TW201408364A - 分配觸媒顆粒之裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於將來自料斗之觸媒顆粒分配至化學反應器之裝置及方法。該料斗在高於該化學反應器之高度的高度下接受及容納觸媒顆粒。控制觸媒顆粒之流動，因此其係以寬間距配置流入及通過導管至該化學反應器。藉由在料斗與該導管之間提供具有開口小至足以使觸媒顆粒在開口上方形成橋聯的篩子，及接著以經控制方式重複粉碎橋聯而產生該經控制之分隔流。

Description

分配觸媒顆粒之裝置及方法

本發明係關於一種用於將觸媒顆粒分配到化學反應器(諸如化學反應器容器或化學反應器容器之豎管)裡的裝置及方法。

許多化學反應器基本上為大型殼管式熱交換器容器，其中反應發生在管內及冷卻劑在該容器中之管外循環。化學反應器容器亦可為其內部具有單一體積的觸媒的單一槽，或其可為單一大型管。一些化學反應發生在爐或重組器管中，其可為具有10至500或更多個該等管之系統的一部分。在任何該等反應器容器中，一般呈顆粒(包括間隔顆粒)形式之觸媒可以裝入該反應器中以利於反應。可週期地替換顆粒。

反應器管可以相當長，容納在若干層樓高的結構中，及可將觸媒顆粒向上運送若干層樓至管之頂部之上的某一高度從而其接著可藉由重力流入管中。觸媒顆粒一般以2,000磅(或更大)「超級袋」、55加侖圓筒、小型圓筒、金屬倉或裝入安裝托板之紙板箱中之塑料袋之形式提供。

觸媒顆粒可藉由向下流經大直徑的軟管而分配至反應器管片上。軟管之直徑足夠大，從而觸媒顆粒在軟管內部不會橋聯。然而，由於軟管基本上經觸媒填充，其極重且難以操作。而且，當觸媒顆粒通過軟管時，其彼此摩擦、磨蝕及壓碎，因而產生粉塵。

一旦觸媒顆粒從軟管分配，隨後其被小心地裝入各反應器管(在 單一反應器中可存在上千根管)以試圖均一地填充各管。

本發明係關於一種用於控制及緩和地分配觸媒顆粒之裝置及方法。

10‧‧‧化學反應器容器

12‧‧‧上部管片

13‧‧‧頂部圓頂

14‧‧‧下部管片

15‧‧‧底部圓頂

16‧‧‧複數根豎管

17‧‧‧通行道

18‧‧‧觸媒顆粒

18A‧‧‧觸媒顆粒

34‧‧‧開口

36‧‧‧開口

36'‧‧‧開口

210‧‧‧超級袋

212‧‧‧起重機

214‧‧‧重負荷軟管

216‧‧‧頂部開口

218‧‧‧頂部凸緣

220‧‧‧觸媒分配裝置

222‧‧‧料斗

224‧‧‧漏斗型過渡連接件

225‧‧‧脫塵配接器

226‧‧‧可撓性軟管(或導管)

227‧‧‧圓柱壁

228‧‧‧往復板/上部板

228'‧‧‧上部板

230‧‧‧線性運動驅動裝置

232‧‧‧下部板/關閉板

234‧‧‧致動器/驅動器

236‧‧‧鉸接水密蓋

238‧‧‧第二更小的蓋

240‧‧‧氣候屏蔽

242‧‧‧槽縫開口

244‧‧‧箭頭

246‧‧‧圓柱體擋板壁

247‧‧‧彎曲路徑

248‧‧‧噴嘴

249‧‧‧開口

250‧‧‧裝載裝置

252‧‧‧軟管之遠端

254‧‧‧套環

256‧‧‧索

258‧‧‧回縮捲軸

258*‧‧‧回縮捲軸

260‧‧‧軌跡

260*‧‧‧第二路徑

262‧‧‧軟管之近端

264‧‧‧更重的軟管

266‧‧‧索

268‧‧‧回縮捲軸

270‧‧‧縱軸

272‧‧‧水平儀

274‧‧‧傾斜儀

276‧‧‧距離測量裝置

278‧‧‧萬向配置

280‧‧‧裝載分佈

280'‧‧‧裝載分佈

280"‧‧‧裝載分佈

282‧‧‧散播散布器

284‧‧‧虛線

286‧‧‧圖

288‧‧‧垂線

290‧‧‧具有朝向下方之透明三角形的垂線

292‧‧‧具有朝向上方之實心三角形的垂線

294‧‧‧實心方塊形符號

296‧‧‧透明方塊形符號

298‧‧‧交叉圓圈

300‧‧‧線

302‧‧‧虛線

303‧‧‧線段

304‧‧‧線

a‧‧‧點

b‧‧‧點

c‧‧‧點

d‧‧‧點

e‧‧‧點

f‧‧‧點

g‧‧‧點

D‧‧‧距離

L‧‧‧測量長度

Ω‧‧‧角度

圖1為先前技術中當將觸媒分配至反應器容器時反應器容器之上部的示意圖；圖1A為顯示豎管之圖1的反應器容器的示意圖；圖2為類似於圖1之彼等但利用根據本發明製造之顆粒分配裝置的一個實施例將觸媒分配至反應器容器的示意圖；圖2A為向下觀察圖2之上部及下部板之俯視圖；圖2B係與圖2A相同，但顯示上部板之一個替代性實施例；圖2C為圖2之上部及下部板的截面圖，其中該等顆粒在板上方橋聯；圖2D係與圖2C相同但在已經移動上部板的位置及粉碎橋聯之後的圖；圖2E為通過圖2之上部板的截面圖；圖3為圖2之脫塵配接器之更詳細的側視圖；圖4為沿圖3之線44-44的圖；圖5為類似於圖2但用於將觸媒分配至反應器容器中及將觸媒裝入反應器管之全自動配置的圖；圖6為類似於圖5但裝置之卸料軟管處於完全延伸之位置的示意圖；圖7為沿圖5之線47-47之圖，其中為了清晰省略管開口；圖8為類似於圖7但用於索回縮機制之不同配置的圖；圖9為圖7之管片的示意性平面圖，其顯示當輕重量軟管將觸媒 顆粒分配至管片表面上時其一種可能的軌跡圖案；圖10為類似於圖9但以假想虛線顯示另一軌跡圖案以提供至管片之表面上之觸媒顆粒的實質上未受干擾的流動；圖11A為類似於圖5之示意圖，其顯示用於將觸媒裝入固定床反應器之裝載裝置；圖11B為類似於圖11A之示意圖，其以假想虛線顯示一第一水平觸媒床水平及一以實線顯示不合要求之歪斜狀態的第二觸媒床水平；圖11C為類似於圖11B之示意圖，其以假想虛線顯示一第一水平觸媒床水平及亦以假想虛線顯示之處於不合要求之歪斜狀態的第二水平，及一經由校正操作參數實現之處於校正之水平之第三觸媒床水平；圖12為當描繪圖11A至11C之固定床反應器之觸媒床水平時所用之各種符號的說明圖；及圖13為利用圖12所示之符號描繪圖51A至51C之固定反應器床的裝載分佈的顯示圖的示意圖。

圖1及1A描繪一典型的化學反應器容器10，其為一種殼管式熱交換器，其具有一上部管片12及一下部管片14，其中複數根豎管16焊接或擴展至管片12、14以形成一緊密封裝之管束。可存在於管片12、14之間延伸之一至數百根或甚至數千根圓柱管16。各管16具有一與上部管片12相鄰的頂部端及一與底部管片14相鄰的底部端，及除了在底部端存在用於將觸媒顆粒保留在管內部的夾片之外，管16在兩端開口。上部及下部管片12、14具有等於管16之外徑之大小的開口，其中各管16各自的開口定位於管片12、14中。

容器10包括一頂部圓頂(或頂部頭)13及一底部圓頂(或底部頭)15，以及用於進出容器10內部之管片12、14的通行道17。在反應 器之操作期間通行道關閉，但在諸如觸媒處理期間打開其供進出。在該情形下，管16填充有觸媒顆粒，其促進化學反應。(應注意，類似形狀之殼管式熱交換器可用於其他目的，諸如用於煮沸器或其他熱交換器)。

該特定反應器容器10相當典型。其管在長度上可在5英尺至65英尺的範圍內，及其可由一結構鋼滑動件或框架(未顯示)所圍繞，其包括用於抵達反應器容器10之管片層以及抵達中間層及定位在反應器容器10之頂部開口之層或附近的最頂層之樓梯或升降梯。在可為每隔2至48個月或更長的時間定期於觸媒變得較不有效、較不具有生產性或「中毒」時予以更換，移出舊觸媒及在反應器容器10之管16中安裝新觸媒進料。在緊急情況下，亦可能必須以未計劃及通常不受歡迎的排程完成觸媒處理。

觸媒更換操作涉及完全關閉反應器，導致因生產損失引起的相當可觀之成本。(文中所示及敘述之分配裝置可供新反應器之初期裝載及供觸媒更換操作所用。)希望將觸媒更換操作所需之時間縮減至最短以使因反應器關閉引起的生產損失及伴隨成本降至最小。

用於分配及脫塵觸媒之裝置

如之前在先前技術章節中所說明，反應器管可相當長，容納在若干層樓高之結構中，及可將觸媒顆粒向上運送若干層樓至管之頂部之上的某一高度從而其接著可藉由重力流入管中。觸媒顆粒一般以2,000磅(或更大)「超級袋」、55加侖圓筒、小型圓筒、金屬倉或裝入安裝托板之紙板箱中之塑料袋形式提供。

按照先前技術所實踐之方式，圖1為運送及分配來自超級袋210之觸媒顆粒的剖分示意圖。超級袋210係藉由一起重機212舉起及承載於反應器容器10之上方。重負荷軟管214(一般4英寸至6英寸直徑的軟管)連接至超級袋210之底部且延伸通過反應器容器10之頂部凸緣218 中的頂部開口216。站在反應器容器10之上部管片12之上的人員(未顯示)手工處理反應器容器10之內部的軟管214以將來自超級袋210之觸媒顆粒裝載於安放在上部管片12之頂部上的模板或裝載套筒(未顯示)上。

當操作員扼住軟管214之自由端以調控流至管片12上之觸媒時，軟管214充滿觸媒顆粒。其使得軟管214極重及極難四處移動至反應器內之各不同位置。由於觸媒在超級袋210中及在軟管214中之磨蝕，這亦產生大量粉塵。此外，當其從超級袋210中出來時，觸媒顆粒傾向於依大小自我分離，其妨礙持續的載入反應器管中。

圖2至4顯示一種用於將來自超級袋或來自任何其他容器之觸媒顆粒分配至反應器容器10之輸送點的裝置220。該觸媒分配裝置220包括一較佳經訂定尺寸以處理至少正在倒空之容器的所有內容物(諸如超級袋中之2,000磅觸媒)的料斗222。該料斗222位於一頸縮至一更小直徑之脫塵配接器225之漏斗型過渡連接件224，該配接器將過渡連接件224連接至一可撓性軟管(或導管)226。應注意，料斗22、脫塵配接器225及導管226之直徑為正分配之觸媒顆粒之直徑的許多倍(至少為觸媒顆粒之最大尺寸的8倍)，從而當其通過料斗22、漏斗224、配接器225及導管226時，不存在觸媒顆粒之橋聯。如以下更詳細地說明，由於該軟管226不欲完全裝載觸媒顆粒，軟管或導管226可為可撓性、低負荷軟管。軟管226之可撓及低重量性質，及其不完全填充觸媒顆粒之事實，這使得其容易在觸媒於反應器內所需要之位置周圍移動。

在料斗222與過渡連接件224之間為一往復板228，其具有複數個在整個板228中均勻間隔之貫穿開口36。為了清晰，圖2A僅顯示少數開口36，但圖2E顯示開口36配置在整個板228中。線性運動驅動裝置230用於使得板228往復運動。如2011年11月24日公開之美國公開案2011-0283666之圖12A至12H所示，驅動裝置230可使得板228以線性 水平方向前後往復運動，或可配置複數個驅動裝置230以容許板228之諸如呈橢圓、圓形、星形或其它圖案之各種水平運動。往復板(上部板)228位於一第二板(底部板)232之頂部。上部及底部板228、232均平坦及以水平方向定向。該第二板232具有其自身的線性運動驅動器234。第二板232亦界定複數個貫穿開口34，當第二板232位於第一位置時，各開口實質上與上部往復板228之對應的開口對準。然而，當致動第二板232之線性運動驅動器234時，第二板232移動至第二位置，其中第二板232上之各開口完全不對準其往復上部板228上之對應的貫穿開口。當其位於第二、非對準位置時，第二板232充當用於中斷來自料斗222之觸媒顆粒完全流入軟管或導管226中之強制關閉閥門。

第二板232中之開口34具有等於觸媒顆粒之最大尺寸之4倍或更小的直徑，或具有使得觸媒顆粒在第二板232中之開口34上方橋聯的大小。(第二板232可稱為篩子，或上部及下部板228、232一起可稱為篩子。)往復上部板228中之開口36有時候較佳地大於第二板232中之開口。第二板232中之大量開口產生大量個別通道，觸媒顆粒藉此從料斗222通入大直徑的導管226。

圖2B顯示上部板228'之一個替代性實施例，其中該上部板228'之開口36'呈葉狀，各上部板開口36'與底部板232中之三個開口34重疊。

圖2C及2D顯示觸媒粒子18如何在開口34之上方橋聯及橋聯如何粉碎，使得當上部板228相對底部板232往復運動時，容許一觸媒粒子18A落入對準開口36、34。

如圖2C所示，形成橋聯之一些觸媒顆粒18與底部板232之頂表面接觸。圖2D顯示當上部板228移至左邊時所發生的情形。上部板228中之開口36的垂直邊緣接觸位於底部板232之頂表面上的觸媒顆粒18A，及將其推動至左邊，進入底部板232之開口34中，從而顆粒18A 落下通過開口36及34。由於顆粒18A支撐與開口36相鄰的橋聯，其相對其他觸媒顆粒18之移動導致橋聯陷落及容許其他觸媒顆粒18掉入開口36、34直到與開口36相鄰處形成另一橋聯，其會較快地發生。該過程隨著上部板228相對底部板232往復運動而重複，重複地粉碎橋聯及容許觸媒顆粒18以經控制方式落下通過對準開口36、34。

料斗222包括一鉸接水密蓋236，其可打開供大量分配來自超級袋之觸媒顆粒。第二更小的蓋238可用於裝載更少量的觸媒顆粒(來自小箱或袋)或用於連續的分配觸媒顆粒(通過軟管)。在一個較佳實施例中，該等蓋236、238均為水密的以容許即使在不利的天氣條件下連續地分配觸媒顆粒進入反應器容器10中。例如，當未下雨時，經由蓋236可將一或多個超級袋倒空至料斗222中。然後，即使開始下雨，可將料斗222卸載於反應器容器10中。視需要，氣候屏蔽240可安裝在脫塵配接器225及凸緣連接器218之上方以進一步確保水密。

現參考圖3及4，脫塵配接器225具有繞一想像垂直軸等距之圓柱壁227，及該圓柱壁227具有外表面及內表面。噴嘴248從圓柱壁227中之大圓形開口249水平延伸。如圖4中之箭頭244所示，圓柱壁227界定複數個用於容許空氣進入圓柱體227之內部的輻射狀配置之槽縫開口242。一部分圓柱體擋板壁246針對被抽吸通過脫塵配接器225之空氣產生一彎曲路徑247，以確保僅更輕重量的粉塵粒子係經由連接至由脫塵配接器225之一側突出之噴嘴248的真空源(未顯示)抽出脫塵配接器225。注意，擋板246可由一覆蓋進入噴嘴248之開口249之相當緊密的金屬絲篩網替代，從而由脫塵配接器225僅提取小粉塵粒子而阻擋更大的觸媒顆粒及容許落入軟管226中。

亦應該注意，即使不針對脫塵配接器225周圍之槽縫開口242提供，空氣可被抽吸向上通過軟管226之自由端、向上通過軟管226之長度、通過脫塵裝置225及離開噴嘴248至上述真空源。在任何情形中， 調節真空源之真空水平以提供所希望的脫塵程度，當觸媒顆粒流過圓柱體227時，由圓柱體227(其為導管的一部分)之側面將氣體流抽真空以從觸媒顆粒中除掉粉塵。

為了操作觸媒分配裝置220，如圖2所示，該裝置220首先安裝在反應器容器10之頂部凸緣218上。提供用於往復板228之線性運動驅動器230以及用於第二板(關閉板)232之線性運動驅動器234的氣動空氣。使料斗222至少部分填裝觸媒顆粒，其係在關閉板232處於關閉位置時通過大蓋236或小蓋238進入。亦使真空源連接至脫塵配接器225之噴嘴248。

一旦人員準備就緒及位於反應器容器10之內部，則可致動用於關閉板232之致動器234以打開通道，容許觸媒顆粒從料斗222通過板228、232中之開口落至軟管226中。由於上部板228及下部板232之對準開口的有效直徑僅略大於觸媒顆粒之直徑(通常小於觸媒顆粒之最大尺寸的兩倍)，故在板228、232上方將存在觸媒顆粒的橋聯。僅少量觸媒顆粒將在於料斗222中在各自的開口上方形成觸媒顆粒之橋聯之前通過板中之對準開口掉落，而防止更多的觸媒顆粒落入軟管或導管226中。致動用於往復上部板228之致動器230以提供局部、直接的機械力來持續及溫和地粉碎在料斗222中形成之橋聯，而容許觸媒顆粒持續地通過上部及下部板228、232中之對準開口落下及進入軟管226中。這產生觸媒顆粒進入導管226中之受控流動，其中觸媒顆粒彼此均一地分隔開，因此其彼此間以最少接觸或無接觸地流動。這將觸媒顆粒彼此摩擦及彼此磨蝕之機會降至最小。其亦導致導管226相當輕重及容易四處移動。

觸媒顆粒之此分隔流動在此將稱為「星形流」，因其讓人聯想到在電腦顯示器之常用螢幕保護器中流向觀察者之星辰圖像。在實務中，該「星形流」係使得：在觸媒顆粒流過導管時，若在任何指定時 間取通過導管226之水平橫截面，該橫截面面積將由觸媒顆粒填充26%或更小，餘下為開放空間。這與其中該橫截面面積將由觸媒顆粒填充55%或更大之圖41之先前技術導管的全流成對比。

另一種看待「星形流」的方式在於將其與全流或最大流動對比，其中全流或最大流動定義為可流過導管之最大數量或最大重量的觸媒顆粒，及「星形流」定義為該最大流動的一半或更小。在最大流動中，觸媒顆粒在流過導管時係堆積在一起及彼此呈最大的接觸，其中導管盡可能充滿觸媒顆粒。此為圖1之先前技術導管的情形。在「星形流」之情況，觸媒顆粒在流過導管時，其彼此呈最小接觸或無接觸及在導管之橫截面中呈均一方式分隔。因此，當觸媒顆粒以星形流配置流過時導管中之觸媒顆粒的重量為當觸媒顆粒以典型先前技術之全流或最大流動配置流過時導管中之觸媒顆粒的重量的一半或更小。

操作員視需要引導軟管226之自由端以在需要其之輸送點沉積經脫塵之觸媒顆粒，發現該導管比先前技術配置更輕及更容易處理及遭遇遠為更少的粉塵。

在一個較佳實施例中，在反應器容器10之內部的操作員可直接控制流至關閉板232之線性運動驅動器234之氣動空氣以停止觸媒顆粒流動至反應器容器10之上部管片12。較佳地，操作員亦可直接控制用於往復板228之線性運動驅動器230的氣動空氣，從而其可調控板228之往復頻率，其可藉由調控妨礙觸媒顆粒之流動的橋聯粉碎的頻率而調控觸媒顆粒之流動。在一個極端中，若將板228之往復頻率減少至0(關閉至線性運動驅動裝置230的空氣)，由於往復上部板228中之開口上方的觸媒的橋聯，觸媒顆粒之流動將迅速停止。

利用觸媒分配裝置220，可均一地、逐漸地、緩和地及從底部清空料斗222。亦即，最接近往復板228之觸媒顆粒總是首先流出料斗 222。藉由操作員控制之計量流率之觸媒顆粒向下流過過渡連接件224及流過脫塵配接器225，其中按照之前論述之方式，藉由處理觸媒顆粒除掉至此所產生的粉塵。經脫塵之觸媒顆粒在軟管226中向下前進至操作員想要沉積其之位置。由於操作員可控制流率，及藉由操作員(藉由停止上部板228之往復運動或藉由致動用於下部關閉板232之致動器234)可在料斗222之底部停止觸媒顆粒之流動，軟管226從來不需裝滿觸媒顆粒。相比利用圖1所示之先前技術配置的情形，這使得操作員更容易處理軟管226，及可使用更輕重量的軟管。

用於分配及脫塵觸媒及用於全自動裝載觸媒至化學反應器內的裝置

如前章所說明，觸媒卸載裝置220可用於將來自超級袋或來自任何其他容器的觸媒顆粒分配至反應器容器10的輸送點。反應器10內部之人員移動輕重量軟管226(參見圖2)從而以所希望方式沉積觸媒顆粒以裝載反應器管。而且，如前所表明，觸媒顆粒可直接沉積在管片12上，或在管片12中之管之開口中安裝之複數個裝載套管上，或在放置在管片12上之模板上，或在觸媒裝載裝置上。

應注意，化學反應器具有許多不同的組態。如圖1及2所示，許多化學反應器具有極大量在上部及下部管片之間延伸的小直徑管。其他化學反應器具有較少量的更大直徑的管。已知為固定床反應器之其他化學反應器可根本不具有管。整個化學反應器容器代之以填充一或多層觸媒顆粒。不同層通常包含不同類型的觸媒，及一些層可為分隔兩層活性觸媒顆粒之惰性觸媒顆粒。

將觸媒顆粒裝載至固定床反應器不同於將觸媒顆粒裝載至多管反應器之處在於：由於固定床反應器之直徑比觸媒顆粒之直徑大許多倍，沒有在固定床反應器之管中之觸媒顆粒的橋聯之疑慮。然而，希望在容器之橫截面輪廓中均一地沉積觸媒顆粒，從而，當已經裝載一 層觸媒顆粒時及容器準備好裝載另一不同層的觸媒顆粒，在整個容器中觸媒床之深度(裝載分佈)相同。不希望有觸媒顆粒之峰、谷、環形或歪斜裝載。

固定床反應器容器之觸媒裝載通常伴隨將觸媒顆粒傾倒至散播散布器(諸如散播旋轉器，美國專利7,695,215(Method and System for Broadcast Sediment Capping，「Buhr」，2010年4月13日，其係藉由引用之方式併入本文)之圖5中之項目68)上。為了散播散布器正確操作，重要的是給散布器(及散布器自身)進料之軟管的出口位於容器的幾何中心及軟管實質上垂直(鉛垂)。若存在阻礙在容器表面上之觸媒顆粒之均勻分佈的任何障礙(例如，沿容器之高度垂直延伸的任何結構部件)，則必須反轉散布器頭之旋轉方向以確保在障礙物周圍之均勻填充。

圖5至11C顯示用於全自動裝載觸媒顆粒至反應器容器10中之裝載裝置250。如之後所說明，該裝載裝置250可用於多管化學反應器以及固定床反應器中。

相比圖2及5，可以理解圖5之裝載裝置250實質上包括圖2之裝載裝置220的所有元件，包括具有用於流動控制之複數個開口的上部及下部往復板228、232。在圖5中，為清晰起見而省略圖2之氣候屏蔽240。如以下更詳細地敘述，主要區別在於輕重量軟管226之遠端252現經由一套環254及索256栓繫至反應器容器10之壁。

參考圖5及7，套環254環繞輕重量軟管226之遠端252。複數個索256從套環254延伸至固定在反應器容器10之壁處或附近的對應回縮捲軸258。在圖7所示之實施例中，三條索256從套環254延伸及在套環254之周邊附近彼此等距的點處錨固，其中各索256之一端固定在套環254及各索256之另一端附接至其對應的回縮捲軸258。回縮捲軸258在反應器容器10之壁的周邊附近實質上彼此亦等距。

在圖5及7所示之實施例中，回縮捲軸258固定至反應器容器10之壁。其可藉由一種持久的方式，諸如藉由焊接至反應器容器10之內表面的托架固定，或其可藉由一種可釋放方式，諸如永久性磁鐵或電磁鐵而固定。回縮捲軸258僅需以在裝載過程期間將其相對反應器容器10之管片12固定的某些方式安裝。回縮捲軸258可例如固定至管片12或一種諸如「鏡像」管片之裝置，其進而固定至管片12，或反應器容器10之壁。

在該實施例中，回縮捲軸258為「動力捲軸」，及各回縮捲軸258包括編碼器，其與控制器連通以使藉由給適宜的捲軸258供應動力以使該捲軸258收縮或延伸其對應的索256，該控制器(未顯示)不僅用於決定輕重量軟管226之遠端252相對管片12之位置，而且用於有效地沿程式化路徑或軌跡260(參見圖49)引導該輕重量軟管226之遠端252。

儘管索256可直接附接至輕重量軟管226，較佳地在臨近輕重量軟管226之遠端252的區域，索256較佳地附接至套環254。該套環254可繞輕重量軟管226之縱軸270(參見圖5)旋轉。套環254可描述為像球軸承，其中該軸承之內座圈固定在輕重量軟管226之遠端252處或附近。索256固定至該軸承之外座圈。亦安裝在該軸承之外座圈(參見圖5及7)的為水平儀272、傾斜儀274，及距離測量裝置276(諸如雷射或LIDAR)，該距離測量裝置276安裝在可視需要使該距離測量裝置276精確地對準(如後文更詳細地說明)之萬向配置278上。LIDAR為光探測與測距的縮寫詞，係一種通常利用來自雷射之脈衝可測量離目標之距離的光學遙感技術。

在該實施例中，水平儀272、傾斜儀274、距離測量裝置276及萬向配置278為可與遠距離定位之控制器連通的電子裝置。其測量輸出可經遠程評估及用作反饋以控制致動捲軸258及用於產生後文所說明之裝載分佈圖。

返回參考圖5，輕重量軟管226可在更重的軟管或圓柱體264(虛線所示)之截短部分上下伸縮。索266將輕重量軟管226之近端262附接至固定至更重的軟管264(如圖5所示)之回縮捲軸268或實質上相對管片12固定之任何其他結構。應注意，該回縮捲軸268及對應的索266可在一些實施例中由一簡單的彈簧(未顯示)替換，如圖6所示，該彈簧可視需要使輕重量軟管226向下拉伸(相對彈簧)而抵達管片12之周邊，但是當不需要該額外的長度時，其使該輕重量軟管226向上自動伸縮性地縮回至該更重的軟管264之上方，從而收回該額外長度的輕重量軟管226(如圖5所示)。

圖8顯示一用於移動輕重量軟管226之遠端252之略微不同的配置。代之以使用圖7所示之三個回縮捲軸258，其使用四個等距的回縮捲軸258、258*。在該情形中，視需要可由彈簧替代兩個回縮捲軸258*，該彈簧施加將輕重量軟管226之遠端252拉向安裝各自彈簧258*之壁上的位置之偏動力。應注意，該配置可包括任何數量的回縮捲軸258或彈簧258*從而確保輕重量軟管226之遠端252遵循所希望的軌跡260(參見圖9)。

可將該軌跡260預程式化至未顯示之控制器，如此該控制器可確保輕重量軟管226之遠端252基於控制器從回縮捲軸258中之編碼器中接收到的輸入而遵循該軌跡260。應注意，該控制器可接收其他輸入從而確定輕重量軟管226之遠端252的位置及可利用該等輸入以延伸或縮回經編碼之回縮捲軸258以沿所希望軌跡260移動輕重量軟管226之遠端252。例如，雷射可用於測定介於輕重量軟管226之遠端252與管片12(或鏡像管片)上之固定點之間的距離，及接著該資訊可用於致動回縮捲軸258以沿所希望軌跡260移動輕重量軟管226之遠端252。

圖10顯示一種輕重量軟管226之遠端252可遵循之不同的路徑。其包括圖9之原有的路徑260，且其添加補充該原有路徑260及使得可 在管片12上無中斷沉積觸媒顆粒的第二路徑260*。組合路徑260、260*可無縫地重複直至反應器容器10中之所有管均裝載觸媒顆粒。

為了在具有複數個待裝載觸媒顆粒之反應器管16的常規化學反應器10中操作裝載裝置250，觸媒顆粒首先從超級袋(或其他容器)中卸載至料斗222，及利用先前就圖2所述之構件220，觸媒顆粒自此由料斗222之底部並通過脫塵配置均一地卸載。觸媒顆粒由料斗222之底部的卸載係藉由控制板228之往復頻率而控制，如先前所論述，其藉由調控阻礙觸媒顆粒之流動的橋聯粉碎的頻率而調控觸媒顆粒的流動。

在一個較佳操作方法中，控制觸媒顆粒之流動以獲得相對如先前說明之特徵在於經彼此緊靠之觸媒顆粒堆積或填充之軟管226的泛流(或栓流)的星形流。由於利用星形流，在任何指定時間軟管226中存在遠為更少的觸媒顆粒，軟管226及流過軟管226之觸媒顆粒的總重量相比泛流少得多，使得更加容易在反應器10內四處移動軟管226之遠端252。

現參考圖6，軟管226之遠端252在管片12之上方沿一路徑260(參見圖9)移動以沉積觸媒顆粒。在一個實施例中，管片12係藉由在反應器管16之開口之位置方面複製管片12的鏡像管片覆蓋。反應器管16可利用該鏡像管片作為初始的開始表面裝載觸媒顆粒，其不因管片12上之任何不規則結構而中斷。可將裝載裝置直接放置在鏡像管片之上方以將觸媒顆粒裝入反應器管16中，或可以裝載裝置放置在裝載套筒之上方的方式將該等裝載套筒安裝在鏡像管片之開口中。

觸媒顆粒從料斗222均一地清空、在轉移至管片12的過程中脫塵及遵循一預程式化之路徑260均一地沉積在管片12的上方。

固定床反應器裝載

圖11A-C、12及13顯示用於裝載固定床反應器10*之裝載裝置 250。參考圖11A，固定床反應器10*為實質上空的容器，在該圖中，其部分由觸媒顆粒裝載至線280所表明之水平。如先前所論述，散播散布器282懸吊在固定床反應器10*之幾何中心，以繞觸媒顆粒輸送軟管226之縱軸270旋轉。

觸媒顆粒係經由軟管226輸送至散播散布器282，產生星形流，及接著如虛線284所示均一地散播在固定床反應器10*之橫截面面積上。為了確保觸媒顆粒在固定床反應器10*中之均一的裝載分佈，重要的是，散播散布器282及軟管226實質上位於固定床反應器10*之幾何中心及散播散布器282實質上水平對準。在該實施例中，由於散播散布器282水平懸吊於軟管226，重要的是，軟管226實質上垂直對準(亦即，軟管226之縱軸270應實質上鉛垂)。

安裝在軟管226之套環254上之水平儀272可用於確定散播散布器282實質上水平對準。來自水平儀272之電子輸出係由控制器(未顯示)用於致動可回縮捲軸258以延伸或縮回其各自的索256直至水平儀272表明散播散布器282實質上水平(水平對準)。

安裝在萬向配置278上之距離測量裝置276用於提供反應器容器10*中之觸媒顆粒的裝載分佈280的指示。距離測量裝置276獲取各點a、b、c、d、e、f、g、h的距離讀數。亦安裝在萬向配置278上之傾斜儀274提供導管226離鉛垂的距離的電子指示。如之後所說明，該資訊係藉由來自水平儀272的讀數校正。在給定藉由距離測量裝置276(諸如雷射束)所表明之針對各點a、b、c、d、e、f、g、h的距離讀數及藉由傾斜儀274表明之偏離鉛垂之角度的情況下，該控制器接著可計算在容器10*之整個橫截面分佈之裝載分佈280。(即，定位裝置276距離測量點之距離「D」的垂直分量等於藉由定位裝置276表明之測量長度「L」乘以藉由傾斜儀274測量之角度Ω的餘弦)。

注意，在獲取各複數個點a、b、c、d、e、f、g、h之距離測量值 「L」之前，可短暫地停止觸媒顆粒進料，以確保雷射束(或LIDAR)在測量期間不會錯誤地測量距離落下觸媒顆粒之距離，因此產生錯誤的距離「L」讀數。然而，藉由併入一種演算法以確保雷射束(或LIDAR)不會測量距離落下觸媒顆粒之距離，則可在不停止觸媒顆粒進料的情況下獲得「即時」的讀數。例如，可在極短的時間間隔中獲得一系列距離測量值(例如，1秒間隔內三個測量值)及接著比較測量值以確保其在極小的範圍內均符合(例如，位於一或兩個觸媒顆粒之大小的範圍內)。若獲得一或多個下落觸媒顆粒之測量值，則測量值將顯示遠大於指定範圍的變異。讀數則將被視為不可信的並將針對有關點取得另一組讀數。

亦要注意，為清晰起見，圖中僅顯示一組水平儀272、傾斜儀274、定位裝置276及萬向配置278。然而，可能希望提供一個以上的組，其較佳沿套環254之周邊均勻間隔以產生更精確的容器10*之裝載分佈圖，諸如圖13之圖286之上部測量值組中所示之x、y及z方向之讀數。

圖11B顯示圖11A之反應器容器10*但處於時間更晚的點，其中更多的觸媒顆粒已經裝入容器10*。經顯示新的裝載分佈280'為不合要求的歪斜，其右邊相比左邊處在更高的高度。為了校正該不合要求的情形，如圖11C所示，可使散播散布器282傾斜，以使裝載分佈280"返回至水平。(注意，這僅以實例給出。可視需要以不同的方向傾斜散播散布器282，或採取一些其他的校正行為以校正該特定的不合要求的情形)。

圖13顯示一裝載分佈圖286，其可形成用於提供容器10*在觸媒裝載之若干階段之裝載分佈的顯示圖。圖286僅顯示來自兩個時間點的結果但可產生顯示在任何一或多個時間點之裝載分佈的圖。

圖12提供用於圖13之圖286所用之符號的說明。垂線288表明在 規格之範圍內容許的範圍。例如，規格可在測量值超出規格之前容許高度在高於或低於¾"之目標高度下變化。具有朝向下方之透明三角形的垂線290表明在該點所獲得之測量值低於目標高度但仍舊在規格容許的範圍內。箭頭末端相對線之位置提供測量值在可容許範圍內低於目標高度的程度的定量指示。在該情形中，讀數低約60%之可容許範圍。具有朝向上方之實心三角形的垂線292表明測量值高於目標高度但仍舊在可容許範圍內。在該情形下，讀數高約80%之可容許範圍。實心方塊形符號294表明測量值高且超出可容許範圍。透明方塊形符號296表明測量值低且超出可容許範圍。最後，交叉圓圈298測量值實質上處於目標高度(處於目標高度之臨界高度)。

再次參考圖13，圖286顯示在兩個不同的時間點獲得之測量值，其中該顆粒水平處於兩個不同的高度。在較低的高度下，點「a」之測量值處於指定高度，在點「b」及「c」，測量值係低於指定高度在約50%可容許範圍，在點「d」及「g」，測量值係高於指定高度在約50%可容許範圍，及在點「e」及「f」，測量值係高於指定高度在約100%可容許範圍。

線300表示容器10*之中心線。虛線302表示散播散布器282之實際中心線，及線段303表示散播散布器282之軸相對鉛垂傾斜的程度(注意，該等線段303並非總是顯示上部高度測量值。為了清晰省略上部之線段303，從而可容易看見表示散播散布器282之實際中心線的虛線302)。明顯的是，散播散布器282可在保持水平時偏離中心移動，或其可在傾斜時保持在容器10*之幾何中心，或其可偏離容器10*之幾何中心移動且其可繞其旋轉軸以任何方向傾斜以解決容器10*之裝載分佈中的任何不規則。線304為中心線校正之可視指示或散播散布器282之中心線相對容器10*之中心線的偏移。

散播散布器282之中心線偏移304係由經控制器控制之其各自的 回縮捲軸258延伸或縮回索256所引起。散播散布器282係內部支撐以藉由軟管226而旋轉。類似的延伸及縮回構件可用於傾斜以旋轉方式支撐散播散布器282的軸以引起散播散布器282之所希望傾斜程度，或如圖11C所示，可傾斜軟管226達到類似的效果。在傾斜軟管226的情形中，水平儀272提供軟管226之傾斜程度的指示。

為了用觸媒顆粒裝載固定床反應器之容器10*，程序類似於先前就裝載容器10之反應器管(參考圖5)而言所論述之彼等，惟獨在此情形中無待裝載之反應器管因此不存在模板及裝載套筒。反應器最初係按照圖11A所示之方式設置，其中該散播散布器282位於容器10*之幾何中心。如就圖2所論述之方式，散播散布器282開始旋轉及觸媒顆粒開始從料斗222落下通過裝載裝置220，以建立落在散播散布器282上之經脫塵之觸媒顆粒之星場流。

可調節圖11A所示之配置中的若干參數以建立容器10*中之所希望裝載分佈280。該等參數包括散播散布器282之旋轉速度及方向，裝載分佈280上放置散播散布器282的高度，散播散布器282之中心線302相對容器10*之中心線300的偏移程度304(參見圖13)，及散播散布器282相對垂線的傾斜程度303。

參考圖11B，隨著裝載進行，顯見的是裝載分佈280'歪斜或不符合所希望裝載分佈(其一般在整個容器10*之橫截面中為平坦的及平滑的裝載分佈)。沿裝載分佈280'之複數個點的觸媒顆粒的高度的連續讀數係在圖286中顯示(參考圖13)，從而操作員可即刻看到在任何高度的裝載分佈。當改變一些(或全部)參數時，操作員亦可看見裝載分佈的趨勢，從而其可確定其所做的改變是否異常地校正裝載分佈或加劇該情形。

如圖11C所示，由操作員發動的校正(在該情形中，其包括傾斜散播散布器282)將裝載分佈280"校正至符合要求的平坦且未歪斜的情 形。應注意，可程式化控制器以致動回縮捲軸268以維持容器10*中之觸媒顆粒之裝載分佈的上方的散播散布器282的恒定高度。當然，若操作員認為有必要校正異常的裝載情形，其可否定該情形。

隨著操作員變得更擅長利用裝載裝置250，及藉助於圖13之圖286，其能夠看到裝載分佈的趨勢及針對預料的任何問題及維持所要求的裝載分佈而對操作參數做出何種校正或改變。

亦應注意，儘管使用具有開口之上部及下部板較佳，就在開口上方之橋聯而言在美國公開案20110283666中已經敘述之用於粉碎開口上方之橋聯而進入反應器管的任何方法可用於產生從大料斗至大直徑導管的星形流，用於以經控制方式藉由容許橋聯形成及接著反復地粉碎橋聯而計量觸媒顆粒通過複數個開口及進入大直徑導管的流量。

熟習此項技術者明瞭在不脫離主張之本發明的範圍下，可對實施例做出修改。

10‧‧‧化學反應器容器

12‧‧‧上部管片

218‧‧‧頂部凸緣

220‧‧‧觸媒分配裝置

222‧‧‧料斗

224‧‧‧漏斗型過渡連接件

225‧‧‧脫塵配接器

226‧‧‧可撓性軟管(或導管)

228‧‧‧往復板

230‧‧‧線性運動驅動裝置

232‧‧‧下部關閉板

234‧‧‧致動器

236‧‧‧鉸接水密蓋

238‧‧‧第二更小的蓋

240‧‧‧氣候屏蔽

248‧‧‧噴嘴

252‧‧‧軟管之遠端

Claims (19)

1. 一種用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其包括以下步驟：提供處於化學反應器上方一定高度之用於容納複數個觸媒顆粒的料斗；將複數個觸媒顆粒裝入該料斗；提供該等觸媒顆粒通過以從該料斗流入該化學反應器之大直徑開放導管，其中該導管之直徑為該等觸媒顆粒之最大尺寸的至少8倍；提供介於該料斗與該導管之間的篩子，其界定相對該等觸媒顆粒之尺寸足夠小的複數個開口，從而使該等觸媒顆粒在該篩子上方形成橋聯；及重複地粉碎該等橋聯從而以經控制方式容許該等觸媒顆粒流過該等開口，以形成其中當該等觸媒顆粒落下通過該開放導管時以均勻方式彼此分離及彼此具有最小接觸或無接觸的流動。
2. 如請求項1之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中當該等觸媒顆粒流過導管時，通過該導管所取之橫截面有26%或更少的橫截面面積由該等觸媒顆粒佔據。
3. 如請求項2之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該篩子包括上部及下部板，該上部板位於該下部板之頂部，其中該上部板界定複數個上部開口及該下部板界定可與各自的上部開口對準的複數個下部開口，其中，當該上部及下部板靜止時，該等上部及下部開口對準，該等上部及下部開口一起形成相對該等觸媒顆粒之大小足夠小的複數個開口，從而使該等觸媒顆粒在該等開口上方形成橋聯；及其中該粉碎橋聯之步驟包 括使上部及下部板中之至少一者平行於該等上部及下部板中之另一者移動，因而粉碎在該等上部開口上方之觸媒顆粒的橋聯，及進一步包括容許該等觸媒顆粒流過該等對準之上部及下部開口及接著進入及通過該導管的步驟。
4. 如請求項2之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括當該等觸媒顆粒流過該導管時，由該導管之側面將氣體流抽真空以從該等觸媒顆粒除去粉塵的步驟。
5. 如請求項3之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括使該等上部及下部板之至少一者平行於該等上部及下部板之另一者移動，從而使該等上部及下部開口彼此不對準，因而防止觸媒顆粒從該料斗流至該導管的步驟。
6. 如請求項5之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括在該料斗之頂部提供蓋子及打開該蓋子以將觸媒顆粒裝入該料斗的步驟。
7. 如請求項6之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括當該等觸媒顆粒流過該導管時，由該導管之側面將氣體流抽真空以從該等觸媒顆粒除去粉塵的步驟。
8. 如請求項5之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該等上部及下部板為水平定向之平面板。
9. 如請求項7之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該等上部及下部板為水平定向之平面板。
10. 如請求項1之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該導管具有與該料斗相鄰之第一末端及處於比該第一末端更低高度的第二末端，及進一步包括自動控制該導管的第二末端在該反應器容器內部沿所希望路徑之移動以提供均一裝載的步驟。
11. 如請求項9之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該 導管具有與該料斗相鄰之第一末端及處於比該第一末端更低高度的第二末端，及進一步包括自動控制該導管的第二末端在該反應器容器內部沿所希望路徑之移動以提供均一裝載的步驟。
12. 如請求項1之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中最大流率係定義為每單位時間可流過該導管之最大觸媒顆粒數量，及其中當該等觸媒顆粒流過該導管時，該觸媒顆粒之流率不大於該最大流率之一半。
13. 如請求項12之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該篩子包括上部及下部板，該上部板位於該下部板之頂部，該等上部及下部板係位於該料斗與該導管之間，其中該上部板界定複數個上部開口及該下部板界定可與各自的上部開口對準的複數個下部開口，其中，當該等上部及下部板靜止時，該等上部及下部開口對準，該等上部及下部開口一起形成相對該等觸媒顆粒之大小足夠小的複數個開口，從而使該等觸媒顆粒在該等開口上方形成橋聯；及其中該粉碎橋聯之步驟包括使該等上部及下部板之至少一者平行於該等上部及下部板之另一者移動，及進一步包括容許該等觸媒顆粒流過該等對準之上部及下部開口及接著進入及通過該導管的步驟。
14. 如請求項12之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括當該等觸媒顆粒流過該導管時，由該導管之側面將氣體流抽真空以從該等觸媒顆粒除去粉塵的步驟。
15. 如請求項13之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括使該等上部及下部板之至少一者平行於該等上部及下部板之另一者移動，從而使該等上部及下部開口彼此不對準，因而防止觸媒顆粒從該料斗流至該導管的步驟。
16. 如請求項15之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進 一步包括在該料斗之頂部提供蓋子及打開該蓋子以將觸媒顆粒裝入該料斗的步驟。
17. 如請求項16之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其進一步包括當該等觸媒顆粒流過該導管時，由該導管之側面將氣體流抽真空以從該等觸媒顆粒除去粉塵的步驟。
18. 如請求項15之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該等上部及下部板為水平定向之平面板。
19. 如請求項17之用於將觸媒顆粒分配至化學反應器的方法，其中該等上部及下部板為水平定向之平面板。