CN205216807U - 用于化学反应器的催化剂筒 - Google Patents

Abstract

一种用于化学反应器的催化剂筒100，其包括：圆柱形外壳110，所述圆柱形外壳具有顶端105和底座106；一个或多个在所述底座中的出口孔116；立管120，所述立管120具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有接近所述圆柱形外壳的高度的上端；和安置在所述外壳内的催化剂。

Description

用于化学反应器的催化剂筒

技术领域

本装置用于包含催化剂的用于化学反应器的筒，所述筒可以作为带有新鲜的或再生的催化剂的单元替换。

背景技术

一些化学反应需要使用非常不稳定的催化剂，比如自燃催化剂，其不能以常规方法装入反应器中。例如，一些催化剂的反应性使得它们在置于反应器流中之前必须保持密封在惰性气氛中。

希望的是具有一种用于将这种活性催化剂转移至反应器，而不需要将包含的催化剂与周围空气接触的系统。还将有利的是具有一种系统，其中将催化剂装载入反应器和从反应器中卸载可以比常规反应器系统以更短的时期完成。

很少的现有技术专利致力于处理这些需求。例如，Dewdney等人的美国专利号3,986,985公开了，熔融并固化的含有至少96.5％的具有1.2∶1至1.4∶1的氧/铁原子比的氧化铁的氧化铁催化剂通过在氢中加热被活化并用于有机化合物的氢化，尤其是己二腈向六亚甲基二胺的氢化。该专利建议了，可以将催化剂容纳在筒中，所述筒可以被单独转移至反应器，但没有公开或提示所述筒或反应器的任何设计。

Schirmer等人的美国专利号7,638,039公开了对在反应器内的催化剂的原位替换。在一个实施方案中，所述装置包括在催化反应器中原位替换催化剂体的方法，所述方法包括从催化反应器内催化层的至少一个模块化部分原位移除催化剂体并且用包含催化功能的替换体原位替换移除的催化剂体，其中所述层内总催化剂体的至少10％被替换。然而，Shirmer等人没有公开最初如何用不稳定的催化剂，比如必须在惰性气体下保持的催化剂装载反应器。

然而，在很多利用颗粒催化剂的向下流动(down-flow)工序中，经常发生问题：在高压下催化剂颗粒被迫与反应器容器底部的收集装置接触，导致意在用于保持催化剂颗粒与所收集的产物分离的孔堵塞。

实用新型内容

本申请公开了一种在避免与周围空气接触的密封条件下包含催化剂的筒，其可容易地转移至化学反应器中，并且其中通过一个以上位于筒底部的约翰逊筛(Johnson)防止催化剂颗粒退出所述筒。

在一个方面，所述装置属于一种用于化学反应器的催化剂筒100，所述催化剂筒100包含：圆柱形外壳110，所述圆柱形外壳110具有顶端105和底座106；一个或多个在所述底座中的出口孔116，各个出口孔在所述筒内部被约翰逊筛140覆盖；立管120，所述立管120具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有接近所述圆柱形外壳的高度的上端；和形成催化剂床115的安置在所述外壳内的催化剂。

在另一个实施方案中，所述约翰逊筛140位于所述底座106的上表面上，在所述出口孔116之上。

有利地，所述约翰逊筛140延伸入所述催化剂床。

附图说明

根据在此仅作为说明并参考附图给出的用于化学反应器的催化剂筒的详述，申请人在本文中公开的内容的更多的细节和优势将变得清楚，在附图中：

图1是本实用新型的装置的催化剂筒的平面图；

图2是本实用新型的装置的催化剂筒的侧视图；

图3是图2的催化剂筒沿线3-3的剖视图；并且

图4A和4B是约翰逊筛的平面图；并且

图5A和5B是约翰逊筛的部分的详细视图。

具体实施方式

本文所述的是一种容纳催化剂尤其是不稳定的催化剂的用于插入化学反应器的筒。在一些化学反应中，经常为粒料或颗粒等形式的催化剂当活化时非常不稳定，并且甚至可能自燃，必须将整个催化剂床覆盖在非反应性气体如氮或惰性气体中。

当需要这种催化剂时，装载和卸载反应器可能非常危险，因为必须避免与周围空气的接触。因此，催化剂不能仅以常规方式倒入催化剂床中，而是如上文所述，在装载和卸载操作期间必须用非反应性气体覆盖。此外，以常规方式装载和卸载这种催化剂非常耗时，尤其是对于在使用前需要活化的催化剂而言。在这种情况下，在常规反应器中使用这种催化剂需要在当场活化，其可能导致在改变催化剂时数周的延迟。同样，这种催化剂甚至在它们被失去活性后可能很大程度上保持自燃，需要长期的钝化过程，其中所述催化剂暴露于在钝化气体混合物中随时间增加的水平的氧。

申请人开发了一种独特的系统，用于通过使用筒，将这种不稳定的催化剂运输和转移至、运输和转移入以及运输和转移出化学反应器，所述筒填充有在其化学活化之前的催化剂，并且在催化剂活化和插入反应器过程中相对周围空气密封。所述不稳定的催化剂颗粒在高压过程期间通过位于筒底部产品出口上方的约翰逊筛保留在筒中。

现在将更具体地描述附图中描述的实施方案中的装置。

图1是本实用新型的装置的催化剂筒100的平面图，所述催化剂筒100具有圆柱形外壳110，所述圆柱形外壳110具有顶端105，底座106，所述底座106被用于输入化学反应物的中央立管(未显示)的下端的入口孔120a和一个以上用于化学产物的出口孔116穿孔。化学反应完全在筒100中发生，可以容易地将周围空气排除在其外。

图2是图1结构的侧视图。立管入口孔120a位于底座106的中央，以接受匹配的入口管，通过所述入口管，化学反应物进料至反应器筒100中。催化剂筒100的顶端105设置有多个连接于其上表面的吊环155，便于用高架起重机提起筒100，将其放入反应器容纳容器或转化器中以及将其从反应器容纳容器或转化器移出。所述筒可以基本上是圆柱形，具有0.1至10米(m)，如0.2至5m，或甚至0.5至2m的外径，和1至20m，如1.5至10m，或甚至0.5至5m，并且优选0.2至3m的长度。

图3是图2沿线3-3的剖视图，表明催化剂筒的内部结构。优选位于筒内中央的立管120的上端延伸接近筒的顶部，如筒高度的约10％以内，或甚至筒高度的约5％以内，并且为了清楚仅部分显示的高于催化剂床115的顶部，从而将进入筒的化学反应物运输至催化剂床的顶部，它们通过重力渗透经过催化剂床，或由反应物进料的压力压迫经过催化剂床。为了均等地将输入的反应物进料跨催化剂床顶部散布，可以将立管120的上端装备倒锥形筛124，使得化学反应物离开立管120顶部并通过倒锥形筛124散布。备选地，立管120的上端是封闭的并且围绕立管上端周长钻成的孔阵列126提供流体出口，使得化学反应物均等地跨催化剂床顶部散布。在后一实施方案中，孔阵列126有利地被网眼(为了清楚，未显示)围绕，使得反应物可以离开立管，但催化剂粒料或颗粒不能进入和堵塞它。

通过催化剂床后，化学反应物反应并转化为化学产物，其随后聚集在筒底座106的上表面上，并且通过在覆盖筒底的出口孔116的出口分配器管140中的槽而离开筒。如果需要，随后进一步收集化学产物并且加工。

有利地，所述分配器管是约翰逊筛140，位于各个出口孔116以上，其延伸入催化剂床115内从而防止催化剂颗粒与收集的反应产物一起离开筒。如本文使用的术语约翰逊筛通过以下方法制备：用三角形线围绕一系列支撑杆缠绕，被非常准确尺寸的槽隔开，并且焊接三角形线顶点与支撑杆之间的每个接触点。这些还被称为V形线(vee-wire)出口收集器，可从NewBrighton，MN，USA的JohnsonScreens获得。有利地，该设计提供实质上非封堵的(non-plugging)槽设计，和由于三角形线顶点形成的会聚的内部部分而导致的用于反应产物流体流动的高开口面积。

图4A和4B是约翰逊筛140的平面图，其说明其个体组件的排列。如上文所讨论的，各个筛是一系列围绕一系列在本案中垂直的支撑杆142缠绕并焊接于其上的三角形线144，在各个个体线之间具有槽145。在反应器筒中适当位置，约翰逊筛被可以具有相似的设计的顶盖146覆盖。

图5A和5B说明约翰逊筛的部分的详细视图，其中图5A说明部分所述筛构造的侧视图。显示了，两条三角形线144在适当位置在其顶点处焊接至支撑杆142，并且槽145位于它们的基部之间。反应产物流前进通过槽145，经过支撑杆142，并最后向下通过一个或多个出口孔116(参见图2和3)。图5B是示出催化剂颗粒115收集到在三角形线144的基部144和三角形线144之间的槽145上的图示。

实施例

将根据本实用新型的具有覆盖筒底部中出口孔布置的约翰逊筛的活化的催化剂筒装载入反应容器中用于进行化学反应，并且化学反应开始，取决于反应物的性质和反应条件，持续不间断约60天至约120天，直到所述催化剂失去活性。在催化剂变得失去活性后，可以将其用以不同的可移动筒提供的新鲜的活化的催化剂替代，并且随后将所述失去活性的催化剂筒移入钝化容器，其中将所述失去活性的催化剂用控制量的另一种气体随时间钝化，以使得所述催化剂至少较不自燃，或不自燃。更换反应器中活化的催化剂和筒的周转时间总共约2天或更少，导致催化反应过程的快速重新开始。

比较实施例

如实施例中的，将活化的催化剂筒(但不具有覆盖筒底部中出口孔布置的约翰逊筛)，装在入反应容器用于进行化学反应并且所述化学反应发生。开始化学反应后不久，一个以上出口孔变得被催化剂颗粒堵塞并且反应必须终止，移除筒，将催化剂钝化并且将筒清除颗粒阻塞。封堵的筒中的全部催化剂床必须丢弃并替代，代价巨大。

尽管通过参考特定实施方案描述和说明本实用新型的装置，本领域普通技术人员将理解，所述装置本身适于并不必须在本文所述的变型。那么，因此，为了确定本实用新型的装置的真正范围，仅应该参考对所附权利要求。

Claims (3)

1.一种用于化学反应器的催化剂筒，所述催化剂筒(100)包含：

圆柱形外壳(110)，所述圆柱形外壳(110)具有顶端(105)和底座(106)；

一个或多个在所述底座中的出口孔(116)，各个出口孔在所述筒内部被约翰逊筛(140)覆盖；

立管(120)，所述立管(120)具有位于所述底座中的入口孔(120a)，并且具有接近所述圆柱形外壳的高度的上端；和

形成催化剂床(115)的安置在所述外壳内的催化剂。

2.根据权利要求1所述的催化剂筒，其特征是，所述约翰逊筛(140)位于所述底座(106)的上表面上，在所述出口孔(116)之上。

3.根据权利要求2所述的催化剂筒，其特征是，所述约翰逊筛(140)延伸入所述催化剂床。