CN205288345U - 用于化学反应器的具有收集槽的催化剂筒 - 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；和收集槽117，所述收集槽117安置在所述底座106的底上，低于所述出口孔116并与所述出口孔116流体连通。

Description

用于化学反应器的具有收集槽的催化剂筒

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。

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。

实用新型内容

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，其包括：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；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；和收集槽117，所述收集槽117安置在所述底座106的底上，低于所述出口孔116并与所述出口孔116流体连通。

方便地，所述出口孔116与相等数量的位于所述底座106的上表面上的出口分配器140以流体连通方式连接。

在多种实施方案中，所述收集槽117是环形的(toroidal)，即具有基本上U形的横截面，或具有基本上矩形的横截面，或可能甚至具有V形的横截面，并且围绕所述入口孔120a。

优选地，所述收集槽117具有至少一个出口管118，优选单个出口管，所述出口管在所述收集槽下方延伸并且与所述收集槽117的内部流体连通。

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1A是本发明的装置的催化剂筒和收集槽的分解的平面图；

图1B是收集槽在适当位置的催化剂筒的平面图；

图1C是在催化剂筒下面在适当位置的具有基本上矩形的横截面的环形收集槽的截面图；

图1D是在催化剂筒下面在适当位置的具有基本上U形或半圆形的横截面的环形收集槽的截面图；

图1E是在催化剂筒下面在适当位置的具有基本上V-形横截面的环形收集槽的截面图；

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4是含有催化剂筒和收集槽的转化器容器的底部的详细横截面视图。

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中，或其它这样的气体如惰性气体中。

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。

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。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(Johnson)保留在筒中。

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。

现在将更具体地描述附图中描述的实施方案中的装置。

图1A是本实用新型的装置的催化剂筒100的分解的平面图，所述催化剂筒100具有圆柱形外壳110并具有在下端的收集槽117，所述圆柱形外壳110具有顶端105，底座106，所述底座106被用于在输入化学反应物的中央立管(未显示)的下端处的入口孔120a和一个或优选更多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。显示在图1B中低于催化剂筒的适当位置的收集槽117，位于出口孔116下方并且与出口孔116流体连通，但不与入口孔120a下方的区域接触或干扰入口孔120a下方的区域，使得反应转化器容器中的入口管(未显示)可以与中央立管槽入口孔120a匹配。收集槽117具有至少一个出口管118，所述出口管118延伸至其下方并且与收集槽内部流体连通，用于将反应产物以受控的方式排出所述槽。

在优选的实施方案中，所述收集槽117仅具有单个出口管118。当这样排列时，可以在单个位置收集从催化剂筒排出的所有流体，包括活化气体、反应产物和钝化气体，减少对另外的收集管道的需要。

图1C-1E是在出口孔116下方位置具有收集槽117的催化剂筒的下部的截面图；图1C图示了环形收集槽，即具有基本上矩形的横截面。图1D图示了具有基本上U形或半圆形的横截面的收集槽；并且图1E图示了具有基本上V-形横截面的收集槽。在各个情况中，立管120可见。

图2是图1B结构的侧视图。立管入口孔120a(图3)位于底座106中(图4)，以接受匹配的入口管，通过所述入口管104，化学反应物进料至反应器筒100中，其被具有出口管118的收集槽117围绕。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。

图3是图2沿线3-3的剖视图，表明催化剂筒的内部结构。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，并且高于催化剂床(为了清楚，未示出)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推进经过催化剂床。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，并且通过首先经过出口分配器管140中的槽，向下通过出口孔116，进入位于筒以下的收集槽117，并最终流出出口管118而离开筒。出口分配器140可以是由筛如可从NewBrighton，MN，USA的JohnsonScreens获得的约翰逊筛(Johnson)围绕的有槽管。如果需要，随后进一步收集化学产物并且加工。

图4是转化器容器底部107的详细横截面，催化剂筒100坐落于其中。显示了，入口管104的上部具有合适的直径，以使所述上部适合于促进配合进入催化剂筒的立管入口孔120a。底部107具有内部空间107a(其可以是半球形的或椭圆形的)和用于移除反应产物的出口孔108。入口管104设置有连接法兰104b(其可以螺栓固定到下部107的下表面上)和入口法兰104a(用于连接至外部入口管道(未示出))。显示了，收集槽117和出口管118在催化剂筒100下方适合的位置。

实施例

根据本发明的催化剂筒在底座上设置有环形收集槽。所述收集槽覆盖以基本上环形的图案围绕筒的底座安置的一系列出口孔。所述收集槽再其下方延伸的单个出口管，为可能通过催化剂筒送出的所有流体提供单个出口点。该筒填充有催化剂前体并且活化气体的输入流通入筒的立管并且受迫向下通过催化剂前体床。活化气体然后通过筒底座中的一系列出口孔离开筒，被收集槽收集，然后通入槽下方的出口管。槽中的单个出口管连接于单个下游排出管，通过所述排出管，活化气体可以被排出和/或循环利用。接着将所述筒用一种或多种惰性气体掩盖，用于储存和或转移入化学转化器容器，用于进行化学反应。类似于活化容器，转化器容器仅具有单个排出管，用于将化学反应的产物从所述筒/收集槽移除。

比较实施例

提供具有基本上环形的方式围绕筒的底座布置的一系列出口孔的催化剂筒。各个出口孔连接于分开的排出管，用于将流体从筒移出。所述筒填充有催化剂前体并且活化气体的输入流通入筒的立管并且受迫向下通过催化剂前体床。活化气体然后通过筒底座中的一系列出口孔离开筒，通过分开的与各个出口孔匹配的排出管收集入收集歧管，并且然后经过单个下游排出管，通过所述单个下游排出管，活化气体可以排出和/或循环利用。所述筒随后用一种或多种惰性气体掩盖，用于储存和或转移入化学转化器容器用于进行化学反应。类似于活化容器，转化器容器多重排出管和收集歧管用于从筒移除化学反应产物。重复和准确制造和密封多重排出管和收集歧管的成本因此远超根据本发明制造收集槽/出口管的成本。

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 (6)

1.一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)；

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

环形的收集槽(117)，所述收集槽(117)安置在所述底座(106)的底上，低于所述出口孔(116)并与所述出口孔(116)流体连通。

2.根据权利要求1所述的催化剂筒，其特征是所述出口孔(116)与相等数量的位于所述底座(106)上表面上的出口分配器(140)以流体连通方式连接。

3.根据权利要求1所述的催化剂筒，其特征是所述收集槽(117)是U形的或半圆形的并且围绕所述入口孔(120a)。

4.根据权利要求1所述的催化剂筒，其特征是所述收集槽(117)具有矩形的横截面并围绕所述入口孔(120a)。

5.根据权利要求1所述的催化剂筒，其特征是所述收集槽(117)具有V形的横截面并围绕所述入口孔(120a)。

6.根据权利要求1所述的催化剂筒，其特征是所述收集槽(117)具有至少一个出口管(118)，所述出口管(118)在所述收集槽下方延伸并且与所述收集槽(117)的内部流体连通。