部设置有提升装置，用于将加载管道从反应器管道中收回；加载管道包括各自设置有连接装置的单独的管道部段，该连接装置适于在彼此连接时装配到加载管道上；至少一个管道部段设置有阻尼装置，以便使穿过加载管道的催化剂颗粒的速度减缓；其中通过将螺旋成形本体安装在每个管道部段的内壁上来提供阻尼装置，螺旋成形本体由一条形成，该条具有任意形状的截面，并且沿该截面的任何方向的最大尺寸为管道部段的直径的1/25-1/2；每个部段中的螺旋成形本体具有的螺旋线间隔相对于管道部段的直径在2-8之间。
如上所述，加载设备包括若干个管道部段。管道部段可以装配和插入反应器管道例如管状重整装置中，以便形成一根长的加载管道。在本发明的特定实施例中，每个部段设置有阻尼器，其形式是固定在管道部段的内壁上的螺旋成形本体。
连接装置优选采取布置在管道部段一端的外壁上的滑动部件的形式，该连接装置用于将单独的管道部段装配成最终的加载管道。管道部段的端部一般设置有以互锁方式彼此配装的凹口。
当通过加载管道加载催化剂颗粒时，由于催化剂以螺旋运动降落在螺旋成形本体上，所以降低了催化剂颗粒的速度。螺线形运动迫使颗粒沿着螺旋对齐，确保了颗粒一个接一个地到达，而不是成团块地到达。在加载管道的底部处，催化剂颗粒具有相同的速度，并且落下短的预定距离。其结果是均匀的密集加载，而没有催化剂颗粒的壅塞、空隙或破坏。
附图说明
图1表示了根据本发明的特定实施例的设备，其应用于准备将颗粒状催化剂材料加载到反应器管道中的设施；
图2表示了本发明的实施例，其带有附接到管道的内表面的的螺旋成形本体；
图3表示了互锁凹口的设计的实例。
具体实施方式
用根据本发明的方法，避免了从过高的高度落下的催化剂颗粒发生破碎的危险。熟练的加载人员们也能够比例如使用袜状件方法的常规加载快得多地进行加载工作。
由本方法获得了高度均匀的加载密度，而无需锤打反应器管道。
也可以获得均匀的压降，并由此获得穿过反应器管道的均匀流动。其结果是减小了形成热点的趋势，以及延长了管道寿命。
本发明的设备包括若干个尺寸相等的管道部段，其带有固定在内壁上的螺旋成形本体。管道部段可以连接到重整装置管道并插入重整装置管道中，以便形成一根长的加载管道，这从参考附图所作的以下说明中变得明显。
为了控制进入加载管道的催化剂的量，附接了漏斗系统2(图1)。系统2通过振动器以电的方式振动。加载到漏斗2中的催化剂颗粒通过所安装的漏斗出口6和滑动管道8连续地引入顶部管道12。漏斗系统2在准备加载时布置在管道12的顶部上，使得通过让系统在滑动杆10上滑动而将滑动管道8配装在顶部管道12中。漏斗系统在加载操作期间总是确保同样高的加载速度。
根据本发明的加载管道由若干个管道部段24装配而成(图2)。在本发明的特定实施例中，每个部段设置有螺旋成形本体26，其作为布置在管道部段24的内壁上的阻尼器。
通过将若干个部段连接成管道的最终所需长度来将管道部段24装配起来。管道部段24的端部以这种方式成形，即，使得一个管道部段的端部配装入随后的管道部段中，如拼图玩具的部件一样，形成互锁凹口28(a)和(b)。当以这种方式连接时，此处管道部段具有相一致的管道轴线，管道部段将既沿轴向又沿旋转方向相对彼此锁定。
互锁凹口28可以具有与图3中所例示的不同的设计。
为了确保相一致的管道轴线，外围滑动部件30放置于连接区域中，该外围滑动部件的内直径稍大于管道部段的外直径。滑动部件30可以形成为薄壁管道，该薄壁管道在管道部段24的外侧占据最小的空间，并且在管道部段的内侧不占据空间。因此连接装置是非常紧凑的。
通过将螺旋成形本体26安装在每个管道部段24的内壁上来提供加载管道中的阻尼装置。螺旋成形本体26形成为具有任意截面的条。该条与每个管道部段24的内表面接触，并且其形成为螺旋，使得一个整圈在管道长度上等于管道部段直径的2-8倍。因此螺旋线间隔为2-8。
该条沿其截面的任何方向具有的最大尺寸为管道部段的直径的1/25-1/2。
例如，该条可以是金属或塑料的。然而也可以使用能够成形为螺旋的其他材料。
当通过加载管道加载催化剂时，由于催化剂将在螺旋成形本体上向下穿过加载管道，所以催化剂颗粒的速度将会降低。另外，振动的漏斗、漏斗上的流动限制和螺旋成形本体自身将确保颗粒单独地到达反应器的底部，而不会纷乱地(in hobs)到达反应器的底部。
颗粒进入加载管道，带有水平速度分量。这防止颗粒在加载管道中自由落下。如果颗粒偶然呈团块进入，则不会首先落到螺旋成形本体上的颗粒与管道部段的侧面接触，直到它们最终落在螺旋成形本体上并且继续螺旋运动。因此本发明的加载管道确保了在颗粒上有恒定的、非破坏性的减速效果。
在加载管道的底部处，催化剂颗粒由此将全部具有相同的速度，并且一个接一个地落下短的预定距离。其结果是均匀的密集加载，对催化剂颗粒没有破坏。
将要加载的颗粒材料的被测数量对应于体积度，例如，该体积度与管状重整装置的截面积乘以加载管道的高度的值成比例。这个计算允许对加载过程进行附加控制。
Claims (5)
1.一种将颗粒状催化材料加载到反应器管道中的方法，其包括：
通过将若干个管道部段连接成对应于反应器管道长度的最终管道长度来提供加载管道，该管道部段的外直径小于反应器管道的内直径；
在加载管道的顶部处将一些待加载的催化剂颗粒引入反应器管道中，通过在加载管道中设置阻尼装置，使催化剂颗粒以阻尼运动穿过加载管道；以及
以一长度依次从反应器管道中收回加载管道，该长度对应于加载到反应器管道中的催化剂颗粒的加载高度；
其中通过将螺旋成形本体安装在每个管道部段的内壁上来提供阻尼装置，螺旋成形本体由一条形成，该条具有任意形状的截面，并且沿该截面的任何方向的最大尺寸为管道部段的直径的1/25-1/2；
每个部段中的螺旋成形本体具有的螺旋线间隔相对于管道部段的直径在2-8之间。
2.一种用于根据权利要求1所述的加载方法中的加载设备，其包括：
具有一管道直径以便配装入反应器管道的加载管道；
加载管道的顶部适于连接到漏斗单元，并且加载管道的底部设置有提升装置，用于将加载管道从反应器管道中收回；
加载管道包括各自设置有连接装置的单独的管道部段，该连接装置适于在彼此连接时装配到加载管道上；
至少一个管道部段设置有阻尼装置，以便使穿过加载管道的催化剂颗粒的速度减缓；
其中通过将螺旋成形本体安装在每个管道部段的内壁上来提供阻尼装置，螺旋成形本体由一条形成，该条具有任意形状的截面，并且沿该截面的任何方向的最大尺寸为管道部段的直径的1/25-1/2；
每个部段中的螺旋成形本体具有的螺旋线间隔相对于管道部段的直径在2-8之间。
3.根据权利要求2所述的加载设备，其特征在于，用于连接管道部段的装置在被外滑动部件包围的管道部段的端部处包括互锁凹口。
4.根据权利要求2和3所述的加载设备，其特征在于，螺旋成形本体的截面区域为矩形、圆形或正方形。
5.根据权利要求2-4所述的加载设备，其特征在于，借助于振动器使漏斗单元机械化。
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