DE102020102215A1 - Method for a catalyst filling device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung stellt einen Apparat zum Befüllen von Rohren, welche in vertikaler Position angeordnet sind, mit Katalysatorfestkörpern unter Sicherstellung einer homogenen Festkörperschichtdichte dar. Solche Rohre werden unter anderem in der erdölverarbeitenden Industrie, der Chemieindustrie und anderen Industriezweigen in Form von Rohrreaktoren verwendet. Hier befinden sich die Rohre, zumeist in einer oder mehreren parallelen Reihen gegliedert, in einer vertikalen Position.The invention provides an apparatus for filling pipes, which are arranged in a vertical position, with catalyst solids while ensuring a homogeneous solid layer density. Such pipes are used, inter alia, in the petroleum processing industry, the chemical industry and other branches of industry in the form of tubular reactors. Here the pipes are usually arranged in one or more parallel rows in a vertical position.

Description

Die Erfindung stellt einen Apparat zum Befüllen von Rohren, welche in vertikaler Position angeordnet sind, mit Katalysatorfestkörpern unter Sicherstellung einer homogenen Festkörperschichtdichte dar. Solche Rohre werden unter anderem in der erdölverarbeitenden Industrie, der Chemieindustrie und anderen Industriezweigen in Form von Rohrreaktoren verwendet. Hier befinden sich die Rohre, zumeist in einer oder mehreren parallelen Reihen gegliedert, in einer vertikalen Position.The invention provides an apparatus for filling pipes, which are arranged in a vertical position, with catalyst solids while ensuring a homogeneous solid layer density. Such pipes are used, inter alia, in the petroleum processing industry, the chemical industry and other branches of industry in the form of tubular reactors. Here the pipes are usually arranged in one or more parallel rows in a vertical position.

In den hier angesprochenen Industriezweigen werden Festkörper in Form von Katalysatoren, in langen Rohren befindlich, angewendet, um flüssige oder gasförmige Medien in einem chemischen Verfahren, katalytisches Cracken genannt, zu veredeln. Hierzu werden die zu veredelnden/raffinierenden Medien durch ein katalytisches Material als Festkörper, welche aus hochporöser Keramik, dessen Oberfläche mit reaktiven Materialen beschichtet zu verstehen ist, mit hohem Druck geleitet.In the branches of industry addressed here, solids in the form of catalysts, located in long tubes, are used to refine liquid or gaseous media in a chemical process called catalytic cracking. For this purpose, the media to be refined / refined are passed through a catalytic material as a solid, which is made of highly porous ceramic, the surface of which is to be understood as being coated with reactive materials, at high pressure.

Damit in jedem einzelnen Rohr die gleiche chemische Reaktion realisiert werden kann, muss eine in der Höhe homogene Schicht in jedem einzelnen Rohr erzeugt werden. Diese Schicht, auch Festbett genannt, weist eine bestimmte Dichte auf. Diese Dichte wird in Masse pro Volumen angegeben.So that the same chemical reaction can be carried out in each individual pipe, a layer that is homogeneous in height must be created in each individual pipe. This layer, also called a fixed bed, has a certain density. This density is given in mass per volume.

Mit der hier vorliegenden Erfindung kann die Dichte in Teilchen pro Volumen, viel exakter als bisher mit allen anderen Befüllungsverfahren, angegeben werden. Die Angabe der befüllten Dichte ist von großem Interesse, vor allem für Katalysator-Produzenten.With the present invention, the density in particles per volume can be specified much more precisely than previously with all other filling methods. The indication of the filled density is of great interest, especially for catalyst producers.

Weiterhin ist die Durchflussrate des zu veredelnden Mediums durch die von der Festkörper-Befüllung erzeugten Schicht von großer Bedeutung. Die Durchflussrate muss in jedem einzelnen Rohr gleich sein und ist von der Dichte der Festkörper-Schicht abhängig. Eine zu niedrige Dichte führt zu einer hohen Durchflussrate, was wiederum einer kurzen Verweildauer des zu veredelnden Mediums führt. Dies ist nicht erwünscht, da die chemische Reaktion nicht abgeschlossen werden kann. Eine niedrige Dichte wird durch eine zu schnelle/große Befüll-Geschwindigkeit erzeugt. Weiterhin kann eine zu geringe Dichte durch Hohlräume oder/und Brückenbildung im Festkörperbett hervorgerufen werden. Diese Hohlraum- oder/und Brückenbildung wird durch das Anwenden von unpassenden Befüll-Methoden sowie der falschen Ausführung von Befüll-Methoden erzeugt. In diesen Hohlräumen befinden sich keine Festkörper, welche die thermische Energie des stark erhitzten zu veredelnden Mediums aufnehmen kann, was wiederum zum starken Überhitzen der Rohrmaterials selbst führt und die Lebensdauer des/der Rohre (s) stark verringert. Eine zu hohe Dichte führt zu einer geringen Durchflussrate, was wiederum einer langen Verweildauer des zu veredelnden Mediums führt. Eine hohe Dichte wird durch eine zu langsame Befüll-Geschwindigkeit erzeugt. Die feinen Poren, welche sehr wichtig für die Qualität des chemischen Verfahrens sind, setzen sich viel schneller zu, was wiederum die Lebensdauer der Festkörper verringert.Furthermore, the flow rate of the medium to be refined through the layer created by the solid filling is of great importance. The flow rate must be the same in every single pipe and depends on the density of the solid layer. Too low a density leads to a high flow rate, which in turn leads to a short residence time for the medium to be refined. This is not desirable because the chemical reaction cannot be completed. A low density is caused by a filling speed that is too fast / too high. In addition, too low a density can be caused by cavities and / or bridging in the solid bed. This formation of cavities and / or bridges is caused by the use of unsuitable filling methods and the incorrect execution of filling methods. In these cavities there are no solids that can absorb the thermal energy of the strongly heated medium to be refined, which in turn leads to severe overheating of the pipe material itself and greatly reduces the service life of the pipe (s). Too high a density leads to a low flow rate, which in turn leads to a long retention time for the medium to be refined. A high density is created by a filling speed that is too slow. The fine pores, which are very important for the quality of the chemical process, clog much faster, which in turn reduces the life of the solid.

Das Befüllen von Rohrreaktoren mit einer zu geringen oder/und zu hohen Dichte führt zu einer kürzeren Prozesszeit. Das Austauschen von Reaktorrohren oder/und Katalysatoren in Rohrreaktoren führt unweigerlich zu einem Stillstand in Raffinerien.Filling tubular reactors with a density that is too low and / or too high leads to a shorter process time. Replacing reactor tubes and / or catalysts in tube reactors inevitably leads to a standstill in refineries.

Das Ziel solcher Raffinerien ist es, in einem Zeitraum so lange wie möglich ein Produkt so rein wie möglich zu erzeugen. Somit muss bei der Befüllung von Reaktorrohren auf höchste Befüllung-Qualität geachtet werden, um unnötige und vermeidbare Stillstände, hervorgerufen durch Reparaturen oder Wartungsarbeiten sowie Katalysatoren-Austausch, und damit einhergehende finanzielle Verluste zu vermeiden.The goal of such refineries is to produce a product as pure as possible for as long as possible. Thus, when filling reactor tubes, attention must be paid to the highest filling quality in order to avoid unnecessary and avoidable downtimes, caused by repairs or maintenance work as well as the exchange of catalysts, and the associated financial losses.

Der Katalysatoren-Austausch findet normalerweise in geplanten Zeitabständen statt. Bei Unregelmäßigkeiten im Prozessablauf werden oder/und müssen Not-Stillstände eingeleitet werden. Hier ist es besonders wichtig, sofort zu reagieren und einen schnellen, aber qualitativ hochwertigen, Katalysatoren-Austausch zu realisieren, um eine solche Not-Stillstandzeit so gering wie möglich zu halten. Hierfür muss der Apparat / die Vorrichtung rasch zur entsprechenden Raffinerie mobilisiert werden. Die vorliegende Erfindung ist so konstruiert, dass sie in einem Werkzeugkoffer als Handgepäck vom Fachpersonal mitgeführt werden kann.The catalyst replacement usually takes place at scheduled intervals. In the event of irregularities in the process sequence, emergency shutdowns must be initiated. It is particularly important here to react immediately and to implement a quick, but high-quality, catalyst exchange in order to keep such an emergency downtime as short as possible. For this purpose, the apparatus / device must be quickly mobilized to the relevant refinery. The present invention is designed in such a way that it can be carried in a tool case as hand luggage by qualified personnel.

Zum Stand der Technik sind folgende Patentschriften bekannt.The following patents are known from the prior art.

Bei der DE 692 10 570 geht es um ein „Verfahren zum Befüllen von Tuben mit körnigem Material“. Das Verfahren bezieht sich ganz besonders auf das Einfüllen eines Katalysators in ein Rohr und dann üblicherweise in eine ganze Reihe von vertikalen Rohren, zum Beispiel im Zusammenhang mit der Herstellung von Ammoniak. Dabei wird eine entsprechende Leine stufenweise hochgezogen, welche in bestimmten Abmessungen Dämpfungsmittel in Form von Bürsten aufweist. Hierbei wird die Einfüllung von Partikeln nachteilig von Hand ausgeführt, was den Erfordernissen der heutigen Industrie nicht mehr entspricht.In the DE 692 10 570 it is about a "process for filling tubes with granular material". The method relates most particularly to the filling of a catalyst in a pipe and then usually in a whole series of vertical pipes, for example in connection with the production of ammonia. A corresponding line is pulled up in stages, which has damping means in the form of brushes in certain dimensions. In this case, the filling of particles is disadvantageously carried out by hand, which no longer meets the requirements of today's industry.

Des Weiteren ist eine WO 2008/151139 A1 bekannt, wobei hier eine Erfindung beschrieben wird, um ein gleichmäßiges Beladen von Katalysatorteilchen in Reaktorrohren zu schaffen, während der Bruch und das Brechen der Katalysatorteilchen reduziert werden soll. Dabei sind eine Schüttvorrichtung und ein Ladeseil gegeben. Nachteilig dieser erfinderischen Lösung ist ebenfalls die ungenaue Befüllung der Reaktorrohre mit den gegebenen Katalysatorpartikeln und somit die unterschiedliche Dichte in dem jeweiligen Reaktorrohr.Furthermore is a WO 2008/151139 A1 known, an invention being described herein to provide a uniform loading of catalyst particles in reactor tubes during the Breakage and breakage of the catalyst particles should be reduced. A pouring device and a loading rope are provided. Another disadvantage of this inventive solution is the imprecise filling of the reactor tubes with the given catalyst particles and thus the different density in the respective reactor tube.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Katalysator-Befüllvorrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zu schaffen, wobei bei der Befüllung von Reaktorrohren mit den Katalysatorfestkörpern eine definierte Katalysatorfestkörpermenge in jedem Reaktorrohr geregelt wird.The object of the invention is to create a catalyst filling device and an associated method, a defined amount of catalyst solids being regulated in each reactor tube when the reactor tubes are filled with the catalyst solids.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 2 ausgeführt werden.The object is achieved according to the invention in that the method and the device are carried out according to claims 1 and 2.

Dabei wurden eine Vorrichtung und ein Verfahren so entwickelt,

  • - dass die Anzahl der Katalysatorfestkörper für ein Reaktorrohr ausgemessen wird und als Ist-Wert in die Regelung eingeht und nachfolgend beim Befüllen weiterer Reaktorrohre die Katalysatorfestkörper jeweils gezählt werden und somit die Befüllung der Reaktorrohre durch Zählung der jeweiligen Katalysatorfestkörper pro Reaktorrohr geregelt wird,
  • - dass zwischen der Zufuhreinrichtung des Bunkers hin zum Reaktorrohr eine Zähleinheit zum Zählen der Katalysatorfestkörper vorhanden ist und an der Zähleinheit eine Regelung angeschlossen ist, welche über die Zählung eine exakte Befüllung der Reaktorrohre gewährleistet.
A device and a method were developed so that
  • - that the number of catalyst solids for a reactor tube is measured and is included in the control as an actual value and that the catalyst solids are subsequently counted when further reactor tubes are filled and thus the filling of the reactor tubes is regulated by counting the respective catalyst solids per reactor tube,
  • - That a counting unit for counting the catalyst solids is present between the feed device of the bunker to the reactor pipe and a control is connected to the counting unit which ensures an exact filling of the reactor pipes via the counting.

Die Erfindung löst die Aufgabe der exakten Zählung der Festkörper während der automatisierten und gleichmäßigen Befüllung/Beschickung.The invention solves the problem of the exact counting of the solids during the automated and uniform filling / loading.

Durch die Möglichkeit eines veränderlichen Festkörper-Volumenstroms wird eine gleichmäßige Festkörperschicht (Festbett), welche eine gleichmäßige/homogene Dichte zur Folge hat, was wiederum eine gleiche Durchflussrate mit sich bringt, in jedem Rohr realisiert. Der hier offenbarte Apparat wird entsprechend dem Rohrinnendurchmesser und der Rohrlänge eingestellt/kalibriert, so dass jedes befüllte Rohr die gleiche Anzahl von Festkörpern aufweist.Due to the possibility of a variable solid volume flow, a uniform solid layer (fixed bed), which results in a uniform / homogeneous density, which in turn results in the same flow rate, is realized in each pipe. The apparatus disclosed here is set / calibrated in accordance with the inner diameter of the pipe and the pipe length, so that each filled pipe has the same number of solids.

Ein für jeden Rohrinnendurchmesser individuell einstellbarer Rohradapter ist Bestandteil dieser Erfindung. Bei möglicherweise falsch übermittelten Informationen bezüglich des Rohrinnendurchmessers seitens der Raffinerie kommt es zu Verzögerungen aufgrund des Mitführens eines unpassenden Rohradapters. Bisherige Systeme realisieren die Apparatinstallation in das zu befüllende Rohr mit einem starren, für jeden Rohrdurchmesser einzeln exakt angefertigten Rohradapter, was zu einer großen enormen Anzahl von Rohradaptern führt. Im Falle des Mitführens von ungeeigneten Rohradaptern muss, nach dem Erkennen des Problems vor Ort, ein neuer dem Rohrinnendurchmesser entsprechend passender Rohradapter mobilisiert werden. Durch die Möglichkeit der individuellen Verstellung, entsprechend dem gegebenen Rohrinnendurchmesser, werden unnötige Verzögerungen und dadurch entstehende Kosten eliminiert.A pipe adapter that can be individually adjusted for each pipe inside diameter is part of this invention. If the refinery's information on the inside diameter of the pipe is incorrect, there will be delays due to the fact that the pipe adapter is not suitable. Previous systems installed the apparatus in the pipe to be filled with a rigid pipe adapter that was precisely manufactured for each pipe diameter, which resulted in a large, enormous number of pipe adapters. If unsuitable pipe adapters are carried along, a new pipe adapter that matches the inside diameter of the pipe must be mobilized after the problem has been identified on site. Due to the possibility of individual adjustment according to the given inside diameter of the pipe, unnecessary delays and the resulting costs are eliminated.

Die Ladeseil-Einzugsvorrichtung, Teil der Erfindung, ist zu 100 % mit dem Festkörper-Zähl- und Befüllungsapparat einstellbar/kalibrierbar. Aufgrund dessen ist die Fallhöhe der Festkörper im Rohr während der Befüllung immer gleich. Ab einer bestimmten Fallhöhe erzeugen die Festkörper durch die erhöhte Fallenergie/kinetische Energie eine höhere Dichte. Somit muss die Fallhöhe der Festkörper immer konstant gehalten werden. Ab einer bestimmten Fallhöhe (> 2 m) werden Festkörper beim Aufprall auf das im Rohr erzeugte Festbett zerstört. Diese zerstörten Festkörperteilchen erzeugen eine viel höhere Dichte als erwünscht, was wiederum die Durchflussrate unermesslich erhöht. Da die Einhaltung der Festkörper-Fallhöhe von besonderer Bedeutung ist, wird in der hier offenbarten Erfindung eine genaueste auf Festkörper-Zähl- und Fördereinheit und Ladeseil-Einzugsvorrichtung abgestimmte Regelung / Steuerung realisiert. Die Festkörper-Fallhöhe ist zu jedem Zeitpunkt der Beschickung einhundertprozentig gleich. Kein bisher entwickelter Apparat oder keine bisher entwickelte Vorrichtung kann diese Eigenschaft für sich beanspruchen.The loading rope pull-in device, part of the invention, is 100% adjustable / calibrated with the solid-state counting and filling device. Because of this, the height of fall of the solids in the pipe is always the same during filling. From a certain height of fall, the solids generate a higher density due to the increased fall energy / kinetic energy. Thus the height of fall of the solids must always be kept constant. From a certain height of fall (> 2 m), solids are destroyed when they hit the fixed bed created in the pipe. These destroyed solid particles create a much higher density than desired, which in turn increases the flow rate immeasurably. Since compliance with the height of fall of the solid body is of particular importance, the invention disclosed here implements a regulation / control system that is most precisely matched to the solid body counting and conveying unit and the loading cable pull-in device. The height of fall of the solid body is one hundred percent the same at every point in time. No apparatus or device developed to date can claim this property for itself.

Weiterhin kann die Ladeseil-Einzugsvorrichtung auf das Gestell der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit aufgesteckt werden oder mit Hilfe eines Hakens an einem geeigneten Anschlagspunkt platziert werden. Auch bei erheblichem Platzmangel ist man hiermit in der Lage, den hier präsentierten Apparat / die hier präsentierte Vorrichtung verwenden zu können. Entsprechend den vor Ort gegeben Umständen kann die Festkörper-Zähl- und Fördereinheit sowie die Ladeseil-Einzugsvorrichtung so platziert werden, dass zu jedem Zeitpunkt die höchste Ladequalität sichergestellt wird.Furthermore, the loading cable pull-in device can be attached to the frame of the solid-state counting and conveying unit or placed at a suitable attachment point with the aid of a hook. Even if there is a considerable lack of space, it is possible to use the apparatus / device presented here. Depending on the circumstances on site, the solid-state counting and conveying unit and the charging cable pull-in device can be placed in such a way that the highest charging quality is ensured at all times.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei das Verfahren und die Vorrichtung ausgeführt werden. Dabei werden die bis beschrieben.The invention is described below using an exemplary embodiment, the method and the device being carried out. The to described.

ist die isometrische Ansicht (hinten links) der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit aufgesteckter Ladeseil-Einzugsvorrichtung ohne Ladeseil. is the isometric view (back left) of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device without loading cable.

ist die isometrische Ansicht (hinten links), mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit aufgesteckter Ladeseil-Einzugsvorrichtung ohne Ladeseil. is the isometric view (back left), with a vertical section through the complete picture, of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device without loading cable.

ist die isometrische Ansicht (vorn links), mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit aufgesteckter Ladeseil-Einzugsvorrichtung ohne Ladeseil. is the isometric view (front left), with a vertical section through the complete picture, of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device without loading cable.

ist die isometrische Ansicht (hinten links) der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit angeschlagener Ladeseil-Einzugsvorrichtung ohne Ladeseil. is the isometric view (back left) of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading rope pull-in device without loading rope.

ist die isometrische Ansicht (hinten links), mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit angeschlagener Ladeseil-Einzugsvorrichtung ohne Ladeseil. is the isometric view (back left), with a vertical section through the complete picture, of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device without loading cable.

ist die isometrische Ansicht (hinten links) der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit aufgesteckter Ladeseil-Einzugsvorrichtung mit Ladeseil. is the isometric view (back left) of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device with loading cable.

ist die isometrische Ansicht (hinten links), mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit aufgesteckter Ladeseil-Einzugsvorrichtung mit Ladeseil. is the isometric view (back left), with a vertical section through the complete picture, of the completely installed solid-state counting and filling device with attached charging cable pull-in device with charging cable.

ist die isometrische Ansicht (vorn links) der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit aufgesteckter Ladeseil-Einzugsvorrichtung mit Ladeseil. is the isometric view (front left) of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device with loading cable.

ist die isometrische Ansicht (hinten links) der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit angeschlagener Ladeseil-Einzugsvorrichtung mit Ladeseil. is the isometric view (back left) of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading rope pull-in device with loading rope.

ist die isometrische Ansicht (hinten links), mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der komplett installierten Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit angeschlagener Ladeseil-Einzugsvorrichtung mit Ladeseil. is the isometric view (back left), with a vertical section through the complete picture, of the completely installed solid-state counting and filling device with attached loading cable pull-in device with loading cable.

ist die isometrische Ansicht (hinten links) der kompletten Festkörper-Zähl- und Fördereinheit. is the isometric view (back left) of the complete solid-state counting and conveying unit.

ist die isometrische Ansicht (hinten links) mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der kompletten Festkörper-Zähl- und Fördereinheit. is the isometric view (back left) with a vertical section through the complete picture, the complete solid-state counting and conveying unit.

ist die isometrische Ansicht (vorn links) mit einem vertikalen Schnitt durch die komplette Abbildung, der kompletten Festkörper-Zähl- und Fördereinheit. is the isometric view (front left) with a vertical section through the complete picture, the complete solid-state counting and conveying unit.

ist die isometrische Ansicht (vorn rechts) der kompletten Ladeseil-Einzugsvorrichtung in aufgesteckter Position. is the isometric view (front right) of the complete loading cable retraction device in the attached position.

ist die isometrische Ansicht (vorn rechts) der kompletten Ladeseil-Einzugsvorrichtung in angeschlagener Position. is the isometric view (front right) of the complete loading cable retraction device in attached position.

ist die isometrische Ansicht (vorn rechts) der kompletten Vorrichtung zur Verbindung der Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit einem Reaktorrohr. is the isometric view (front right) of the complete device for connecting the solid-state counting and filling device to a reactor tube.

ist die Ansicht (von unten) der Vorrichtung zur Verbindung der Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit einem Reaktorrohr mit identischer Verschiebung aller Stellbeine für einen größeren Rohrinnendurchmesser. is the view (from below) of the device for connecting the solid-state counting and filling device with a reactor tube with identical displacement of all legs for a larger tube inside diameter.

ist die Ansicht (von unten) der Vorrichtung zur Verbindung der Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung mit einem Reaktorrohr mit identischer Verschiebung aller Stellbeine für einen kleineren Rohrinnendurchmesser. is the view (from below) of the device for connecting the solid-state counting and filling device with a reactor tube with identical displacement of all legs for a smaller tube inside diameter.

In der Vorrichtung ist der obere Teil eines Reaktorrohres 1 dargestellt. Es ist sehr verkürzt wiedergegeben, da solche Reaktorrohre 1 eine Länge zwischen 7 m (Stahlindustrie) und 14 m (erdölverarbeitenden Industrie, Chemieindustrie) aufweisen.In the device is the upper part of a reactor tube 1 shown. It is reproduced very abbreviated because such reactor tubes 1 have a length between 7 m (steel industry) and 14 m (oil processing industry, chemical industry).

Um ein Reaktorrohr 1 befüllen zu können, muss eine Vorrichtung, wie in dargestellt, in die obere Rohröffnung platziert werden. Da es sehr viele unterschiedliche Rohröffnungen, im weiteren Verlauf treffender Rohrinnendurchmesser genannt, gibt, ist ein mechanisch verstellbares System entwickelt worden. Es besteht aus einem Flachstahl 2, welcher an ein Stellblech 3 befestigt ist. Das Bauteil, bestehend aus Flachstahl 2 und Stellblech 3, soll Stellbein genannt werden. Drei um 120° versetzte Stellbeine sind so angeordnet, dass bei einer identischen Verschiebung aller Stellbeine eine genaueste Anpassung an jeden beliebigen Rohrinnendurchmesser ermöglicht wird. In ist die Anpassung an einen mittleren Rohrinnendurchmesser und in die Anpassung an einen größeren Rohrinnendurchmesser sinnbildlich dargestellt. Die in aufgezeigte Vorrichtung besteht weiterhin aus einem im bestimmten Winkel, an ein Rundrohr 4 angefügtes, Rechteckrohr 5. Am oberen Ende des Rundrohrs 4 ist ein Kreisring 6 angebracht, der als Halterung für eine Führungsrolle 7 angedacht ist. Die Führungsrolle 7 kann durch die im Kreisring 6 gefertigten Bohrungen jederzeit so platziert werden, dass ein Ladeseil 8 immer exakt im Mittelpunkt des Rohrinnendurchmessers geführt wird. Die Führung des Ladeseils 8 ist von enormer Bedeutung für die Befüllungsqualität / die Festkörper-Dichte / die Festbett-Dichte.To a reactor tube 1 To be able to fill, a device as in should be placed in the upper pipe opening. Since there are many different pipe openings, referred to below as the pipe inside diameter, a mechanically adjustable system has been developed. It consists of a flat steel 2 , which on a shelf 3 is attached. The component, consisting of flat steel 2 and shelf 3 , should be called a leg. Three adjustable legs offset by 120 ° are arranged in such a way that with an identical shift of all adjustable legs, the most precise adjustment to any pipe inside diameter is possible. In is the adaptation to a mean pipe inside diameter and in the adaptation to a larger pipe inside diameter is symbolically represented. In the The device shown also consists of a certain angle to a round tube 4th attached, rectangular tube 5 . At the top of the round tube 4th is a circular ring 6th attached, as a holder for a guide roller 7th is considered. The leadership role 7th can through the in the annulus 6th drilled holes can be placed at any time so that a loading rope 8th is always guided exactly in the center of the pipe inside diameter. The guidance of the loading rope 8th is of enormous importance for the filling quality / the solid body density / the fixed bed density.

Nachdem die Vorrichtung laut in das Reaktorrohr 1 wie in den - (oder bei Einbeziehung des Ladeseils in den - ) montiert ist, wird der rechteckig geformte Materialaustag 9 der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit wie in den - dargestellt, in das Rechteckrohr 5 eingeführt. Die rechteckige Form von Rechteckrohr 5 und Materialaustag 9 eliminieren ein seitliches (nach links oder/und rechts) Abkippen der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit gemäß - , was eine Veränderung des Festkörper-Volumenstroms zur Folge hätte, was wiederum eine andere, unerwünschte Festkörper-Dichte / die Festbett-Dichte erzeugen würde.After the device loudly into the reactor tube 1 like in the - (or if the loading rope is included in the - ) is mounted, the rectangular shaped material support 9 the solid-state counting and conveying unit as in the - shown, in the rectangular tube 5 introduced. The rectangular shape of rectangular tube 5 and material exchange 9 eliminate lateral (to the left and / or right) tilting of the solid-state counting and conveying unit according to - , which would result in a change in the volume flow of solids, which in turn would produce a different, undesired solids density / the fixed bed density.

Die Festkörper-Zähl- und Fördereinheit, wie in den - dargestellt, führt die exakte Zählung von Festkörpern während des Förder- bzw. Befüllvorganges aus. Bevor die Zählung ausgeführt werden kann, wird zunächst der Bunker 10 mit Festkörpern aufgefüllt. Der Bunker 10 kann durch das Anbringen der Winkelstähle 11 an den Bunker 10 in verschiedenen Höhen in der horizontalen Richtung (y-Achse) veränderlich platziert werden. Das bewirkt eine veränderliche Öffnung 12, womit der Festkörper-Volumenstrom entsprechend dem Rohrinnendurchmesser eingestellt wird.The solid state counting and conveying unit, as in the - shown, carries out the exact counting of solids during the conveying or filling process. Before the count can be carried out, the bunker is first 10 filled with solids. The bunker 10 can by attaching the angle steels 11 to the bunker 10 can be placed variably at different heights in the horizontal direction (y-axis). This creates a variable opening 12 , with which the solids volume flow is set according to the pipe inside diameter.

Weiterhin ist eine elektrisch angesteuerte Klappe, welche die Öffnung 12 bis zum Start des Förder- bzw. Befüllvorgangs verschließt, im Innenraum des Bunkers 10 angebracht. Im Falle von Platzmangel vor Ort ist es mit Hilfe von am Trichter dafür vorgesehenen Langlöchern auch mit dieser Klappe möglich, die Öffnung 12 entsprechend dem Rohrdurchmesser veränderlich einzustellen. Die Klappe wird aufgrund von der Vereinfachung hier nicht dargestellt. Eine exakt unter dem Bunker 10 platzierte Förderrolle 13 wird von einem im Innenraum der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit gemäß den - platzierten elektrisch angetriebenen Motor 14 mit Hilfe von Stirnzahnrädern 15 in eine rotierende Bewegung versetzt. Durch diese rotierende Bewegung der Förderrolle 13 werden die Festkörper in die Richtung der Öffnung 12 gezwungen. Nach dem Passieren der Öffnung 12 gelangen die Festkörper auf die geneigte Ebene 16. Der Winkel der geneigten Ebene 16 ist so gewählt, dass die Festkörper in eine Rutschbewegung gezwungen werden und schließlich nach dem Durchlaufen von Rechteckrohr 5 das Reaktorrohr 1 erreichen. Während sich die Festkörper auf der geneigten Ebene 16 in Richtung Rechteckrohr 5 bzw. Reaktorrohr 1 bewegen, passieren die Festkörper die Zähleinheit 17. Die Zähleinheit 17 kann beispielsweise eine Gabellichtschranke sein oder über Laserstrahlung bzw. Sensoren ausgeführt werden. Die Zähleinheit 17 ist an einer Halterung 18 angebracht, mit dessen Hilfe der Abstand der Messstrecke zur geneigten Ebene 16 entsprechend der Festkörpergröße in vertikaler Richtung, x-Achse, eingestellt werden kann. Da es viele verschiedene Festkörper mit unterschiedlicher Größe, im Falle von Rohrreaktoren Katalysatoren, gibt, muss die Messstecke einstellbar sein, um Messfehler zu eliminieren.Furthermore, there is an electrically controlled flap which opens the door 12 locked until the start of the conveying or filling process, in the interior of the bunker 10 appropriate. In the event of a lack of space on site, it is also possible to open the opening with the help of elongated holes provided on the funnel 12 adjustable according to the pipe diameter. The flap is not shown here because of the simplification. One exactly under the bunker 10 placed conveyor roller 13th is from one in the interior of the solid-state counting and conveying unit according to the - placed electrically powered motor 14th with the help of spur gears 15th set in a rotating motion. This rotating movement of the conveyor roller 13th the solids are in the direction of the opening 12 forced. After passing the opening 12 the solids reach the inclined plane 16 . The angle of the inclined plane 16 is chosen in such a way that the solids are forced into a sliding movement and finally after passing through a rectangular tube 5 the reactor tube 1 to reach. While the solid is on the inclined plane 16 towards the rectangular tube 5 or reactor tube 1 move, the solids pass the counting unit 17th . The counting unit 17th can be, for example, a fork light barrier or can be implemented using laser radiation or sensors. The counting unit 17th is on a bracket 18th attached, with the help of which the distance between the measuring section and the inclined plane 16 can be adjusted according to the size of the solid in the vertical direction, x-axis. Since there are many different solids with different sizes, in the case of tubular reactors, catalysts, the measuring section must be adjustable in order to eliminate measurement errors.

Im weiteren Verlauf der Montage ist es mit der hier offenbarten Vorrichtung möglich, die Platzierung der Ladeseil-Einzugsvorrichtung gemäß sowie frei zu wählen. Das Aufstecken der Ladeseil-Einzugsvorrichtung auf das Gestell der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit - wie in - (oder bei Einbeziehung des Ladeseils - ) ist eine Option. Hier werden die am Rahmen der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit - befestigten Rechteckrohre 19 in die Rechteckrohre 20 der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit - eingeführt. Die horizontal angebrachten Rechteckrohre 21 wirken bei dieser Variante als Begrenzung/Anschlag für die aufgesteckte Festkörper-Zähl- und Fördereinheit - . Die Kombination der Rechteckrohre 19, Rechteckrohre 20 und Rechteckrohr 21 bewirken einen festen und sicheren Sitz der Festkörper-Zähl- und Fördereinheit - . Das Anhängen der Ladeseil-Einzugsvorrichtung wie in - oder bei Einbeziehung des Ladeseils - ist die andere Option. Hierfür wird ein Haken 22 im Gestell der Ladeseil-Einzugsvorrichtung montiert, und das Platzieren an einem geeigneten Anschlagpunkt ist nun möglich.In the further course of the assembly, it is possible with the device disclosed here to position the loading cable retraction device according to FIG such as free to choose. Attaching the loading cable pull-in device to the frame of the solid-state counting and conveying unit - as in - (or if the loading rope is included - ) is an option. This is where the on the frame of the solid-state counting and conveying unit - attached rectangular tubes 19th into the rectangular tubes 20th the solid-state counting and conveying unit - introduced. In this variant, the horizontally attached rectangular tubes 21 act as a limit / stop for the attached solid-state counting and conveying unit - . The combination of rectangular tubes 19th , Rectangular tubes 20th and rectangular tube 21st ensure a firm and secure fit of the solid-state counting and conveying unit - . Attaching the loading rope retraction device as in - or with the involvement of the loading rope - is the other option. There is a hook for this 22nd in the frame of the loading cable retraction device mounted, and it can now be placed at a suitable anchorage point.

Die Ladeseil-Einzugsvorrichtung - besteht aus einer auf einer Hülse platzierten dreh- und arretierbaren Trommel 23, die von einem Gestell umhaust ist. In der Hülse ist ein elektrisch angetriebener Motor 24 positioniert, der die Trommel 23 in eine Drehbewegung versetzt. Die Arretierung 25 ist auf der Motorwelle des Motors 24 horizontal verschiebbar gelagert und verbindet die Trommel 23 mit der Ladeseil-Einzugsvorrichtung - an sich. Im formschlüssigen Zustand wirkt die Arretierung 25 als Mitnehmer. Im gelösten Zustand der Arretierung 25 ist die Trommel 23 um ihre eigene Achse frei beweglich. Die Aufgabe der Ladeseil-Einzugsvorrichtung - ist das Herausziehen des Ladeseils 8 in einhundertprozentiger Abhängigkeit von der Befüll-Geschwindigkeit oder, treffender formuliert, von der ansteigenden Festkörper-Schicht-Höhe im Reaktorrohr 1. Das Ladeseil 8 wird an einen der im Kreis angeordneten Rundstäbe 26 befestigt. Durch die Drehbewegung der Trommel 23 umspannt das Ladeseil 8 alle Rundstäbe 26 und wird dadurch geradlinig aus dem Reaktorrohr 1 herausgezogen. Durch die Führungsrolle 7 wird das Ladeseil 8 zu jedem Zeitpunkt exakt im Mittelpunkt des Rohrinnendurchmessers von Reaktorrohr 1 geführt.The loading rope pull-in device - consists of a rotatable and lockable drum placed on a sleeve 23 which is enclosed by a frame. In the sleeve is an electrically driven motor 24 positioned of the drum 23 set in a rotary motion. The lock 25th is on the motor shaft of the motor 24 horizontally slidable and connects the drum 23 with the loading cable retraction device - per se. The locking acts in the form-fitting state 25th as a driver. When the lock is released 25th is the drum 23 freely movable around its own axis. The task of the loading rope pull-in device - is the pulling out of the loading rope 8th 100% depending on the filling speed or, more accurately formulated, on the increasing solids layer height in the reactor tube 1 . The loading rope 8th is attached to one of the round bars arranged in a circle 26th attached. By the rotation of the drum 23 spans the loading rope 8th all round bars 26th and is thereby straight out of the reactor tube 1 pulled out. Through the leadership role 7th becomes the loading rope 8th at every point in time exactly in the center of the inner tube diameter of the reactor tube 1 guided.

Die sensibel abgestimmte Aufwärtsbewegung des Ladeseils 8 in einhundertprozentiger Abhängigkeit von der Befüll-Geschwindigkeit im Reaktorrohr 1 wird durch eine speziell dafür entwickelte Regelung übernommen. Nachdem die veränderliche Öffnung 12 entsprechend dem Rohrinnendurchmesser eingestellt ist und der Bunker 10 mit Festkörpern aufgefüllt ist, wird die Festkörper-Zähl- und Befüll-Vorrichtung gestartet. Der Motor 14 setzt die Förderrolle 13 und der Motor 24 setzt die Trommel 23 in Drehbewegung. Die Festkörper passieren die Öffnung 12, wodurch eine bestimmte Anzahl von Festkörpern auf die geneigte Ebene gelangen, die Messstrecke der Zähleinheit 17 passieren und gezählt werden.The sensitively coordinated upward movement of the loading rope 8th one hundred percent depending on the filling speed in the reactor tube 1 is taken over by a specially developed regulation. After the changeable opening 12 is set according to the pipe inner diameter and the bunker 10 is filled with solids, the solids counting and filling device is started. The motor 14th sets the conveyor roller 13th and the engine 24 sets the drum 23 in rotary motion. The solids pass through the opening 12 , whereby a certain number of solids reach the inclined plane, the measuring section of the counting unit 17th happen and be counted.

Ein Rohrreaktor besteht aus mehreren in Reihen gegliederten Rohren. Um für jedes einzelnen Rohr die gleiche Anzahl von Katalysatorfestkörpern sicherzustellen, wird das erste Rohr, Testrohr genannt, bis zum gewünschten Füllstand befüllt. Während des Test-Füllvorgangs bis zur exakten Schichthöhe werden alle Festkörper gezählt, Aufwärtszählung - count up, und es wird die Gesamtanzahl aller gezählten Festkörper von der Regelung bzw. Steuerung ausgegeben. Dieser Wert wird dann von der Regelung bzw. Steuerung für alle anderen Rohre übernommen, und durch die Rückwärtszählung, count down, wird der Motor 14 der Förderrolle 13 sowie der Motor 24 der Trommel 23 nach dem Passieren von Zähleinheit 17 des letzten Festkörpers automatisch gestoppt. Dieses automatische Stoppen verhindert ein Überfüllen der Reaktorrohre 1, was einen großen und erwünschten Vorteil darstellt, da ein überfülltes Reaktorrohr 1 bis zum gewünschten Füllstand entleert werden muss. Die durch das Absaugen aus dem Reaktorrohr 1 entnommenen Festkörper können nicht wiederverwendet werden, da während des Absaugens die Festkörper beschädigt werden. Somit stellt das Entleeren von Reaktorrohr 1 einen hohen finanziellen Verlust dar, weil Katalysatorfestkörper sehr preisintensiv sind.A tubular reactor consists of several tubes arranged in rows. In order to ensure the same number of catalyst solids for each individual tube, the first tube, called the test tube, is filled to the desired level. During the test filling process up to the exact layer height, all solid bodies are counted, counting up, and the total number of all solid bodies counted is output by the regulation or control system. This value is then adopted by the regulation or control system for all other pipes, and the motor is turned down by counting down 14th the conveyor roller 13th as well as the engine 24 the drum 23 after passing the counting unit 17th of the last solid is stopped automatically. This automatic stop prevents overfilling of the reactor tubes 1 which is a great and desirable benefit because of an overfilled reactor tube 1 must be emptied to the required level. The suction from the reactor tube 1 Solids that have been removed cannot be reused, since the solids are damaged during suction. Thus, the emptying of the reactor tube represents 1 represent a high financial loss because catalyst solids are very expensive.

Nach Passieren der Zähleinheit 17 gelangen die Festkörper in das Reaktorrohr 1, wo sie die Elemente des Ladeseils 8 durchlaufen. Im Allgemeinen besteht ein Ladeseil 8 aus in bestimmten, immer gleichen, Abständen vertikal angeordneten Elementen, welche durch ein Seil in Verbindung stehen. Diese vertikal angeordneten Elemente sind zur horizontalen Aufnahme von Dämpferelementen, wie z. B. Borsten oder zylindrische Schraubenfedern, angedacht. Die Länge dieser Dämpferelemente wird entsprechend dem Rohrinnendurchmesser immer etwas kleiner gewählt. Durch die gemittelte Positionierung der Dämpferelemente in den Aufnahme-Elementen ist es dann möglich, das Ladeseil 8 in das Reaktorrohr 1 einzuführen.After passing the counting unit 17th the solids get into the reactor tube 1 where they find the elements of the charging cable 8th run through. Generally there is a loading rope 8th from elements arranged vertically at certain, always the same intervals, which are connected by a rope. These vertically arranged elements are for the horizontal inclusion of damper elements such. B. bristles or cylindrical coil springs are considered. The length of these damper elements is always chosen to be slightly smaller, depending on the inside diameter of the pipe. The averaged positioning of the damper elements in the receiving elements then makes it possible to remove the loading rope 8th into the reactor tube 1 to introduce.

Durch den bestimmten Abstand der Dämpferelemente zueinander ist die Fallenergie / kinetische Energie der Festkörper immer kleiner als die Geschwindigkeit, bei welcher die Festkörper durch einen Zusammenstoß oder Aufprall beschädigt oder zerstört werden.Due to the specific distance between the damper elements, the falling energy / kinetic energy of the solids is always lower than the speed at which the solids are damaged or destroyed by a collision or impact.

Nach dem Durchlaufen des Reaktorrohres 1 bzw. des im Reaktorrohr 1 befindlichen Ladeseils 8 erreichen die Festkörper das Ende des Reaktorrohres 1. Das ist ein sehr kritischer Punkt. Hier muss sichergestellt werden, dass die Fallhöhe und somit die Fallenergie / kinetische Energie der Festkörper immer konstant unterhalb der Geschwindigkeit, bei welcher die Festkörper durch einen Zusammenstoß oder Aufprall beschädigt oder zerstört werden, gehalten werden. Die eigens hierfür entwickelte Regelung bzw. Steuerung übernimmt diese Aufgabe, indem die Geschwindigkeit von Motor 14 der Förderrolle 13 sowie von Motor 24 der Trommel 23 zu jedem Zeitpunkt gemessen und geregelt wird. Somit wird durch die Abhängigkeit des konstanten Festkörper-Volumenstroms, realisiert durch die Geschwindigkeit von Motor 14 der Förderrolle 13, bei einer konstanten Festkörper-Fallhöhe, realisiert durch Motor 24 der Trommel 23, und der exakten Zählung der Festkörper, realisiert durch Zähleinheit 17, eine immer konstante Festkörper-Fallgeschwindigkeit sichergestellt. Das führt zu einer höchst gleichmäßigen Festkörper-Schicht (Festbett), welche eine höchst gleichmäßige Schicht-Dichte zur Folge hat, was wiederum eine gleiche Durchflussrate im Reaktorrohr 1 mit sich bringt. Durch die exakte gezählte Festkörper-Anzahl können eine noch nie realisierte exakte geladene Masse pro Reaktorrohr 1 und dementsprechend eine exakte geladene Dichte berechnet werden. Dieser Parameter ist entscheidend für den Prozess des katalytischen Crackens.After passing through the reactor tube 1 or the one in the reactor tube 1 located loading rope 8th the solids reach the end of the reactor tube 1 . That is a very critical point. Here it must be ensured that the height of fall and thus the falling energy / kinetic energy of the solids are always kept constant below the speed at which the solids are damaged or destroyed by a collision or impact. The specially developed regulation or control takes on this task by increasing the speed of the motor 14th the conveyor roller 13th as well as from engine 24 the drum 23 is measured and regulated at all times. This is achieved through the dependency of the constant solid volume flow, realized through the speed of the motor 14th the conveyor roller 13th , at a constant height of fall, realized by a motor 24 the drum 23 , and the exact counting of the solids, realized by the counting unit 17th , a constant solid body falling speed is ensured. This leads to an extremely uniform solid layer (fixed bed), which results in an extremely uniform layer density, which in turn results in an identical flow rate in the reactor tube 1 brings with it. Due to the exact counted number of solids, an unprecedented exact charged mass per reactor tube can be achieved 1 and an exact charged density can be calculated accordingly. This parameter is crucial for the catalytic cracking process.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
ReaktorrohrReactor tube
22
FlachstahlFlat steel
33
StellblechAdjusting plate
44th
RundrohrRound tube
55
RechteckrohrRectangular tube
66th
KreisringCircular ring
77th
FührungsrolleLeadership role
88th
LadeseilLoading rope
99
MaterialaustagMaterial replacement
1010
Bunkerbunker
1111
Winkelstahlangle steel
12 12
Öffnungopening
1313
FörderrolleConveyor roller
1414th
Motorengine
1515th
StirnzahnradSpur gear
1616
geneigte Ebeneinclined plane
1717th
ZähleinheitCounting unit
1818th
Halterungbracket
1919th
RechteckrohrRectangular tube
2020th
RechteckrohrRectangular tube
2121st
RechteckrohrRectangular tube
2222nd
Hakenhook
2323
Trommeldrum
2424
Motorengine
2525th
ArretierungLocking
2626th
RundstabRound bar
2727
Flanschflange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 69210570 [0010]DE 69210570 [0010]
  • WO 2008/151139 A1 [0011]WO 2008/151139 A1 [0011]

Claims (2)

Verfahren zur Befüllung von Reaktorrohren (1) mit Katalysatorfestkörpern unter Sicherstellung einer homogenen Festkörperschichtdichte dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Katalysatorfestkörper für ein Reaktorrohr (1) ausgemessen wird und als Ist-Wert in die Regelung eingeht und nachfolgend beim Befüllen weiterer Reaktorrohre (1) die Katalysatorfestkörper jeweils gezählt werden und somit die Befüllung der Reaktorrohre (1) durch Zählung der jeweiligen Katalysatorfestkörper pro Reaktorrohr (1) geregelt wird.A method for filling reactor tubes (1) with catalyst solids while ensuring a homogeneous solid layer density , characterized in that the number of catalyst solids for a reactor tube (1) is measured and is included in the control as an actual value and subsequently when filling further reactor tubes (1) the Catalyst solids are each counted and thus the filling of the reactor tubes (1) is regulated by counting the respective catalyst solids per reactor tube (1). Vorrichtung zur Befüllung von Rohren mit Katalysatorfestkörpern bestehend aus einem Bunker (10) zur Katalysatorfestkörperspeicherung, einer Zufuhreinrichtung hin zum Reaktorrohr (1) sowie einem Ladeseil (8) mit einer Ladeseil-Einzugsvorrichtung zum Herausführen des Ladeseils (8) aus dem Reaktorrohr (1) und einer festen Verbindung über einen Flansch (27) an dem Reaktorrohr (1) dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zufuhreinrichtung des Bunkers (10) hin zum Reaktorrohr (1) eine Zähleinheit (17) zum Zählen der Katalysatorfestkörper vorhanden ist und an der Zähleinheit (17) eine Regelung angeschlossen ist, welche über die Zählung eine exakte Befüllung der Reaktorrohre (1) gewährleistet.Device for filling pipes with catalyst solids consisting of a bunker (10) for storing catalyst solids, a feed device to the reactor pipe (1) and a loading cable (8) with a loading cable retraction device for leading the loading cable (8) out of the reactor pipe (1) and a fixed connection via a flange (27) on the reactor pipe (1), characterized in that a counting unit (17) for counting the catalyst solids is present between the feed device of the bunker (10) towards the reactor pipe (1) and on the counting unit (17 ) a control is connected, which ensures an exact filling of the reactor tubes (1) via the count.
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