NO175579B - Fremgangsmåte og innretning for fylling av partikkelformet materiale i vertikale rör - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fylling av partikkelformet materiale i vertikale rør inneholdende et antall dempningsanordninger hvis radielle utstrekning er mindre enn rørets indre diameter. Dempningsanordningene kan trekkes opp etterhvert som rørene fylles med partikler.

Fremgangsmåten vedrører mer spesielt fylling av katalysator i rør, og da vanligvis en hel rekke vertikale rør, for eksempel i forbindelse med ammoniakkfremstilling.

Oppfinnelsen vedrører også en innretning for utførelse av fremgangsmåten. Innretningen omfatter dempningsanordinger som har en radiell utstrekning som er mindre enn rørets indre diameter.

Hovedproblemet ved fylling av partikler i rør er at det lett dannes lokale tomrom. Dette skjer spesielt ved partikler som lett medfører brodannelse i røret. For å oppnå jevn fylling kan man utsette røret for vibrasjon, for eksempel ved å banke eller slå på rørets øvre del. Dette er imidlertid arbeidskrevende og forsinker ifyllingsoperasjonen, og i tillegg blir røret utsatt for ekstra mekaniske påkjenninger.

Et spesielt problem med ujevn fylling har man når det er katalysator som fylles i rørene fordi ujevn fylling og tomrom medfører ujevn temperaturfordeling over røret. Dette skaper både temperatur- og mekaniske spenninger i røret og reduserer dets levetid.

En kjent måte å redusere ovennevnte problem på er først å fylle partiklene i lange sokker, eksempelvis av myk plast. Man kan også få partiklene eller katalysatoren levert fra produsent i slike sokker. Ved fylling av rørene, festes sokken med partikler i en line og senkes ned mot rørets bunn. Ved å rykke i linen, vil sokken åpnes nedentil og partiklene renne ut i røret. Vanligvis kreves det en hel rekke slike sokker for å fylle ett katalysa-torrør. Ved denne metode er det vanlig å banke rørene for å bedre i fyl1ingsgraden.

Ulempene ved denne metode er flere, og spesielt nevnes at hvis sokken inneholder tomrom, vil man lett få tilsvarende tomrom i røret når sokken tømmes. Jevn og tett fylling av røret med partikler er følgelig vanskelig å oppnå med metoden. Forskjellig tetthet i rørene medfører variasjon i trykkfall over rørene. I mangerørs reaktorer vil dette gi skjevheter i gassfordelingen. Den dårlige reproduserbarhet ved fyllingen medfører at man må utsette rørene for ekstra banking for å sikre rimelig jevn gassfordeling over rørene. Metoden er dertil arbeidskrevende, og man er bundet til en emballasjeform og må ofte betale for å få partiklene fylt i strømpene. Systematiske feil kan også oppstå på grunn av operatøravhengige feil både ved fylling av sokkene og ved fylling av rørene.

En spesiell måte for å oppnå god og jevn pakning av partikler i rør er å fylle det med vann og så fylle på med partikler. Denne metoden krever imidlertid at vannet etterpå fjernes helt. Denne fjerning og påfølgende tørking tar lang tid, og dertil kommer at det ikke er alle typer partikler/katalysatorer som tåler å bli utsatt for vann.

Fra patentsøknad RD-253 04 0-A er det videre kjent en metode for ifylling av rør med katalysator og å tilføre katalysatoren til rørets øvre del ved hjelp av en transportør omfattende en sakte roterende anordning. Katalysatoren transporteres fra en beholder gjennom et rør hvori er en stang med skrå/tverrstilte propell-vinger eller børster. Katalysatorpartiklene vil da transporteres til katalysatorrørets øvre ende og falle jevnt ned i dette.

For at man skal kunne få jevn fylling av røret, må partiklene tilføres sakte. Videre vil partiklene, spesielt under første del av ifyllingen, få en stor fallhøyde og derved bli knust i fallet. Man vil følgelig kunne få en ujevn pakning av partikler over rørets vertikale lengde. Ifyllingstiden ved denne metode vil også bli lang.

Fra US-patent nr. 4.077.530 er det kjent en metode for fylling av partikler i rør der det anvendes en spesiell type dempningsanordninger. Disse er i form av en streng med utbuktninger som partiklene kan treffe. Fortrinnsvis anvendes en spiralformet streng med diameter på 50 mm når rørets diameter er 64 mm. Ulempen med denne metode er at bare en del av partiklene treffer strengen, og effekten er da også bare marginalt bedre enn sokkemetoden.

Formålet med foreliggende oppfinnelse var å komme frem til en metode og innretning som ikke omfatter de ulemper kjente metoder har. Mer spesielt ønsket man en rask, skånsom og jevn fylling av partikler i rørene.

For å få en rask fylling av rørene, prøvde man å tømme partiklene direkte ned i rørene, men for å unngå knusing av partiklene forsøkte man forskjellige måter å dempe fallet på. Stenger med tverrstilte dempningsanordninger ble senket ned i røret, og partikler ble så helt ned i røret. Dette syntes å virke bra forutsatt at partiklene falt jevnt nedover fra dempningsanordning til dempningsanordning. Ved å trekke stangen oppover under fyllingen fikk man relativt jevn fylling. I de fleste tilfeller var det imidlertid tungvint og plasskrevende å anvende en stiv stang. Man gikk så over til å anvende en fleksibel anordning, i det etterfølgende betegnet snor som omfatter en leddet stang, en wire, kjetting eller lignende med et flertall dempningsanordninger som kan utformes på forskjellige måter, men deres radielle utstrekning måtte være mindre enn rørets radius. Type og utforming av dempningsanordning og snor kan tilpasses type partikler og rørdiametre i de enkelte tilfeller. Det viste seg også fordelaktig å anvende litt fleksible dempningsanordninger. En fordelaktig utførelse ble funnet å være børster av fjærstål eller relativt stive fjærer som ble tvinnet inn i wiren eller på annen måte festet til snoren/kjettingen med dempningsanordninger. Det viste seg også at med en slik snor med dempningsanordninger unngikk man brodannelse, selv med partikkelmateriale som var kjent for at det lett danner bro under fyllingen.

Det ble så satt igang mer fullstendige forsøk der man satte en trakt opp på hvert rør og senket en snor med en rekke demper-anordninger ned i røret. Man fylte så partikler ned i røret, og spesielt hvis man under ifyllingen ristet litt i snoren samtidig som man trakk den opp etter hvert som røret ble fylt, fikk man en meget rask, jevn og reproduserbar fylling av røret.

Det spesielle ved oppfinnelsen er som definert i de tilknyttede patentkrav.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart under omtalen av figurene og i eksemplene.

Fig. 1 viser et rør fylt på konvensjonell måte.

Fig. 2 viser et rør som fylles ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser detaljutførelser av anordning anvendt

under fylling ifølge oppfinnelsen.

I figur 1 er vist et rør 1, for eksempel et katalysatorrør. I røret 1 er det fylt partikler 2, og som det fremgår av figuren er det ujevn fylling idet det har oppstått tomrom 3. Figur 2 viser hvordan man kan fylle et rør 1 ved metoden ifølge oppfinnelsen og hvilke hjelpemidler som da anvendes. En snor 4, wire, kjetting eller lignende er utstyrt med tilnærmet tverrstilte dempningsanordninger 5. Her er disse vist som børster. Snoren 4 kan beveges, først og fremst vertikalt, og blir trukket opp av røret etterhvert som det fylles. Partiklene helles ned i røret 1 gjennom trakten 6 som fjernes etter endt ifylling. Partiklene kan selvsagt tilføres på andre måter, eksempelvis ved hjelp av transportør som omtalt i forannevnte patentsøknad. Figur 3 viser dempningsanordningen 5 i detalj og hvordan de tverrgående fjærer 7 er tvunnet inn i en streng 9 festet til wiren 4 via øyer 8. Avstanden mellom dempningsanordningene 5 er vanligvis tilnærmet lik, men kan også variere. Dempningsanord-ningens 5 utforming, så som lengde, stivhet, antall enkeltbørster etc. kan tilpasses det materiale som skal fylles i røret 1.

Eksempel 1

Det ble utført en rekke forsøk med å fylle partikler i et rør ved konvensjonell metode og metoden ifølge oppfinnelsen. Under forsøkene ble det anvendt et 4 meter langt gjennomsiktig rør med en indre diameter på 100 mm. Det ble anvendt katalysatorringer på 17 mm x 17 mm x 6 mm.

Røret ble først fylt ved at man senket sokker med partikler ned i røret og så rykket sokkene opp slik at de tømtes. For å fylle et rør, gikk det med fire slike standard sokker med partikler. Det ble observert litt knusing av partikler og ganske ujevn fylling av røret, med en rekke tomme rom og litt brodannelse i røret. Det syntes som man fikk overført partiklene fra sokken så direkte ned i røret at de tomme rom som var i sokken tilnærmet kunne gjenfinnes i røret.

Gjennomsnittlig fylletid på 10 forsøk var: 153 sekunder. Gjennomsnittlig bulktetthet av katalysator i røret var: 1,00 kg/liter.

Reproduserbarhet, uttrykt som standard avvik i bulktetthet, var: 0,02.

En serie med tilsvarende forsøk og samme type partikler ble så utført ifølge oppfinnelsen og som beskrevet i fig. 2 og fig. 3. Avstanden mellom dempningsanordningene var ca. 50 cm.

Det ble ikke observert noen knusing av partikler. Det var en meget jevn fordeling av partikler i røret uten noen tomme rom.

Gjennomsnittlig fylletid på 10 forsøk var: 105 sekunder. Gjennomsnittlig bulktetthet var: 1,11 kg/liter. Reproduserbarheten, standard avvik i bulktetthet, var: 0,01.

Det ble også utført en rekke ytterligere forsøk med andre typer partikler. Disse forsøk ble utført ifølge oppfinnelsen og viste at man også for slike partikler oppnådde rask fylling av rørene og at de ble jevnt fylt uten tegn til brodannelse eller tomme rom.

Ved foreliggende oppfinnelse har man oppnådd en ny og mer reproduserbar ifyllingsmetode som er langt raskere enn de kjente. Den er skånsom for partiklene slik at knusing av disse under ifyllingsoperasjonen unngås. Man får også en jevn fylling av røret, og derved unngås bl.a. ujevn temperaturfordeling når røret fylt med katalysator er i drift.

Videre oppnås en jevn tetthet av partikler i rørene uten å utsette dem for banking/vibrering som både er tidkrevende og skadelig for rørene. Følgelig sparer man tid både under ifyllingen og ved at man slipper å banke rørene slik det er vanlig med kjente metoder.

Metoden er enkel og i veldig liten grad avhengig av hvem som er operatør under ifyllingsprosessen. Dertil kommer at man slipper de feil som er forbundet med ifylling av partikler i sokker. Man har også fått en stor frihetsgrad med hensyn til emballasje og transportform for partiklene.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fylling av partikkelformet materiale i vertikale rør (1) inneholdende et antall dempningsanordninger (5) hvis radielle utstrekning er mindre enn rørets indre diameter, idet de kan trekkes opp av røret (1) etterhvert som det fylles med partikler, karakterisert ved at partiklene (2) føres ned i røret (1) langs en snor (4) og at deres fallhastighet dempes mot et antall av dempningsanordningene (5) ved at disse er fleksibelt anordnet i avstand fra hverandre på snoren (4) og festet tilnærmet tverrstilt på denne.

2. Innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, og hvor innretningen omfatter dempningsanordninger (5) som har en radiell utstrekning som er mindre enn rørets (1) indre diameter, karakterisert ved at "innretningen har en snor (4) hvortil det er festet en rekke av dempningsanordningene (5) , anordnet i avstand fra hverandre og tilnærmet tverrstilte på snoren (4), idet de er så fleksible at de vil gi litt etter når partikler (2) faller ned på dem.

3. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at dempningsanordningene (5) er i form av børster.

4. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at snoren (4) er en wire hvori det er festet en rekke tverrstilte børster (5) , fortrinnsvis bestående av fjærer (7), som utgjør dempningsanordninger.

5. Innretning ifølge krav 2, karakterisert ved at dempningsanordningene (5) er anordnet i tilnærmet samme avstand fra hverandre på snoren (4).