NO328097B1 - Fremgangsmate og apparatur for katalysatorfylling - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en apparatur for fylling av partikkelformig materiale i reaktorrør. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen fylling av partikkelformig, katalytisk materiale i reaktorrør, så som rørformede dampreformeringsinnretninger som anvendes innenfor ammoniakk-, hydrogen- og metanol-anlegg.

Fylling av partikkelformig, katalytisk materiale i rørformede reaktorer utføres konvensjonelt ved anvendelse av skaftfremgangsmåten. Med denne fremgangsmåten fylles et forlenget, skaftliknende element fremstilt av et fleksibelt plastmateriale med katalysatorpartikler, og senkes inn i reaktorrøret ved hjelp av et rør hvortil skaftet er festet. Når det når bunnen av reaktoren vris røret, derved åpnes skaftet og frigir partiklene i reaktoren.

Når denne fremgangsmåten anvendes resulterer ujevn og inhomogen fylling av reaktoren i hulrom på grunn av partikkelknusing ved for tidlig skaftåpning eller i dannelsen av broer ved partiklene. Hulromsdannelse er uønsket fordi det fører til ujevn tempera-turfordeling og variasjoner i trykkfall i reaktoren. Hulrommene kan delvis fjernes ved å slå eller hamre på siden av reaktorrøret, hvilket forårsaker at reaktorveggene vibrerer. Imidlertid er denne fremgangsmåten arbeidsintensiv og tidkrevende.

US-patent nr. 5.247.979 beskriver en fremgangsmåte for fylling av partikkelformig materiale i et vertikalt rør ved å anvende et rør med en demper i form av en serie fleksible demperbørster anordnet på tvers av røret. Røret med demperbørster senkes ned i det vertikale røret, og deretter helles partiklene inn i røret. Det er angitt at rask, jevn og reproduserbar fylling oppnås dersom røret vris litt under fylleoperasjonen, samtidig som det løftes gradvis opp ettersom røret fylles.

Denne fremgangsmåten har imidlertid flere ulemper. Fallavstanden for partiklene fra børstene til bunnen av røret er ikke under kontroll, og partiklene kan også klemmes mellom børstene og veggene av røret, hvilket gjør apparaturen immobil i røret. Radial-avstanden av børstene fra røret til veggene av røret må tilsvare rørdiameteren, hvilket betyr at hvert spesifikt rør må ha sin egen linje med børster.

De ovenfor nevnte ulempene og andre som er knyttet til de forskjellige fremgangs-måtene løses ved fremgangsmåten og apparaturen ifølge oppfinnelsen, hvilket vil fremgå av det følgende.

Det er derfor et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte og en apparatur for fylling av partikkelformig, katalytisk materiale i reaktorrør, så som rørformede dampreformeringsinnretninger, for å sikre en høy katalysatordensitet og dermed minimalisere hulrom og brodannelse av katalysatorpartiklene.

Det er også et formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en fyllingsapparatur som kan anvendes på alle vanlige katalysatortyper og størrelser som resulterer i optimale pakkingsdensiteter med både trange og vide rørdiametre.

Det er et ytterligere formål å tilveiebringe en fyllefremgangsmåte som er høyt automatisert og som derfor reduserer muligheten for menneskelige feil og faren for fornyet fylling av reaktorrør.

Endelig er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en apparatur hvorved et uniformt trykkfall og uniform strømning over reaktorrørene av for eksempel reformeringsinnretninger oppnås, hvilket resulterer i en redusert tendens til varmpunktdannelse og en lenger rørlevetid.

De ovenfor angitte formålene oppnås ved oppfinnelsen som tilveiebringer en fremgangsmåte for fylling av partikkelformig, katalytisk materiale i et reaktorrør, kjennetegnet ved at den omfatter

tilveiebringelse av et fyllerør ved å forbinde et antall rørseksjoner som har en ytter-diameter mindre enn den indre diameteren av reaktorrøret, til en endelig rørlengde tilsvarende lengden av reaktorrøret;

innføring ved toppen av fyllerøret av en mengde av katalysatorpartiklene som skal fylles i reaktorrøret, idet katalysatorpartiklene bringes til å passere gjennom fyllerøret i en

dempet bevegelse ved tilveiebringelse av dempningsinnretninger inne i fyllerøret; og )

suksessiv tilbaketrekning av fyllerøret fra reaktorrøret i en lengde svarende til fylle-høyden av katalysatorpartiklene fylt i reaktorrøret,

hvori dempningsinnretningene er tilveiebrakt ved å montere et spiralformet legeme på 5 innerveggen av hver rørseksjon, idet det spiralformede legemet er dannet fra en stav som har et vilkårlig formet tverrsnitt og en maksimal dimensjon i en hvilken som helst retning av tverrsnittet på 1/25-1/2 av diameteren av rørseksjonen,

idet det spiralformede legemet i hver seksjon har en stigning, med hensyn til diameteren av rørseksjonen, i intervallet 2-8.

Oppfinnelsen tilveiebringer videre en fyllingsapparatur som er nyttig i den ovenfor omtalte fyllefremgangsmåten.

Fylleapparaturen er kjennetegnet ved at den omfatter

et fyllerør som har en rørdiameter for å passe inn i et reaktorrør;

en toppdel av fyllerøret som er tilpasset for å forbindes med en traktenhet og en bunndel av fyllerøret som er utstyrt med løfteinnretninger for tilbaketrekning av fyllerøret fra reaktorrøret;

idet fyllerøret består av separate rørseksjoner, hver utstyrt med forbindende innretninger tilpasset for å sammensettes til fyllerøret når de er forbundet med hverandre;

idet minst én av rørseksj onene er utstyrt med dempningsinnretninger for å deselerere hastigheten av katalysatorpartikler som føres gjennom fyllerøret,

hvor dempningsinnretningene er tilveiebrakt ved å montere et spiralformet legeme på innerveggen av hver rørseksj on, idet det spiralformede legemet er formet fra en stav som har et vilkårlig formet tverrsnitt og en maksimal dimensjon i en hvilken som helst retning av tverrsnittet på 1/25-1/2 av diameteren av rørseksjonen,

idet det spiralformede legemet i hver seksjon har en stigning, med hensyn til diameteren av rørseksjonen, i intervallet 2-8.

i Som beskrevet ovenfor består fylleapparaturen av et antall rørseksjoner. Rørseksjonene kan sammensettes og innføres i et reaktorrør, så som en rørformet reformeringsinn-retning for å danne et langt fyllerør. I en spesifikk utførelsesform av oppfinnelsen er hver av seksjonene utstyrt med en demper i form av et spiralformet legeme festet til innerveggen av rørseksjonen.

Den forbindende innretningen anvendt for å sammensette de separate rørseksjonene til det endelige fyllerøret er fortrinnsvis i form av et glidende element anordnet på ytter-veggen av en ende av en rørseksjon. Endene av rørseksjonene er typisk utstyrt med hakk som passer inn i hverandre på en gjensidig låsende måte.

Når katalysatorpartikler fylles gjennom fyllerøret reduseres hastigheten av katalysatorpartiklene ettersom katalysatoren beveger seg nedover i en spiralbevegelse på det spiralformede legemet. Den skrueformede bevegelsen tvinger partiklene til å stille seg inn langs spiralen og sikrer at partiklene når frem én etter én og ikke i klumper. Ved bunnen av fyllerøret har katalysatorpartiklene samme hastighet og faller en kort, på forhånd definert, avstand. Resultatet er uniform, tett fylling uten broer, hulrom eller brutte katalysatorpartikler. Fig. 1 viser en apparatur i henhold til en spesifikk utførelsesform av oppfinnelsen anvendt i et oppsett klart for fylling av partikkelformig katalysatormateriale i et reaktorrør. Fig. 2 viser en utførelsesform av oppfinnelsen med et spiralformet legeme festet til den indre overflaten av røret.

Fig. 3 viser eksempler på utførelsesformer av de gjensidig låsende hakkene.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er faren for knusing av katalysatorpartikler som slippes fra for stor høyde eliminert. Et kyndig fyllemannskap vil også være i stand til å utføre fyllearbeidet signifikant raskere enn med den konvensjonelle fyllingen anvendt ved for eksempel anvendelse av skaftfremgangsmåten.

En høyt uniform fylhngsdensitet oppnås med fremgangsmåten uten hamring på reaktorrørene.

Et uniformt trykkfall og følgelig uniform strøm over reaktorrørene oppnås også. Resultatet er en redusert tendens til varmpunktdannelse og en lengere rørlevetid.

Apparaturen ifølge oppfinnelsen består av et antall rørseksjoner av samme størrelse med et spiralformet legeme festet på innerveggene. Rørseksjonene kan forbindes og innføres i reformeringsinnretningsrørene for å danne et langt fyllerør, som det fremgår fra den følgende beskrivelsen med referanse til tegningene.

For å kontrollere mengden av katalysatorer som trer inn i fyllerøret er det tilknyttet et traktsystem 2 (fig. 1). Systemet 2 vibreres elektrisk ved hjelp av en vibrator. Katalysatorpartikler som fylles inn i trakt 2 blir kontinuerlig innført i topprør 12 via traktutløp 6 og montert glidende rør 8. Traktsystem 2 er, når det er klart for fylling, anordnet på toppen av rør 12, slik at glidende rør 8 passer inn i topprør 12 ved å la systemet gli på glidestav 10. Traktsystemet sikrer den samme høye fyllehastigheten ved alle tidspunkter under fylleoperasjonen.

Fyllerøret ifølge oppfinnelsen er sammensatt av er antall rørseksjoner 24 (fig. 2). Hver seksjon er i en spesifikk utførelsesform av oppfinnelsen utstyrt med et spiralformet legeme 26 som demper anordnet på innerveggen av rørseksjonen 24.

Rørseksjoner 24 er sammensatt ved å forbinde et antall seksjoner til en endelig, påkrevd lengde av røret. Endene av rørseksjonene 24 er formet på en slik måte at enden av én rørseksjon passer inn i den følgende rørseksjonen som komponenter av et puslespill, idet de danner gjensidig sammenfestende hakk 28 (a) og (b). Når de er forbundet på denne måten, hvor rørseksjonene har sammenfallende rørakser, vil rørseksjonene være låst i både aksiell og rotasjonell retning relativt til hverandre.

De sammenfestende hakkene 28 kan ha forskjellige utførelser som eksemplifisert i fig. 3.

For å sikre de sammenfallende røraksene plasseres et ytre omsluttende, glidende element 30 med en innerdiameter som er noe større enn ytterdiameteren av rør-seksjonen, i området ved forbindelsen. Glideelementet 30 kan være formet som et tynnvegget rør som opptar minimalt rom utenfor rørseksjonen 24 og ikke noe rom inne i rørseksjonen. De forbindende innretningene er derfor meget kompakte.

Dempningsinnretningen i fyllerøret tilveiebringes ved å montere et spiralformet legeme 26 på innerveggen av hver rørseksjon 24. Det spiralformede legemet 26 er formet som en stav som har et vilkårlig tverrsnitt. Staven er i kontakt med inneroverflaten av hver rørseksjon 24 og den er dannet som en spiral, som gjør én full dreining over en rør-lengde lik 2-8 ganger rørseksj onsdiameteren. Stigningen er følgelig 2-8.

Staven av en maksimal dimensjon i en hvilken som helst retning av tverrsnittet på 1/25— 1/2 av diameteren av rørseksjonen.

Staven kan for eksempel være av metall eller plast. Imidlertid kan det anvendes andre materialer som kan formes som en spiral.

Når katalysatoren fylles gjennom fyllerøret vil hastigheten av katalysatorpartiklene bli redusert, ettersom katalysatoren passerer nedover gjennom fyllerøret på det spiralformede legemet. Videre vil den vibrerende trakten, strørnningsrestriksjonen på trakten og det spiralformede legemet selv sikre at partiklene fremkommer enkeltvis og ikke i klumper til bunnen av reaktoren.

Partiklene trer inn i fyllerøret med en horisontal hastighetskomponent. Detter forhindrer partiklene fra å falle fritt i fyllerøret. Dersom partiklene tilfeldigvis trer inn i klumper, vil partikler som ikke innledningsvis faller på det spiralformede legemet komme i kontakt med sidene av rørseksjonen inntil de endelig faller på det spiralformede legemet og fortsetter i en spiral bevegelse. Fyllerøret ifølge oppfinnelsen sikrer følgelig en konstant, ikke-destruktiv, bremsende effekt på partiklene.

Ved bunnen av fyllerøret vil katalysatorpartiklene derved alle ha samme hastighet og én etter én falle en kort, på forhånd definert avstand. Resultatet er en uniform, tett fylling uten noen destruksjon av katalysatorpartiklene.

Den målte mengden av partikkelformig materiale som skal fylles tilsvarer et spesifikt volum, som er proporsjonalt med seksjonsarealet av, for eksempel, den rørformede reformeringsinnretningen multiplisert med høyden av fyllerøret. Denne beregningen tillater ytterligere kontroll av fylleprosessen.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fylling av partikkelformig katalytisk materiale i et reaktorrør, karakterisert ved at den omfatter tilveiebringelse av et fyllerør ved å forbinde et antall rørseksjoner (24) som har en ytter-diameter mindre enn den indre diameteren av reaktorrøret, til en endelig rørlengde tilsvarende lengden av reaktorrøret; innføring ved toppen av fyllerøret av en mengde av katalysatorpartiklene som skal fylles i reaktorrøret, idet katalysatorpartiklene bringes til å passere gjennom fyllerøret i en dempet bevegelse ved tilveiebringelse av dempningsinnretninger inne i fyllerøret; og suksessiv tilbaketrekning av fyllerøret fra reaktorrøret i en lengde svarende til fylle-høyden av katalysatorpartiklene fylt i reaktorrøret, hvori dempningsinnretningene er tilveiebrakt ved å montere et spiralformet legeme på innerveggen av hver rørseksjon, idet det spiralformede legemet (26) er dannet fra en stav som har et vilkårlig formet tverrsnitt og en maksimal dimensjon i en hvilken som helst retning av tverrsnittet på 1/25-1/2 av diameteren av rørseksjonen, idet det spiralformede legemet i hver seksjon har en stigning, med hensyn til diameteren av rørseksjonen, i intervallet 2-8.

2. Fylleapparatur for anvendelse i en fyllemetode ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter et fyllerør som har en rørdiameter for å passe inn i et reaktorrør; en toppdel av fyllerøret (12) som er tilpasset for å forbindes med en traktenhet (2) og en bunndel av fyllerøret som er utstyrt med løfteinnretninger for tilbaketrekning av fyllerøret fra reaktorrøret; idet fyllerøret består av separate rørseksjoner (24), hver utstyrt med forbindende innretninger (28) tilpasset for å sammensettes til fyllerøret når de er forbundet med hverandre; idet minst én av rørseksjonene er utstyrt med dempningsinnretninger for å deselerere hastigheten av katalysatorpartikler som føres gjennom fyllerøret, hvor dempningsinnretningene er tilveiebrakt ved å montere et spiralformet legeme (26) på innerveggen av hver rørseksjon, idet det spiralformede legemet er formet fra en stav som har et vilkårlig formet tverrsnitt og en maksimal dimensjon i en hvilken som helst retning av tverrsnittet på 1/25-1/2 av diameteren av rørseksjonen, idet det spiralformede legemet i hver seksjon har en stigning, med hensyn til diameteren av rørseksjonen, i intervallet 2-8.

3. Fylleapparatur ifølge krav 2, karakterisert ved at innretningene for å forbinde rørseksjonene omfatter gjensidig låsende hakk (28) ved endene av rørseksjonene omsluttet av et ytre glidende element.

4. Fylleapparatur ifølge krav 2 og 3, karakterisert ved at tverrsnittsarealet av det spiralformede legemet er rektangulært, sirkulært eller firkantet.

5. Fylleapparatur ifølge krav 2-4, karakterisert ved at traktenheten er mekanisert ved hjelp av en vibrator.