CN1688386A - 较大的催化剂激活器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于热调节催化剂的催化剂激活器。该激活器包括内部和外部容器、在内部容器内的穿孔和通常大致水平的栅格板(16)以及穿过容器中的栅格板延伸的流体通路。内部容器的内径为至少50英寸(1.27m)。在内部和外部容器之间的空间确定了烟道。在内部容器中的穿孔栅格板有：上表面，该上部主表面穿出有一定图形的交叠和大致锥形凹口(54)；以及底表面，其中，该大致锥形凹口交叠至少17％。流体通路穿过穿孔栅格板而向上延伸，并为管道，流体沿该管道流过栅格板。流体将使得布置在内部容器中的栅格板上面的颗粒材料例如催化剂流化。

Description

较大的催化剂激活器
技术领域
本发明总体上涉及一种催化剂激活器，用于加热催化剂和通过气体对它进行调节。特别是，本发明涉及一种用于调节烯烃聚合催化剂的催化剂激活器。
背景技术
多种固体催化剂组分(例如用于烃转化操作的催化剂组分，该烃转化操作例如聚合、裂化、脱氢、氢化等)通过使新催化剂间歇提高温度同时使调节流体流经过该催化剂来激活，根据催化剂的特殊性质和它的预定用途，该处理流体为惰性、不氧化、不还原、氧化、还原、干燥等。该处理的一个共同目的是从催化剂中除去水汽，因为水在很多用途中为催化剂毒物。
催化剂激活处理包括使激活流体例如空气干燥，并使它以恒定速度通过催化剂床，同时加热，直到催化剂达到合适温度，在该温度点，催化剂在合适长度的时间内保持在激活温度。不过，固体催化剂组分通常相对不可渗透，因此需要较浅的床，以便获得所需的激活流体流量。因此床变得较大和较昂贵。
为了解决在激活固体颗粒催化剂(包括从激活区域中连续除去杂质和催化剂毒物以及床的温度控制)时遇到的问题，已经发展了流化激活方法。在这些方法中，通过升高温度的激活流体流来使催化剂流化。
一种流化床催化剂激活器有栅格板，流化气体向上流过栅格板，以便使颗粒物质漂浮，从而形成流化床。栅格板的上表面机械加工成具有一系列大致锥形的凹口，这些凹口基本完全交叠，因此，栅格板的上表面并不是平表面，催化剂颗粒能够积累在该表面上，并避开流化气体的调节作用。
在一种已知的催化剂激活器中，栅格板(见图1)标称尺寸为1.13英寸(28.58mm)厚(图1中的尺寸a)，内径为42英寸(1.07m)，且大致锥形的凹口主要为90度(图1中的角度b)锥形凹口，该凹口的标称深度为1英寸(25.4mm)(尺寸a-c)，在上部主表面处的标称直径d为2.078英寸(52.78mm)，沿各方向的中心至中心间隔为1.781英寸(45.2mm)，因此交叠大约16.7％。
图1表示了42英寸(1.07m)栅格板的单个90度锥形凹口的标称结构。该已知栅格板有418个90度锥形凹口，且在外周边附近(在该处允许钻出凹口的间隙更小)，栅格板有18个70.5度锥形凹口和20个60度锥形凹口，因此，三种尺寸的锥形凹口总共有448个。各种锥形凹口的深度相同。各锥形凹口的顶点通过钻出0.078英寸(1.98mm)直径(尺寸e)、0.125英寸(3.175mm)深度(尺寸c)的孔而穿过钻孔至栅格板的下表面。
当在给定工厂位置增加聚合反应器的尺寸或数目时，所需的催化剂量增加，且需要增加在给定时间激活的催化剂量。
一种解决该问题的方法是提供多个催化剂激活器。与一个催化剂激活器相比，该方法的问题是需要更多的设备、操作人员和其它资源，包括容器、传感器、管路、线路和计算机能力。
解决该问题的另一方法是操作与以前相同直径的催化剂激活器，但该催化剂激活器有更深的催化剂流化床。该方法产生的问题是，更深的流化床使得更少的激活空气和由流化床流出的更多激活物与催化剂的各颗粒接触，这可能减小所形成的激活催化剂的量。
包括增加激活器的直径的另一方法也由于至少两个原因而被放弃。
第一，增加内部容器的直径将与内部容积成比例地减小它暴露于烟气的表面面积。当直径增加时，内部容器的壁表面面积的增量与直径的增量成正比，而内部容器的内部容积(假定容器的深度保持恒定)的增量与直径增量的平方成正比。还有，热量必须传递更远距离以便到达较大直径容器的中心。这些降低了在内部容器中每单位容积、每单位时间和每个催化剂颗粒的传热量。
第二，增加形成流化床的栅格板的尺寸，栅格板需要支承的催化剂进料增加，从而增加了栅格板的重量、栅格板必须跨过的直径和栅格板需要承受的催化剂重量。使栅格板尺寸简单地按比例扩大将需要使栅格板非常厚，以便在更大跨径上支承它自身的重量以及更多催化剂进料的重量。在栅格板的表面中磨削出凹口以便去除扁平区域将进一步恶化该问题，因为将除去大量金属以便形成该凹口，从而有效减小栅格板的厚度。
因此，使得催化剂激活器简单地按比例扩大将不能令人满意地解决每批次处理更多催化剂的问题。
发明内容
本发明的一个方面是一种用于热调节催化剂的催化剂激活器容器。激活器容器包括内部和外部容器、在内部容器内的穿孔和通常大致水平的栅格板以及穿过容器中的栅格板延伸的流体通路。
内部容器能够装入催化剂进料。外部容器大致环绕内部容器。在内部和外部容器之间的空间确定了烟道。
在内部容器中的穿孔栅格板有上表面和下表面。上表面有一定图形的大致锥形凹口，这些大致锥形凹口交叠至少17％。栅格板通过从大致锥形凹口穿过它的下表面延伸的孔而进行穿孔。流体通路穿过穿孔栅格板而向上延伸，并由管道确定，流化气体沿该管道流过栅格板。流化气体将使得布置在内部容器中的栅格板上面的颗粒材料例如催化剂流化。
本发明的另一方面是一种用于热调节催化剂的催化剂激活器容器，其中，内部容器的内径为至少50英寸(1.27m)，栅格板更广义地定义为布置在内部容器中的、通常大致水平的穿孔栅格板，其它特征如本发明的第一方面所述。
本发明的另一方面是一种流化床，包括：容器；通常大致水平的穿孔栅格板，该穿孔栅格板布置在容器中；以及流体通路，该流体通路穿过栅格板向上延伸。栅格板和流体通路如上述确定。
本发明的另一方面是一种穿孔栅格板，该穿孔栅格板有：上部主表面，该上部主表面穿出有一定图形的大致锥形凹口；以及相对的下部主表面，其中，该大致锥形凹口交叠至少17％。
定义
在本说明书中：
例如在短语“大致水平”、“大致环绕所述内部容器的外部容器”、“大致锥形凹口”、“大致锥形”、“大致漏斗形”、“大致柱形部分”、“通常布置成低于所述外边缘高度”、“基本在所述顶点处”等中的“大致”、“通常”或“基本上”是扩大的语言，将包含准确或近似的以及完全或局部的形状、方向或位置特征，如在短语中所述。
例如，在本说明书中所述的“大致水平”栅格板能够有并不水平的部分-例如它的外部凸缘。整个板可以并不恰好水平，因为它可以有在水平面以下5度或更大的凹度，或者它能够在使用时稍微离开真正水平方向而倾斜，这在本文中也认为是“大致水平”。当不使用在此所定义的“大致水平”结构时，它可以沿任意方向布置，甚至垂直，并且，假设它将在正常使用时至少接近水平，那么它依然为此处所定义的“大致水平”。
当用于本说明书时，“上面”和“下面”是相对于物品或部分的垂直方向来定义。
例如在“交叠的大致锥形凹口”中的“交叠”是指在有限区域中相交的两个结构或表面，这样，各结构或表面由另一个中断。“完全交叠”的意思是交叠以完整的圆的方式一直环绕所述锥形凹口延伸，而“局部交叠”是指交叠并不是以完整的圆方式延伸，而是在绕凹口外周的至少一个点断开。交叠百分数是指表示为百分数的量，凹口的标称直径超过在凹口和最邻近凹口之间的中心至中心间距的量为该百分数。在本说明书中提供了百分数交叠的典型计算。
附图说明
图1是现有技术的栅格板的局部剖视图，类似于图5，表示了大致漏斗形的90度锥形凹口。
图2是本发明的催化剂激活器的示意纵剖图。
图3是图2的催化剂激活器的栅格板的局部平面图，表示了锥形凹口的布局。
图4是沿图3中的剖面线4-4的剖视图。
图5是90度的锥形凹口沿图3的剖面线5-5的局部剖视图。
图6是70.5度的锥形凹口沿图3的剖面线6-6的局部剖视图。
图7是图3的栅格板的上部主表面的局部透视图。
具体实施方式
下面将结合一个或多个方面来介绍本发明，但是应当知道，本发明并不局限于这些方面。相反，本发明包括在附加权利要求的精神和范围内的所有替换、改变和等效物。
图1表示了现有技术，并将在后面结合图5来介绍。
图2表示了用于热调节催化剂的本发明催化剂激活器10。所示激活器10包括：内部容器12；外部容器14，该外部容器14大致(这里为局部)环绕内部容器12；穿孔的栅格板16；以及流体通路18，该流体通路18局部由栅格板16中的孔确定。这些孔在其它的图中表示。
本实施例该方面的激活器10还包括炉子20，该炉子20有气体燃烧器22和供给燃烧空气的空气源24。炉子20有：烟道26，该烟道与外部容器14连通；以及烟囱28，该烟囱28也与外部容器14连通，以便排出来自炉子20的排气。因此，在内部容器12和外部容器14之间的空间确定了与内部容器12换热的烟道部分，以便当内部容器内进料时加热该催化剂进料30。也可以采用任意热源(例如电阻加热、高温流体或高压蒸汽)来加热激活器10。这里所使用的特定加热装置对于实现本发明并不重要。
本发明的一个令人惊奇的特征是内部容器12能够从标称42英寸(1.07m)内径按比例放大至标称60英寸(1.52m)内径，因此使得栅格板16的面积大约增加一倍，同时使内部容器12的表面面积增加小于50％，并因此减小内部容器12内每单位容积的内部容器12表面面积，且并不会大大减小内部容器的内容物能够加热至激活所需的非常高温度(800°F至1700°F，427℃至927℃)的速度。只通过少量升高烟气温度就能够使60英寸(1.52m)容器中获得与42英寸(1.07m)中的温度升高速度相同的速度。
尽管本发明人并不希望精确限制为下面的原理，但是热量传递至内部容器12中的速度非常高的原理是因为大部分热量以辐射热形式传递，该辐射热的传递速度与发生传热的目标的温度差的四次方成正比。换句话说，当催化剂进料与烟气温度相比相对较冷时，热量传递给催化剂进料的速度非常高，因此它快速接近预定温度。还有，与对流或传导传热的相应增加相比，烟气温度的相对较小增加将使得辐射传热速度相对较大增加。
激活器10有流化介质32源，在本发明该方面中，该流化介质是氮气，不过，根据激活催化剂进料30所需的条件，其它气体例如干燥空气或者液体也可以用作流化介质。流化介质32由流体通路18向上通过栅格板16而引入催化剂进料30中，且具有充分的流体速度和处在适于使催化剂进料30流化的其它条件。流化介质32也接触催化剂颗粒，并可选择对它们进行调节。例如，为了从催化剂进料中除去水汽，流化介质32可以是预热的干燥空气，该干燥空气将带走水汽或使水汽蒸发。
流化介质32以及从催化剂进料30中流出的任何流出物(例如细粒和水汽)在内部容器12内从催化剂进料30向上流向本发明该方面的流出物处理装置(总体以34表示)，这样就带走了水汽和从流化介质出来的流出物，并使得大部分细粒返回催化剂进料30。
在本发明的该方面中，要进行调节的催化剂进料30从催化剂供给源36通过催化剂引入导管38而引入。在本发明的该方面中，催化剂进料30通过在惰性流体(例如氮气)流上传送而引入内部容器12中。
在本发明的该方面中，调节后的催化剂进料30通过排出管40而从内部容器12中除去，该排出管40从栅格板中心的排出孔42中伸出。当对催化剂进料30进行调节时，帽44置于排出孔42中，并阻塞该排出孔42。为了除去催化剂进料30，通过升高柱塞46(该柱塞46通过柱塞杆48而与帽44连接)而使得帽44升高离开排出孔42。然后，流化床将通过排出管40而排出至合适容器内，例如图2中所示的搬运箱50。也可选择，并不将催化剂进料30排出至搬运箱50，而是催化剂进料将直接排出至需要催化剂的反应器，不过，所示装置适用于直接点火激活器，因此该激活器不能成为用于从聚合反应器设备中释放的烃的点火源。
图3-7表示了图2的催化剂激活器的栅格板16的不同部分。图3表示了栅格板16的四分之一。下面特别参考图4，栅格板16通常大致水平，具有：上部主表面52，该上部主表面52穿有一系列大致锥形凹口例如54和56(凹口56只在图3中表示)；下部主表面58；外部凸缘60，该外部凸缘60确定了外边缘62；以及凹形或下部中心64，该底部中心64通常布置成低于外边缘62的高度。这里所述的“一系列”定义为包括一定图形的阵列或随机阵列。一定图形阵列的一个实例是三角形阵列，更特别是等边三角形阵列，如本发明的该方面所示。合适的一定图形阵列的另一实例是正方形阵列。阵列可以是规则图形或随机图形。对于任意类型的阵列，优选是保证在凹口之间没有大量的脊面或水平表面区域。
措辞“凹形”和“凹度”用于定义中心相对于外边缘的位置，广义的定义为包括线性或弯曲的上部主表面。
在本发明的该方面中，上部主表面52的凹度确定为从外边缘62朝着中心64径向向下倾斜大约5.5°。因此，上部主表面52为大致锥形形状，它的外边缘62确定了圆锥的基部，而它的中心64确定了圆锥的顶点。该上部主表面52的稍微凹度或相对绝对水平的稍微偏离使得当催化剂进料30将从内部容器12中除去时能够排空该栅格板16。
栅格板16有排出孔42，该排出孔42基本位于它的顶点或中心64处，用于使得处理后的颗粒材料向下通过栅格板。
栅格板16的上部主表面52的标称直径为至少43英寸(1.09m)，也可选择至少44英寸(1.12m)、至少45英寸(1.14m)、至少46英寸(1.17m)、至少47英寸(1.19m)、至少48英寸(1.22m)、至少49英寸(1.24m)、至少50英寸(1.27m)、至少51英寸(1.3m)、至少52英寸(1.32m)、至少53英寸(1.35m)、至少54英寸(1.37m)、至少55英寸(1.4m)、至少56英寸(1.42m)、至少57英寸(1.45m)、至少58英寸(1.47m)、至少59英寸(1.5m)、至少60英寸(1.52m)(如本发明的所示方面)、至少62英寸(1.57m)、至少65英寸(1.65m)、至少70英寸(1.78m)、至少75英寸(1.91m)、至少80英寸(2.03m)、至少85英寸(2.16m)、至少90英寸(2.29m)、至少95英寸(2.41m)、至少100英寸(2.54m)、至少105英寸(2.67m)、至少110英寸(2.79m)、至少115英寸(2.92m)、至少120英寸(3.05m)。在本实施例的该方面中，上部主表面52的钻有孔的部分的直径为大约58英寸(1.47m)。
图3、4和7表示了90°锥形凹口的布局，主要表示了图3中的完全六边形(除了边缘的90°锥形凹口54，它有局部圆形外周)。70.5°锥形凹口56安装在周边，在该处没有用于90°锥形凹口的足够空间。凹口56都有局部六边形和局部圆形轮廓。
锥形凹口52、54布置成等边三角形阵列，该等边三角形阵列由第一族等距平行假想线例如66(该第一族平行假想线与第二族等距平行假想线例如68交叉)组成。第二族线相对于第一族线形成60度角。假想线66和68的交叉点位于大致锥形凹口52和54的中心。也可以考虑其它图形的锥形凹口。
在本发明的该方面中，在相邻平行线66或相邻平行线68之间的节距或间距为1.5英寸(38.1mm)。这是比在背景技术中所述的42英寸(1.07m)现有技术激活器中所采用的间距更近的间距，在该现有技术激活器中，节距为1-25/32或1.781英寸(45.2mm)。也可选择，节距可以是1.78英寸(45.2mm)、1.77英寸(45.0mm)、1.76英寸(44.7mm)、1.75英寸(44.5mm)、1.74英寸(44.2mm)、1.73英寸(43.9mm)、1.72英寸(43.7mm)、1.71英寸(43.4mm)、1.7英寸(43.2mm)、1.69英寸(42.9mm)、1.68英寸(42.7mm)、1.67英寸(42.4mm)、1.66英寸(42.2mm)、1.65英寸(41.9mm)、1.64英寸(41.7mm)、1.63英寸(41.4mm)、1.62英寸(41.1mm)、1.61英寸(40.9mm)、1.6英寸(40.6mm)、 1.59英寸(40.4mm)、1.58英寸(40.1mm)、1.57英寸(39.9mm)、1.56英寸(39.6mm)、1.55英寸(39.4mm)、1.54英寸(39.1mm)、1.53英寸(38.9mm)、1.52英寸(38.6mm)、1.51英寸(38.4mm)、1.5英寸(38.1mm) 、1.49英寸(37.8mm)、1.48英寸(37.6mm)、1.47英寸(37.3mm)、1.46英寸(37.1mm)、1.45英寸(36.8mm)、1.44英寸(36.6mm)、1.43英寸(36.3mm)、1.42英寸(36.1mm)、1.41英寸(35.8mm)、1.4英寸(35.6mm)，也可选择小于任何前述值。也可以考虑更小的可选节距。还可以一族节距线远离另一族节距线，或者节距线可以在表面的不同区域中为不同间距，这都没有脱离本发明。
在本发明的该方面中，规定节距以便获得合适数目的孔，且孔的数目和直径规定成获得所需的合适总气流。通过孔的流化气体速度保持为与前述用于42英寸催化剂激活器的速度相同，这样，不会增加颗粒磨损。这通过使栅格板的单位面积上的增加的孔的数目成比例地减小而实现。
减小节距的一个优点是减小提供完全交叠凹口所需的锥形凹口的深度，这意味着栅格板的更大厚度保持支承栅格板和催化剂的重量。减小节距的另一优点是增加使流体流分开的孔的数目，从而使流化介质的分配更均匀。相邻流化介质喷嘴或源之间的更短距离将导致流化介质更均匀，这保证增加流化介质与催化剂的接触。这提高了催化剂的均匀性和质量。
参考图5，在不考虑任何交叠凹口的情况下，当在上部主表面52中磨削形成时，90°锥形凹口54为锥形，并有圆形边缘70。42英寸(1.07m)现有技术栅格板(见图1)的锥形凹口也为大致锥形。42英寸(1.07m)现有技术栅格板的90°锥形凹口的标称直径为2.078英寸(52.78mm)。本发明的90°锥形凹口的标称直径可以为2.07英寸(52.6mm)，也可选择为2.06英寸(52.3mm)、2.05英寸(52.1mm)、2.04英寸(51.8mm)、2.03英寸(51.6mm)、2.02英寸(51.3mm)、2.01英寸(51.1mm)、2.00英寸(50.8mm)、1.99英寸(50.5mm)、1.98英寸(50.3mm)、1.97英寸(50.0mm)、1.96英寸(49.8mm)、1.95英寸(49.5mm)、1.94英寸(49.3mm)、1.93英寸(49.0mm)、1.92英寸(48.8mm)、1.91英寸(48.5mm)、1.9英寸(48.3mm)、1.89英寸(48.0mm)、1.88英寸(47.8mm)、1.87英寸(47.5mm)、1.86英寸(47.2mm)、1.85英寸(47.0mm)、1.84英寸(46.7mm)、1.83英寸(46.5mm)、1.82英寸(46.3mm)、1.81英寸(46.0mm)、1.8英寸(45.7mm)、1.79英寸(45.5mm)、1.78英寸(45.2mm)、1.77英寸(45.0mm)、1.76英寸(44.7mm)、1.75英寸(44.5mm)、1.74英寸(44.2mm)、1.73英寸(43.9mm)、1.72英寸(43.7mm)、1.71英寸(43.4mm)、1.7英寸(43.2mm)，也可选择小于任何前述值。在本发明的该方面中，锥形凹口的基部的直径为1.813英寸(46.05mm)
在42英寸(1.07m)现有技术栅格板中的大致锥形凹口的深度为均匀的一英寸(25.4mm)，42英寸(1.07m)现有技术栅格板的标称厚度为1.125英寸(28.6mm)，因此，大致锥形凹口的深度为板的标称厚度的89％。在本发明的所示方面中，大致锥形凹口的深度为0.91英寸(23.1mm)，栅格板的标称厚度为1.625英寸(41.3mm)，因此，锥形凹口的深度为板的标称厚度的56％。也可选择，凹口深度与标称板厚的比例可以为80％、79％、78％、77％、76％、75％、74％、73％、72％、71％、70％、69％、68％、67％、66％、65％、64％、63％、62％、61％、60％、59％、58％、57％、56％、55％、54％、53％、52％、51％、50％或者更小。
如图3所示，在平面图中，非周边凹口54的边缘为规则六边形，因为大致锥形凹口基本完全交叠；它们的标称基部直径大于它们的节距。当两个相邻锥形凹口交叠时，它们沿曲线72相交，该曲线72是处于与主表面52垂直的平面中的圆的一部分。从上面看(图3)或在剖视图(图4)中，交叠表示为直线。图7表示了交叠的大致锥形凹口52有确定它们的边缘的六个扇形。该结构也在图1中表示，该图1表示了在剖面外的扇形边缘。
在42英寸(1.07m)现有技术栅格板中，节距为1.781英寸(45.2mm)，大致锥形凹口的标称基部直径为2.078英寸(52.78mm)，因此交叠程度为：
((2.078/1.781)-1)×100％＝16.7％。
在本发明栅格板16的一个方面中，节距为1.5英寸(38.1mm)，大致锥形凹口54的标称基部直径为1.813英寸(46.05mm)，因此交叠20.86％。也可选择，可以考虑该交叠程度为17％、17.1％、17.2％、17.3％、17.4％、17.5％、17.6％、17.7％、17.8％、17.9％、18％、18.1％、18.2％、18.3％、18.4％、18.5％、18.6％、18.7％、18.8％、18.9％、19％、19.1％、19.2％、19.3％、19.4％、19.5％、19.6％、19.7％、19.8％、19.9％、20％、20.1％、20.2％、20.3％、20.4％、20.5％、20.6％、20.7％、20.8％、20.9％、21％、21.1％、21.2％、21.3％、21.4％、21.5％、21.6％、21.7％、21.8％、21.9％、22％或更多。
观察本发明和现有技术之间的区别的另一方法是，在本发明中，作为栅格板的厚度的比例，大致锥形凹口较浅，但是交叠更大，因此，栅格板的每平方英寸或平方mm有更多孔。
比较图1和5，在图5的本发明栅格板和图1的现有技术栅格板之间的另一差别是本发明的孔74的结构与现有技术的孔76的比较。现有技术的孔76是简单孔，直径为0.078英寸(1.98mm)，长度为1/8英寸(3.18mm)，在大致锥形凹口的顶点处钻出。
本发明的孔是复合孔，它有上部或颈部或第二大致柱形部分78以及下部或第一大致柱形部分80。部分78与锥形凹口连通，且直径为0.063英寸(1.59mm)，或者小于0.078英寸(1.98mm)，且长度为1/8英寸(3.18mm)。也可选择，部分78可以有更小直径，例如1/32英寸(0.031英寸，0.79mm)。部分80的直径为0.25英寸(6.35mm)，深度为大约0.4英寸(10mm)，包括锥形后壁。因为本发明的孔74比现有技术的孔76长得多，并有更小直径，因此更容易钻出，即通过从上面钻出复合孔的更小直径部分，并从下面钻出复合孔的更大直径部分。因为孔的非常小直径部分很短，因此当钻孔时，非常小的钻头折断的可能性小得多。
本发明可以通过栅格板16的孔数目而与现有技术区分开。当现有技术的42英寸(1.07m)栅格板(有20英寸(508mm)半径的孔区域和448个孔)简单地按比例放大至具有相同节距的60英寸(1.52m)栅格板(有29英寸(737mm)半径的孔区域)时，它将大约有：
448(29/20)2＝941个孔。
本发明的60英寸(1.52m)栅格板有1338个孔，它比当只简单地按比例放大时的孔数目多大约397个。也可选择，60英寸(1.52m)栅格板有至少1000个交叠且大致锥形凹口或孔，也可选择为至少1050、至少1100、至少1150、至少1200、至少1250、至少1300、至少1350、至少1400、至少1450、至少1500、至少1550、至少1600、至少1650、至少1700、至少1750、至少1800、至少1850、至少1900、至少1950、至少2000、至少2100、至少2200、至少2300、至少2400、至少2500、至少2600、至少2700、至少2800、至少2900、至少3000、至少3100、至少3200、至少3300、至少3400、至少3500、至少3600、至少3700、至少3800、至少3900、至少4000、至少4500、至少5000、至少5500、至少6000、或者更多交叠的大致锥形凹口或孔。
本发明与现有技术的区别还在于在栅格板16中每平方英寸(cm2)的孔数目。现有技术的42英寸(1.07m)栅格板的表面面积为3.14159(20)2＝1257英寸2(8110cm2)和448个孔，或者0.356个孔每平方英寸(2.30个每cm2)。所示的60英寸(1.52m)栅格板的多孔表面面积为3.14159(29)2＝2642英寸2和1338个孔，或者0.506个孔每平方英寸(3.26个每cm2)。也可选择，这里也考虑每平方英寸的孔数目为0.36个每平方英寸(2.32个每cm2)、0.37个每平方英寸(2.39个每cm2)、0.38个每平方英寸(2.45个每cm2)、0.39个每平方英寸(2.52个每cm2)、0.4个每平方英寸(2.58个每cm2)、0.41个每平方英寸(2.65个每cm2)、0.42个每平方英寸(2.71个每cm2)、0.43个每平方英寸(2.77个每cm2)、0.44个每平方英寸(2.84个每cm2)、0.45个每平方英寸(2.90个每cm2)、0.46个每平方英寸(2.97个每cm2)、0.47个每平方英寸(3.03个每cm2)、0.48个每平方英寸(3.097个每cm2)、0.49个每平方英寸(3.16个每cm2)、0.5个每平方英寸(3.23个每cm2)、0.51个每平方英寸(3.29个每cm2)、0.52个每平方英寸(3.35个每cm2)、0.53个每平方英寸(3.42个每cm2)、0.54个每平方英寸(3.48个每cm2)、0.55个每平方英寸(3.55个每cm2)、0.56个每平方英寸(3.61个每cm2)、0.57个每平方英寸(3.68个每cm2)、0.58个每平方英寸(3.74个每cm2)、0.59个每平方英寸(3.81个每cm2)或0.6个每平方英寸(3.87个每cm2)。
在本发明的所示方面中，多个大致锥形凹口与六个其它相邻的大致锥形凹口交叠。在本发明的所示方面中，所有非周边的大致锥形凹口都是这样。而且，在本发明的所示方面中，多个交叠的大致锥形凹口与少于六个的其它相邻大致锥形凹口交叠。周边的大致锥形凹口是这样。
在栅格板16中每单位面积的孔数目更大，但是各孔的颈部的直径(该直径限制流速)小于现有技术。通过提供更近间距和更小直径的孔，可以在这些孔周围保持整个空气流，但是更细微的气流分配到更多孔中，这提高了流化质量，并在任意一点都减小了最大气流速度(特别是直接在孔前面)。该变化考虑了减小催化剂颗粒的磨损和提高在催化剂和流化空气之间的接触效率，因为在相邻孔之间的距离减小。
栅格板16由能够承受激活条件的任意合适材料制成。一种合适材料的实例是INCONEL601镍-铬-铝锻造合金。当如这里所示进行制造时，栅格板16将支承至少1500磅(680kg)的负载。
适于用作多孔基质的其它合适材料是烧结材料，该烧结材料在激活温度下保持它们的结构完整性，且该烧结材料的孔径使得基质不会被催化剂细粒遮蔽，且该烧结材料能在工作状态下抗氧化，该氧化将导致可渗透性降低。该材料的代表是316型不锈钢、INCONEL合金或HASTELLOY合金。通常，多孔基质能够由高熔点的镍、铁和从以下组中选择的至少一种其它金属的合金制成：铬、钼、硅、铜和铝；特别考虑了镍、铁和各的合金。
不管激活流体的类型如何，本发明的方法能够很容易用于激活任何固体颗粒材料。特别是，本发明适于激活颗粒金属氧化物催化剂材料，特别是该催化剂材料用于聚合反应。
能够根据本发明特别有利地进行激活的催化剂材料是载有单烯烃聚合的催化剂，包括铬，该铬的至少一部分是六价形式，例如三氧化铬。已经公知这些含铬的催化剂以及它们用作聚合催化剂，特别是用于单烯烃聚合的催化剂。制备该催化剂的典型方法在美国专利No.2825721中所述，该文献的内容被本文参引。如该专利中所述，载有氧化铬的催化剂能够通过将氧化铬(例如Cr2O3)或可煅烧成氧化铬的铬复合物沉积在合适载体上，并使载体上留下的铬部分激活成六价形式。该载体能够从以下部件的一种或多种中选择：二氧化硅、氧化铝、氧化钍、氧化锌、二氧化硅-氧化铝、二氧化硅-氧化钍、二氧化硅-氧化锌、酸处理粘土、以及本领域公知的用作催化剂载体的其它材料。一种合适的催化剂是硅胶支持氧化铬。
如前所述，固体颗粒催化剂根据本发明通过将颗粒催化剂加热至合适激活温度并持续规定时间而进行激活。在该激活之后，催化剂通过惰性气体进行冷却和清洗，并收集在干燥容器中。激活例如能够这样实现，即通过将催化剂床或沉积物加热至大约400°F(204℃)至大约2000°F(1090℃)(或者大约800°F(大约427℃)至大约1800°F(约982℃))的温度下并持续大约60分钟至大约20小时，也可选择大约4小时至大约12小时。在升高温度下的该激活能够在几个阶段中进行，例如将催化剂颗粒床逐渐加热至大约400°F至大约800°F(204℃至大约427℃)的中间温度，并使颗粒在该温度下保持30分钟至2小时，然后采用更高温度，例如1400°F(760℃)。
根据本发明激活的催化剂在可聚合烯烃的聚合和共聚中特别有利，该烯烃特别是包括包括单烯烃和二烯烃的脂肪族烯和环形烯烃，例如乙烯、丁二烯等。
为了进一步表示本发明，催化剂能够通过用硝酸铬的水溶液浸渍共同沉淀的凝胶复合物来制备催化剂，该凝胶复合物包含百分之90重量的二氧化硅和百分之10重量的氧化铝。催化剂的全部三氧化铬组分是2.5重量百分比。复合物通过本发明装置在1650F(889℃)的温度下保持12小时，并使用0.1fps(3cm/sec)的表面空气速度进行激活。这样制成的调节催化剂适用于乙烯的聚合以便制造聚乙烯。当吸收的水完全除去时，铬含量基本不变。与标准聚合处理(其中，催化剂损失可能接近超过百分之50的值，并高至65百分之)相比，催化剂损失很小，即实际上进入激活器的全部催化剂都将在激活状态下回收。

Claims (23)

1.一种用于热调节催化剂的催化剂激活器容器，包括：
A.内部容器，用于装入催化剂进料；
B.外部容器，该外部容器大致环绕所述内部容器。
C.烟道，该烟道由在所述内部和外部容器之间的空间来确定；
D.通常大致水平的栅格板，该栅格板布置在所述内部容器中，所述栅格板有上部主表面和下部主表面；
E.一系列大致锥形的凹口，这些大致锥形的凹口在所述上部主表面中，它们交叠至少17％；
F.穿过所述栅格板的孔，所述孔从至少一些所述大致锥形凹口穿过所述下表面而延伸；以及
G.流体通路，该流体通路穿过所述孔向上延伸，并用于使流体通过所述栅格板，用于流化布置在所述内部容器中的所述栅格板上方的颗粒材料。
2.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述大致锥形凹口有顶点，且至少一些所述大致锥形凹口和孔为大致漏斗形形状。
3.根据权利要求2所述的催化剂激活器容器，其中：至少一些所述孔由孔壁确定，该孔壁有第一大致柱形部分，该第一大致柱形部分穿过所述下部主表面，并与更小直径的第二大致柱形部分相交，该第二大致柱形部分穿过所述大致锥形凹口的顶点。
4.根据权利要求3所述的催化剂激活器容器，其中：所述第二大致柱形部分的直径为大约0.0625英寸(1.5mm)。
5.根据权利要求3所述的催化剂激活器容器，其中：所述第二大致柱形部分的直径为小于0.078英寸(1.98mm)。
6.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述上部主表面有外部边缘和凹形中心，该凹形中心通常布置得低于所述外部边缘的高度。
7.根据权利要求6所述的催化剂激活器容器，其中：所述上部主表面为大致锥形形状，所述外部边缘确定了该锥形的基部，而所述中心确定了该锥形的顶点。
8.根据权利要求7所述的催化剂激活器容器，还包括：排出孔，该排出孔基本位于所述顶点处，用于使得处理后的颗粒材料向下通过所述板。
9.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面具有至少50英寸(1.27m)的标称直径。
10.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面具有至少58英寸(1.47m)的标称直径。
11.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面具有至少120英寸(3.048m)的标称直径。
12.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面有至少1000个交叠的大致锥形凹口。
13.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面有至少1100个交叠的大致锥形凹口。
14.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面有至少1300个交叠的大致锥形凹口。
15.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面有至少6000个交叠的大致锥形凹口。
16.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面有每平方英寸平均至少0.40个交叠的大致锥形凹口(2.58个每cm2)。
17.根据权利要求16所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板的上部主表面有每平方英寸平均至少0.45个交叠的大致锥形凹口(2.9个每cm2)。
18.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：多个所述交叠的大致锥形凹口与至少六个其它相邻的大致锥形凹口完全交叠。
19.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：多个所述交叠的大致锥形凹口与其它相邻的大致锥形凹口交叠。
20.根据权利要求1所述的催化剂激活器容器，其中：所述栅格板由镍-铬-铝锻造合金制成，标称厚度为 英寸(41.3mm)，所述上部主表面的直径为至少58英寸(1.47m)，且所述栅格板将支承至少1500磅(680kg)的催化剂负载。
21.一种用于热调节催化剂的催化剂激活器容器，包括：
A.内部容器，该内部容器的内径为至少50英寸(1.27m)，用于装入催化剂进料；
B.外部容器，该外部容器大致环绕所述内部容器。
C.烟道，该烟道由在所述内部和外部容器之间的空间来确定；
D.通常大致水平的穿孔栅格板，该栅格板布置在所述内部容器中；以及
G.流体通路，该流体通路穿过所述栅格板向上延伸，并用于使流体通过所述栅格板，用于流化布置在所述内部容器中的所述栅格板上方的颗粒材料。
22.一种流化床，包括：
A.容器；
B.通常大致水平的穿孔栅格板，该穿孔栅格板布置在所述容器中，所述栅格板有上部主表面和下部主表面；
C.在所述上表面中的一系列大致锥形凹口，这些大致锥形凹口交叠至少17％，所述栅格板由孔穿过，该孔从至少一些所述大致锥形凹口穿过所述下表面延伸；以及
D.流体通路，该流体通路穿过所述栅格板向上延伸，并用于使流体通过所述栅格板，以便流化布置在所述内部容器中的所述栅格板上方的颗粒材料。
23.一种穿孔栅格板，包括：上部主表面，该上部主表面穿出有三角形排列的多个大致锥形凹口；以及下部主表面，其中，该大致锥形凹口交叠至少17％。
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