專利名稱：用來使固體材料從管子松脫和抽出的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用來從殼管式反應器的一個或多個反應器管子中有效地松脫 (dislodge)和抽出(extract)至少一部分固體材料、同時將對所述固體材料造成的損害最 小化且留下至少一部分在結構上適于重復使用的固體材料的方法和設備。本發(fā)明還涉及在 取出和替換所述固體材料的過程中，對所述管子的狀態(tài)進行監(jiān)控和傳達的方法。
背景技術：
存在以下的情況出于各種原因，需要從管狀部件中取出固體材料，而且不能對所 述管狀部件或固體材料造成破壞。例如，殼管式熱交換器被用作進行化學反應過程的反應器容器。這種反應器在工 業(yè)化規(guī)模下運作的時候，通常具有極大數量的細長空心管(例如3，000-30，000根)，這些管 子通常是互相平行的，共同地被一外殼包圍。當用來進行催化反應的時候，所述各根管子通 常包含固體催化材料以及其它固體，例如惰性材料。所述各根管子與進口和出口流體連通， 以供反應物和其它工藝流體流過所述管子(即流過所述反應器容器的“管程”)。在操作過 程中，根據需要，流體可以循環(huán)通過所述反應器容器的殼程，對所述管子及其內容物進行加 熱或冷卻。根據所需的反應、整體工藝、以及反應器所處的環(huán)境，所述殼管式反應器可以是 垂直取向的(即所述管子垂直取向，反應流體向上或向下流過所述管程)或者水平取向的 (即所述管子水平取向，反應流體水平地流過所述管程)。所述催化劑材料經常是顆粒形式，當使用一種以上催化劑的時候，它們可具有相 同、類似或不同的組成和形狀。它們經常以縱向設置的層沉積或裝載入反應器管子之內 (包含或不含其它固體材料，例如惰性材料)，所述每個縱向設置的層構成獨立的區(qū)域，每 個區(qū)域被稱為活性“反應區(qū)”，在其中發(fā)生所需的化學反應。隨著時間的推移和使用的進行，所述催化劑材料的活性、或性能會降低，造成產率 逐漸降低，直至在經濟上不再能繼續(xù)使用所述催化劑材料。此時，必須將用過的催化劑材 料和任意其它的固體從反應器取出，用新的、未使用過的催化劑材料和其它固體的新的“裝 料”代替。這需要從反應器中的每個管子中抽出用過的催化劑和任意其它的固體。由于反 應器容器中具有極多的反應器管子，從反應器中卸載催化劑和其它固體以及重新裝載新鮮 的催化劑和固體所需的時間可能很長，即數日、數周、甚至數月，在此期間所述反應器無法 運作。很明顯，抽出用過的催化劑和固體、并向管子內裝載新鮮催化劑和固體所需的時間越 久，損失的生產時間就越長。無論是催化劑或其它材料，具有非球形形狀的固體材料經常更難取出，這是因為 這些材料的顆粒傾向于塞實，可能(且經常會)橋狀堵塞在反應器管內，因此必須首先使其 松脫。因為在操作過程中，在反應器內發(fā)生碳化物沉積或其它材料的存在(例如引入反應物流內的雜質)或形成(例如二聚體或聚合物)，固體材料還可能發(fā)生人們所不希望的互相 粘合或附著，或者粘合或附著于與反應器管的內壁，或者這兩種情況同時發(fā)生。另外，反應 器運作時間越久，反應器管內這類固體材料的產生、沉積和楔合或嵌塞的量越多，這當然使 得它們更難以松脫。任意的這些情況當然會妨礙固體材料從管內的抽出，因為必須首先使 這些固體材料松脫，而且不能對管子、反應器的其它部件、以及想要回收重復使用的固體材 料造成破壞。已知上述問題會在以下種類的反應過程中(但不限于此)發(fā)生氧化反應，氨 氧化反應，分解反應，還原反應和包含烴類的脫氫反應。如上所述，盡管有花費時間方面的壓力，仍然必須在不破壞管子或反應器的其它 部件的前提下將催化劑材料從反應器管子抽出。另外，從經濟角度考慮，在可能的情況下， 優(yōu)選分離和重復使用至少一部分其它的固體材料，例如惰性材料。但是，即使當惰性材料能 夠與其它抽出的固體材料分離的時候，當它們楔合、附著入或橋狀堵塞在管內的時候，在松 脫的過程中，所述惰性材料可能發(fā)生一定程度的物理破壞或變形，使其在結構上不再適于 重復使用。美國專利第4，701，101號中簡短地描述了一種最早的將諸如催化劑和其它材料 之類的固體材料從反應器管中取出的方法，該方法簡單地使用與真空源相連的管子或導管 將固體材料手動利用真空吸出，其中將所述管子插入并手動控制，使其與固體接觸并抽出 固體。該專利還簡單地討論了在取出固體材料之后、填充新的固體材料之前，用蓋子覆蓋管 子的端部，以防不希望出現的材料進入所述管子之內。美國專利第4，701，101號還揭示了 可以對所述蓋子進行標記或用顏色標示，以說明每個管子剩余的空長度，以及在重新填充 過程中一個或多個管子是否過填充或未充滿。后來的用來從垂直取向的反應器管子中取出催化劑材料和其它固體的方法一般 包括使用牽引器(fish tape)從管子的底端通達和取出固體，該方法極為耗時耗力，而且影 響操作者的健康(例如參見美國專利第4，994，241號)。盡管通過該方法能夠替換用過的 催化劑材料和其它固體，但是也產生了大量對工作場所的健康和安全有害的顆?；覊m，需 要工人們在惡劣而不舒適的場所長時間勞作。另外，當反應器包括多個催化劑組成種類不 同的反應區(qū)時，有時候一種催化劑會以比其它的催化劑更快的速度失活，因此必須在其它 催化劑仍具有足以確保繼續(xù)使用的活性的時候就替換它。不幸的是，在垂直取向反應器中 使用底部進入的牽引法進行催化劑替換的時候，會從每個管子內抽出所有的固體，這是因 為取出最底層的層也除去了原本用來將上部層保持在位的支承結構。這意味著較慢失活的 催化劑的剩余的有效壽命總是被浪費掉了，這是因為當較快失活的催化劑耗盡的時候，會 將兩種催化劑都取出并替換。反應器容器經常具有開口或“入孔”，以獲得進入容器內部的途徑，允許操作者進行各種必需的檢修和維護任務。所述入孔通常與管板的管程流體連通(例如在垂直取向的 反應器中，在反應器容器的側面或頂部，與管子相連的上部管板上方)，并可以根據具體的 容器和環(huán)境設定不同的尺寸和形狀，通常直徑至少為24英寸?；蛘咚龇磻魅萜骺梢跃?有蓋子或“頭部”，其通過任意已知的方式與所述反應器容器的周邊可密封地連接，所述連 接方式包括例如帶有墊圈的凸緣連接，或甚至通過焊接來連接。在進行必需的任務的時候， 除去所述頭部，露出管板和管子。更新近開發(fā)的裝置和方法在催化劑替換過程中提供了改進的效率和安全性，該方法通過垂直取向的殼管式反應器容器的入孔或凸緣頭部進入所述反應器管子的頂端。這些 改進的方法包括使用密閉的設備來容納抽出的固體材料，并使用一個或多個可軸向移動的 空心、硬頭噴槍或導管來插入所述管子中，以沖擊所述固體材料，使其松脫。將真空機或抽 氣機與所述噴槍連接，從管子的頂部(而非底部)施加壓差并將疏松了的固體材料抽出。但 是，如果所述固體材料楔合、附著或橋狀堵塞在所述管中(例如隨著反應器的持續(xù)運作經 常會出現的情況)，要松脫所述固體材料需要消耗更長的時間，它們經常會在被松脫的時候 發(fā)生變形或損壞，使得即使在分離和清潔之后，它們也不適于重復使用。例如，美國專利第4，568，029號揭示了一種促進固體材料從垂直取向的殼管式反 應器容器的頂端松脫和抽出的設備和方法。所述設備具有大量空心管道，這些管道與總管 連接，以一定的圖案設置，使其與對應的大量管子的幾何布置相匹配，使得多個平行取向的 管子可以同時延伸入多個對應的管子之內。每個管道的前端具有切削元件，用來對管子內 的否則難以松脫和抽出的固體材料進行物理破壞(即沖擊、斷裂、粉碎或碾碎)。所述總管 與真空器相連，用來通過所述管道將已破壞的固體材料抽出。頂端進入噴槍法的另一變體見述于美國專利第5，222，533號，其中將一個噴嘴安 裝在撓性導管的遠端，并插入催化劑填充的反應器管子的上端。在插入反應器管子之后，加 壓的流體(例如空氣)從噴嘴中排出，用于沖擊、松脫和流化固體材料。通過設在管子上的 側部開口和與之連接的獨立導管，對所述反應器管子施加真空，用來將松脫的材料從所述 管子抽出。有時將其稱為固體取出的“空氣吹洗”或“流體吹洗”法。美國專利第5，228，484號和第6，182，716號包括對美國專利第5，222，533號揭示 的空氣吹洗設備和方法的改進。美國專利第5，228，484號和第6，182，716號各自揭示了通 過將撓性導管的一端連接于噴槍，將另一端連接于滾筒，所述滾筒在旋轉的時候將所述撓 性導管纏繞在其上，從而將所述空氣噴槍的分配和收回機械化。在兩種情況下，通過退繞與 噴槍相連的導管，使得空氣噴槍插入反應器管子的上端，通過位于噴槍遠端的噴嘴輸送加 壓的流體，使得其中的固體材料破碎和松脫。與所述噴頭和真空源流體連接的獨立導管將 所述固體從所述噴槍和管子抽出和輸送走。美國專利第6，182，716號的內容教導了控制所 述滾筒的旋轉的電開關和閥門的設置，能夠更好地控制所述空氣噴槍的定位和速度。美國專利第6，360，786號提供了一種用來從反應器管子中取出催化劑的可遠程 操作的設備，其中具有連接的可伸縮軟管(軟管遠端具有空氣噴槍)的滾筒和卷軸組件穿 過入孔，進入反應器容器之內，與對應的反應器管子的頂部開口對準。余下的設備和控制裝 置，包括各自與軟管另一端相連的真空源和加壓流體供給裝置，以及與所述滾筒和卷軸組 件相連的供電和操作控制裝置，設置的所述反應容器外部，以提供從反應器容器外部遠程 操作所述滾筒和卷軸的裝置。不幸的是，上述空氣噴槍設備和方法都具有相同的缺陷-它們無法有效地除去密 實的固體材料(即上文所述橋狀堵塞的、楔合的、粘合的、附著的等)，這是因為它們所能提 供的用來松脫所述固體的作用力受到流體流的擴散性質的限制，經常不足以使得所述密實 的固體材料松脫。美國專利第6，723，171號揭示了一種用來將固體材料從管殼式反應器的管子內 抽出的方法和設備。該設備還包括端頭吸氣管，該吸氣管在一端附連有端頭以插入反應器 管內。所述端頭具有前緣，所述前緣可以是傾斜的，以形成切削楔，或者其可以具有鈍的或尖銳的凸起。對所述端頭施加軸向作用力以物理地壓碎和破壞楔合的、橋狀堵塞的或通過 其他方式密實化的固體材料，但是所述管子和端頭不能旋轉，無法提供用來使牢固密實化 的固體材料松脫所通常需要的扭力。所述吸氣管的另一端與排氣吸氣機相連，用來提供真 空空氣流，以使固體材料流化和從管子之內抽出。將分離裝置，例如重力式凝氣阱，在排氣 抽氣機上游與所述抽氣管相連，用來從空氣流分離抽出的固體材料。美國專利第6，723，171 號還揭示了一種方法，藉助此方法，在反應器管子用催化劑和惰性固體的層(即臘希格環(huán) (Raschig ring))填充之后，反應器的聯機操作之前，從反應器管子中取出一小部分的臘希 格環(huán)，從而在操作之前調節(jié)反應器中所述惰性層的高度。因此，該種技術成功地在裝載新的 固體、或者將新的固體“重新填塞”入所述管子內的過程中、操作之前，調節(jié)了各固體材料的 層的體積(即長度或高度)。由于美國專利第6，723，171號中討論的臘希格環(huán)在裝載之后 不久、反應器操作之前除去，因此臘希格環(huán)不易牢固地楔合或壓實在反應器管子中，因此， 它們可能比較容易松脫和抽出，而不會造成嚴重的破壞。美國專利申請公報第2004/0015013號中揭示的方法講述了“通過抽吸”從含催化 劑的反應器管子中取出僅一部分的催化劑，使得余下的催化劑和其它的固體原封不動地保 持在管子內的原位。該方法的一個具體的實施方式描述為在使用垂直取向的殼管式反應器 容器的烯烴氣相部分氧化反應中進行的。該方法使用與上述僅使用真空類似的設備技術進 行，因此沒有揭示或提出在不破壞反應器管子或固體材料自身的前提下，用來松脫密實的 固體材料的方法或設備。在以上情況下，工業(yè)上進行了長期的努力，以期將催化劑替換時間縮至最短，同時 避免破壞反應器管子和抽出的固體。另外，在替換一種或多種固體材料的過程中保持對各 個管子的狀態(tài)的跟蹤是一個嚴峻的挑戰(zhàn)，需要良好組織的跟蹤過程，而且這樣的跟蹤過程 應用起來還要簡單。由于替換要在相當長的時間內進行，需要多個操作者，所以還需要能夠 在替換進行的過程中用來跟蹤和傳達管子的狀態(tài)的簡單而高效的方法。本發(fā)明通過以下方式解決了上述現有技術的缺陷提供了一種用來將殼管式反應 器的管子內的固體材料的至少一部分松脫和抽出的方法和設備，該方法和設備不會對反應 器管子造成破壞，對固體材料造成破壞最小，使得至少一部分抽出的固體材料在結構上保 持適于重復使用。本發(fā)明提供了一種在替換程序進行時跟蹤管子的狀態(tài)的簡單而高效的方 法。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種方法，該方法用來在將固體材料從殼管式反應器的管子松脫和 抽出的過程中將對至少一部分固體材料的破壞減至最小，使得至少一部分的固體材料在松 脫和抽出之后在結構上保持適于重復使用。本發(fā)明的方法包括以下步驟使得具有端頭 的空心棒與相應的反應器管子軸向對準，并將所述空心棒定位成所述端頭位于所述相應的 反應器管子的裸露端部的附近，然后旋轉所述空心棒。將所述旋轉的空心棒插入相應的反 應器管子的裸露端部中，使得其端部與至少一部分所述固體材料物理接觸，并通過對所述 旋轉的空心棒施加受控的軸向作用力以及可控地將所述旋轉的空心棒的端頭壓在所述固 體材料上，使得至少一部分所述固體材料松脫。所述軸向作用力和棒的旋轉提供的扭矩的 組合使得即使牢固楔合或橋狀堵塞的固體材料也可被松脫，同時使得對它們的破壞減至最小，從而在松脫和抽出之后，至少一部分所述固體材料在結構上保持適于重復使用。該方法 還包括以下步驟通過在流動的流體流中將所述松脫的固體材料抽吸通過所述空心棒，從 而從相應的反應器管中抽出至少一部分松脫的固體材料。在松脫過程中，可以對所旋轉和 軸向作用力進行監(jiān)控和調節(jié)，以將對至少一部分固體材料的破壞減至最小，確保它們在結 構上適于重復使用?？梢詫⒎磻鞴茏又兴械幕騼H僅一部分的固體材料從中松脫并抽 出o在一個實施方式中，反應器管子互相平行地取向，且所述反應器管子的裸露端部 形成規(guī)則的重復的圖案，所述空心棒包括大量空心棒，它們互相平行并依照與所述裸露端 部形成的所述規(guī)則的重復圖案相匹配的構型設置，所述定位步驟a)還包括使得所述大量 空心棒各自的端部與一個相應的反應器管子的裸露端部對準；所述旋轉步驟b)包括使得 所述多個空心棒中的至少一個與余者相獨立地旋轉。所述方法還包括分離所述固體材料，以達成選自以下的至少一個目標從流動的 流體流中分離至少一部分所述固體材料，將不同種類的固體材料互相分離，將不同尺寸的 固體材料互相分離，以及將不同組成的固體材料互相分離。所述方法還包括以下步驟在對每個反應器管子進行過所述方法的至少一個步驟 之后，根據一定的標示規(guī)則，將標示器置于每個反應器管子的裸露端部上，使得操作者能夠 確定每個反應器管子隨后將要進行何種步驟。本發(fā)明還提供了一種用來在將固體材料從殼管式反應器的一個或多個反應器管 中松脫和抽出的過程中將對固體材料的破壞減至最小的裝置，其中，在松脫和抽出之后，所 述固體材料的至少一部分在結構上適于重復使用，而且所述反應器管具有與管板相連的裸 露端部。所述裝置包括安裝組件，其至少一部分適于在所述裝置的操作過程中保持相對反 應器管保持固定不動，所述裝置還包括可移動地安裝在所述安裝組件上的支架。空心棒與 所述支架相連，且其尺寸和形狀設置成用來插入相應的反應器管子內。所述空心棒具有端 頭和軸向腔管，所述端頭用來與至少一部分固體材料接觸并使其松脫，所述軸向腔管用來 將至少一部分所述松脫的固體材料從相應的反應器管子輸送出去。所述裝置還包括傳動組 件，其與所述安裝組件相連，并與動力源和支架聯接，所述裝置還包括旋轉器組件，其安裝 在所述支架上，并與一個或多個所述空心棒聯接。所述傳動組件用來對所述支架施加受控 的軸向作用力，并相對于所述反應器管子在撤回位置以及插入位置之間移動所述支架和空 心棒，其中，在所述撤回位置中，所述空心棒的端頭定位在一個相應的反應器管子的裸露端 部附近且位于所述相應的反應器管子之外，在所述插入位置中，所述空心棒插入相應的反 應器管子，所述空心棒可以移動到介于所述撤回位置和插入位置之間的多個位置中的任一 位置。所述旋轉器組件用來配合和旋轉所述空心棒，當所述支架位于其插入位置，且所述旋 轉的空心棒的端頭與相應的反應器管子內的至少一部分固體材料相接觸的時候，所述端頭 沖擊至少一部分所述固體材料并使其松脫，同時將對所述固體材料的破壞減至最小，在抽 出之后，至少一部分所述固體材料在結構上保持適于重復使用。所述旋轉器組件可包括電 動機，所述軸向作用力由所述電動機提供。所述裝置還可包括連接成與所述空心棒的軸向腔管流體連通的吸氣機，用來通過 提供流動的流體流，將至少一部分松脫的固體材料夾帶在該流體流中，并將其輸送出所述 相應的反應器管子并送離所述反應器，從而將所述松脫的固體材料從相應的反應器管子抽出o另外，所述裝置還可包括分離設備，用來完成抽出的固體材料與流體流的分離， 不同種類的固體材料相互的分離，不同尺寸的固體材料相互的分離，不同組成的固體材料 相互的分離，以及這些情況的組合。當所述反應器管垂直取向的時候，所述裝置的支架可以在撤回位置和插入位置之 間垂直移動。當所述反應器管水平取向的時候，所述支架可以在撤回位置和插入位置之間 水平移動。在一個實施方式中，所述反應器管子互相平行取向，且所述反應器管子的裸露端 部形成規(guī)則的重復的圖案，所述空心棒包括多個棒，這些棒互相平行地取向，并依照與所述 反應器管子的規(guī)則重復的圖案相匹配的構型設置。在此實施方式中，所述旋轉器組件可包 括多個旋轉器組件，它們各自與相應的一個或多個空心棒配合并使所述相應的空心棒旋 轉。本發(fā)明還提供了一種對具有依次進行的至少兩個步驟的進行中的工藝的狀態(tài)進 行跟蹤和傳達的方法，其包括提供包括多個標記元的標示規(guī)則，將標記元與所述進行中的 過程的每個步驟相關聯。所述方法還包括提供大量標示器，每個標示器載有一個標記元，且 將標示器尺寸和形狀設置成與相應的管子的端部協(xié)配，以與之形成防潮密封，以及最后，通 過將載有與最近完成的步驟相關聯的標記元的標示器置于所述管子的裸露端部，傳達給操 作者每個管子最近完成的步驟。在一個實施方式中，所述多個標記元選自顏色，記號，數 字，符號，以及它們的組合。另外，所述進行中的過程可包括上述的根據本發(fā)明在將所述固 體材料從反應器管子松脫和抽出的過程中將對至少一部分固體材料的破壞減至最小的方 法。


通過以下討論的實施方式并參照附圖，可以更完整地理解本發(fā)明，附圖中相同的 編號表示相同的特征，圖中圖1A是通過本發(fā)明方法的最初一些步驟完成的設備的相對設置的示意圖，包括 具有多個反應器管子和適用于本發(fā)明方法的空心棒的部分剖切的側視圖；圖1B是圖1A的設備的一部分(W)的放大的側視示意圖，圖中顯示了與反應器管 子中的至少一部分固體材料物理接觸的旋轉的空心棒的端頭；圖1C是圖1B的設備的另一側視圖，顯示了所述設備在進行本發(fā)明方法的其它步 驟過程中的構造；圖2是所述反應器從上方觀察的俯視圖，顯示了所述第一管板，以及所述反應器 管子的裸露端部形成的規(guī)則的重復的圖案(P)；圖3是沿直線A-A截取的且沿箭頭方向觀察到的圖2所示反應器的一部分的示意 性剖視側視圖，圖中顯示了本發(fā)明用來從多個反應器管子松脫和抽出固體的方法的另一實 施方式的最初一些步驟完成的設備的相對設置，當反應器管子的裸露端部形成規(guī)則的重復 圖案的時候，可采用這種設置；圖4是本發(fā)明方法的一個實施方式的示意圖，其還包括輸送、分離和收集所述抽 出的固體材料；
圖5是本發(fā)明方法的另一實施方式在實施過程中設備的相對設置的示意圖，該方 法應用于水平取向的殼管式反應器，圖中以側視圖顯示；圖6是用來從反應器管子取出不到全部的固體材料的本發(fā)明方法的一個實施方 式在實施過程中的設備設置的部分剖切的放大側視示意圖，所述反應器管子包括設置為形 成多個反應區(qū)的多種固體材料；圖7是根據本發(fā)明的一種設備使用中的正視示意圖，且以部分剖切的剖視圖顯示 的反應器，該反應器包含待松脫并抽出的固體材料；圖7A-7F是顯示用于設備的空心棒端頭的各種可能的合適形狀和結構的實施例 的立體圖；圖8是圖7的設備和反應器的左側視示意圖，其右側視圖是圖8中圖像的鏡像；圖9是圖7的設備和反應器的正視示意圖，顯示了處于撤回位置的所述設備的支 架和空心棒；圖10是圖7的設備和反應器的正視示意圖，圖中顯示處于伸出位置的設備的支架 和空心棒；圖11是本發(fā)明設備一個更具體的實施方式的正視立體圖；圖12是圖11的設備的側視立體圖；圖13是用于圖11-12的設備的一類旋轉器組件的左側視圖；圖14是圖13的旋轉器組件的正視圖，其右側側視圖與該左側實施方式成鏡像；圖15是圖14的旋轉器組件沿直線B-B截取的朝向箭頭方向的右側剖視圖。
具體實施例方式本發(fā)明的方法和設備在將至少一部分固體材料從管狀部件(例如殼管式反應器 的反應器管)松脫和抽出的過程中使得對固體材料的破壞減至最小，使得至少一部分抽出 的固體材料在結構上保持適于重復使用。本發(fā)明還提供了一種方法，該方法有助于在使得 至少一部分固體材料松脫、將其從反應器管子取出和替換的時候，監(jiān)控并傳達各個管子的 狀態(tài)。規(guī)定以下定義以便于描述本發(fā)明和說明下文所用的術語。在本文中，術語“C2_C5烷烴”表示每個烷烴分子包含2-5個碳原子的直鏈或支鏈 烷烴，例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。術語“c2-c5烯烴”表示每個烯烴分子包含2-5個碳原 子的直鏈或支鏈烯烴，例如乙烯、丙烯、丁烯和戊烯。在本文中，術語“C2-C5g烴與其對應的 c2-c5烯烴的混合物”同時包括上述烷烴和烯烴，例如但不限于丙烷和丙烯的混合物，或者正 丁烷和正丁烯的混合物?！岸栊浴辈牧鲜遣粫⑴c特定反應、不會被特定反應影響、且/或對特定反應無活性 的材料。例如，在通過兩步氣相催化氧化法(在下文中更詳細地描述)由丙烯制備不飽和 醛類和酸(例如(甲基)丙烯醛和/或(甲基)丙烯酸)的反應中，丙烷(c3H8)和氮氣各 自被看作是惰性的。術語“(甲基)丙烯酸”同時包括丙烯酸和(甲基)丙烯酸。術語“丙烯酸”包括 “(甲基)丙烯酸”和相關的/類似的化合物。術語“(甲基)丙烯腈”包括丙烯腈和甲基丙 烯腈，反之亦然。術語“(甲基)苯乙烯”同時包括苯乙烯和甲基苯乙烯，反之亦然。
在本文中，術語“反應區(qū)”表示一種區(qū)域或體積，其通常位于反應器中，其中發(fā)生特 定的反應(例如烷烴的脫氫反應，或者丙烯醛部分氧化形成丙烯酸)，其通常在適于該反應 的條件(溫度、壓力等)下進行。術語“子區(qū)”表示相同反應區(qū)內的兩個或更多個區(qū)域，其中相同的反應物轉化為相 同的或類似的產物，但是所述子區(qū)在其它方面是互相略為不同的。所述子區(qū)可以通過以下 任意的方式互不相同，例如但不限于它們包含不同的催化劑組合物，它們催化相同的或類 似的反應機理，以由相同的反應物制備相同的產物，或者它們包含不同濃度的相同的催化 劑組合物，或者它們在不同的溫度或壓力下操作，或者所述區(qū)域可以包括物理上分離的區(qū) 域(例如通過包含惰性固體材料的層分離)，或者這些不同的組合，如本領域技術人員已知 并實施的，以提高工藝效率和生產能力。注意到不同的催化劑濃度可通過例如在裝載入管 子內之前，按照所需的比例將催化劑與載體或負載體基材混合起來、或者簡單地將催化劑 物理混合而得到，載體或負載體材料可與催化劑材料結合也可不結合，所述載體或負載體 材料本身可以是催化活性的也可不是催化活性的?！胺磻?stage) ”是包括一個或多個反應區(qū)的區(qū)域，其中在所述反應級的每個活 性反應區(qū)和子區(qū)中發(fā)生特定的反應，例如烷烴脫氫制備相應的烯烴，以將相同的反應物轉 化為相同的或類似的產物。另外，兩個或更多個不同的反應級以串聯形式或其它的布置一 起操作，它們可以共同形成單個的總的“多級”反應過程。例如，丙烯部分氧化形成丙烯醛的 反應(第一反應)可以在包括一個或多個反應區(qū)的第一反應級中進行，而使得丙烯醛部分 氧化形成丙烯酸的反應(不同的第二反應)可以在也包括一個或多個反應區(qū)的第二反應級 中進行。所述第一反應級和第二反應級可以通稱為丙烯部分氧化制備丙烯酸的多級反應過 程。再例如，使用丙烷作為初始原料的具有三個反應級的多級反應過程可以按照如下方式 設置第一反應級包括一個或多個反應區(qū)，其中首先將丙烷轉化為丙烯(第一反應)，然后 是第二反應級，其包括一個或多個反應區(qū)，在其中將來自第一級的丙烯轉化為丙烯醛(第 二反應)，然后是第三反應級，其包括一個或多個反應區(qū)，其中將來自第二級的丙烯醛轉化 為丙烯酸。術語“反應區(qū)”和“反應級”是不同含義的。可以在單個反應級中設置一個或多個 反應區(qū)，它們由相同的反應物制備相同的或類似的產物，但是如上所述在其它方面不同，因 此可通稱為單個反應級。但是很明顯單個反應區(qū)可以(但不一定)與特定的反應同延，這是 因為其可以僅為所述級中多個反應區(qū)中之一。因此，反應級可包括一個或多個反應區(qū)(以 及子區(qū))，一個反應區(qū)可以形成單個反應級，但是不一定，且一反應區(qū)將永遠不能包括一個 以上的反應級。所述“第一反應級”(或“第一級”)是反應器之內發(fā)生多步氣相催化氧化反應的 第一步的區(qū)域。例如，在丙烯兩步氣相催化氧化制備丙烯酸的反應中，丙烯氧化生成丙烯醛 的反應通常主要在第一反應級中發(fā)生。所述“第二反應級”(或“第二級”)是反應器中發(fā)生多步氣相催化氧化反應的第 二步的區(qū)域。例如，在丙烯制備丙烯酸的兩步氣相催化氧化反應中，丙烯醛氧化制備丙烯酸 的反應通常主要在第二反應級中發(fā)生。當然還可能具有“第三反應級”，例如在將丙烷轉化成丙烯酸的三步反應過程中，在第一級中將丙烷轉化為丙烯，在第二級中將丙烯轉化為丙烯醛，在第三級中將丙烯醛轉化為丙烯酸。如上所述，各個反應級可具有一個或多個反應區(qū)。在本文中，“惰性級”表示包含一種或多種惰性固體材料、且其中不會發(fā)生可察覺 的反應的反應級。惰性級可以發(fā)揮任意數量的功能和優(yōu)點，包括但不限于冷卻、加熱、緩 沖、以及在反應器中形成惰性區(qū)域以物理俘獲和截留那些容易遷移到它們原先的反應級或 反應區(qū)以外的物質。在本文中，術語“填充程序”是對反應系統(tǒng)中催化劑的反應區(qū)以及惰性材料區(qū)(例如中間級或預熱區(qū))的數量和長度、以及各個區(qū)內催化劑的相對量和種類(例如相對于所 述區(qū)內具體混合物中稀釋劑的百分數)的詳細描述。所述填充程序確定了特定反應器中反 應區(qū)的數量和體積，以及該反應區(qū)各自的相對活性?！皢畏磻鳉ぁ狈磻?“SRS”反應器)是其中單個反應器殼包括至少兩個反應級 (例如上述第一級和第二級)的反應器，所述反應級被多孔隔板隔開?！按摲磻毕到y(tǒng)是一種使用一個以上反應器容器的反應系統(tǒng)。例如，但不限于，串 聯反應系統(tǒng)可包括兩個串聯的容器，一個包括第一級，另一個包括第二級。更具體來說，用 來進行兩步氣相催化氧化反應的串聯反應器系統(tǒng)可包括第一反應容器和串聯于所述第一 反應器容器下游的第二反應器容器，所述第一反應容器包括第一反應級，所述第二反應器 容器包括第二反應級。在其它的實施方式中，串聯反應器系統(tǒng)的各個反應器可包括一個以 上的反應級、一個以上的活性反應區(qū)，還可包括不存在活性催化劑的惰性級。另外，串聯反 應系統(tǒng)使得它們自身易于安裝和使用位于反應器容器之間的另外的工藝設備，例如熱交換 器、壓縮機或泵。在本文中，術語“催化劑使用壽命”(或簡稱“使用壽命”)表示特定催化劑在需要 替換之前在工藝中可以工業(yè)使用的時間長度。這種評價是基于各種因素，這些因素包括但 不限于催化劑的成本、所需的最低產品產率、產品要求、以及本領域普通技術人員所熟知 的其它市場因素。工業(yè)催化劑供應商經常為特定催化劑提供預期的催化劑使用壽命，該使 用壽命是基于反應種類以及該催化劑預期使用的反應條件計算的。術語“投入生產的時間”(“T0S”)表示催化劑已經經歷的操作使用小時數。催化 劑的TOS是催化劑在操作使用中已經經歷的累積總小時數，包括啟動、正常操作、關閉、吹 洗、再生，還可包括催化劑并未實際催化反應的時間。在本文中，元素的原子用原子數、原子名稱、IUPAC符號、元素周期表的元素族名稱 和/或符號、常規(guī)的族名、族編號、族的羅馬數字符號、俗名以及本領域普通技術人員已知 的任意等價的或同義的表示方法來表示。范圍的端點被認為是確定的，并被認為在它們的公差之內包含了本領域普通技術 人員已知的其它數值，包括但不限于顯著不同于本發(fā)明相應的端點的那些數值(換而言 之，端點應被解釋為包含“大約”或“近似”或“接近”每個相應端點的值)。本文所述的范 圍和比例限值可以組合。例如，如果特定參數列出了范圍1-20和5-15，應理解該范圍也可 為1-5，1-15，5-20或15-20，其包括在發(fā)明范圍內。下面將描述本發(fā)明方法和設備的示例性實施方式，包括方法的一般性實施方式， 應用于更特殊的環(huán)境下的更具體的實施方式，以及設備的一般性實施方式和設備的更具體 的實施方式。盡管本發(fā)明的更具體的實施方式是關于從包含至少兩種催化劑組合物且適于c2-c5·烴的兩級催化氧化的殼管式反應器的管子取出和替換固體材料，但是本發(fā)明并不限于所述具體的反應工藝或設備。相反地，預期本領域普通技術人員可以成功地將本發(fā)明的 方法和設備應用于殼管式反應器的其它結構，包括使用反應器進行不同于C2-C5烯烴催化 氧化的反應的情況。另外，基于以下的詳述以及相關領域中眾所周知的知識，本發(fā)明可以適 合應用于各種其它的需要使固體從管狀部件松脫并抽出的反應工藝和設備。下面將參照圖1A-1C詳細描述用來使得固體材料從管狀部件松脫并抽出的本發(fā) 明方法的一般性實施方式。盡管本發(fā)明方法的一個或多個步驟可以同時進行，或者在時間 上部分重疊(這在實踐中是最可能出現的)的時段中進行，但是以下的討論依次描述這些 步驟，以便各個步驟互相獨立地交流和理解。圖IA提供了通過本發(fā)明方法的最初一些步驟完成的設備的相對設置的側視示意 圖。更具體來說，圖IA提供了可以應用本發(fā)明方法的常規(guī)殼管式反應器10以及空心棒的 剖視側視示意圖，在下文中將更詳細地描述。反應器10具有包圍多個管狀部件(例如圖IA 顯示的多根反應器管子14a、14b、14c)的外殼12。反應器管14a、14b、14c相互平行地取向， 其中設置有固體材料16、18。如圖所示，所述反應器10具有第一多孔管板20，各個反應器 管子14a、14b、14c的一端連接于此管板。各個反應器管子14a、14b、14c的另一端連接于第 二多孔管板22。圖IA顯示的反應器10是垂直設置的，因此反應器管子14a、14b、14c也垂直取向。 當然，所述反應器10可以按照任意其它的取向設置，例如水平取向，甚至與水平面成某一 角度(例如見圖5)。如圖IA中的虛線部分所示，在反應器10的操作過程中，將可移除的帶有凸緣的蓋 子或“反應器頭部” 24密封地固定在反應器10周邊、在第一管板20附近的位置，以形成第 一管程室26，其與反應器管子14a、14b、14c流體連通，允許反應物(未顯示)和其它流體流 過所述反應器管子14a、14b、14c。當需要將固體材料16、18從所述反應器管子14a、14b、14c 抽出的時候，關閉反應器10，解除反應器頭部24的密封，將其除去，使得可以通向所述第一 管板20，并使得所述反應器管子14a、14b、14c的端部30a、30b、30c暴露。如果要除去工業(yè) 大規(guī)模操作的反應器的反應器頭部24，通常需要起重機或其它大型設備。為了在反應器頭 部24沒有遮蔽反應器10的時候保護反應器10和任何操作者免于因為受到風和氣候的影 響而受到傷害或破壞，推薦通過將臨時性的蓋子或外殼(未顯示)置于所述反應器10的上 方，從而覆蓋或屏蔽所述反應器10 (例如至少覆蓋所述第一管板20以及反應器管子14a、 14b、14c 的裸露端部 30a、30b、30c)。除了第一管程室26以外，所述反應器還具有第二管程室28，其形成于所述外殼12 和第二多孔管板22之間。所述第二管程室28也與所述反應器管子14a、14b、14c流體連 通，以允許反應物(未顯示)和其它流體流過。在反應器10操作過程中，一種或多種反應 物(未顯示)可以沿任一的方向流過所述反應器管子14a、14b、14c，在其中轉化為一種或多 種產物(未顯示)。例如，當反應器10垂直取向的時候，如圖1A-1C所示，所述工藝流體可 以表現出“向下流動”的工藝構型，或者“向上流動”的工藝構型?！跋蛳铝鲃印钡墓に嚇嬓?是指反應物向下流動(沿著箭頭DF的方向)，流過所述第一管程室26，從頂部到底部流過 所述反應器管子14a、14b、14c，然后流過所述第二管程室28?；蛘?，在以下情況下，為“向上 流動”工藝構型反應物向上流動(沿著箭頭UF的方向)，即首先流過第二管程室28，然后從底部向頂部流過反應器管子14a、14b、14c，最后流過所述第一管程室26。本發(fā)明的方法可應用于任意的構型，當需要松脫和抽出的固體材料位于反應器管子14a、14b、14c的裸露 端部30a、30b、30c附近的時候，以及僅需要取出裸露端30a，30b，30c附近的這部分固體材 料的時候，采用這種構型是特別有益的。采用本發(fā)明方法的最初一些步驟完成的設備的相對構型見于圖1A。具體來說，第 一步包括將空心棒32與相應的反應器管子14a軸向對準，對所述空心棒32進行定位，使得 其端頭34位于相應的反應器管子14a的裸露端部30a附近。接下來，使得空心棒32旋轉 (沿箭頭R所示的方向)，然后在旋轉的同時，將其沿軸向(沿箭頭S所示的方向)插入所 述相應的反應器管子14a的裸露的端部30a。圖IA中窗口 W表示的一部分在圖IB中放大， 圖中顯示旋轉的空心棒32被插入，使得其端頭34與相應的反應器管子14a中的固體材料 16的至少一部分物理接觸。圖IC中示意地顯示了與圖IB中相同的設備，以提供在實施本發(fā)明方法的其它步 驟的執(zhí)行過程中，設備的設置的側視示意圖。在將旋轉的空心棒32插入相應的反應器管子 14a中之后，至少一部分固體材料16、18如下所述地松脫并抽出。通過對旋轉的空心棒32 施加控制的軸向作用力(沿箭頭S的方向)以及可控地將所述端頭34壓在反應器管子14a 中最先遇到的固體材料16上，使得至少一部分固體材料16、18松脫。當所述固體材料16的 單獨顆粒松脫的時候，沿箭頭S的方向繼續(xù)控制地施加軸向作用力，可使得旋轉的空心棒 32穩(wěn)定地更深入相應的反應器管子14a，以松脫更多的固體材料16。如圖IC所示，最上部 的固體材料16被充分疏松和松脫以用于接下來的步驟，該接下來的步驟是通過所述旋轉 的空心棒32，通過在流動的流體流(圖中用箭頭F表示)中吸出松脫的固體材料16，將至 少一部分所述松脫的固體材料16從相應的反應器管子14a抽出。依照一種控制地方式施 加所述軸向作用力S，以便將對所述固體材料16和反應器管子14a的破壞減至最小。例如， 在松脫步驟中，可以對所述空心棒32的旋轉以及施加的軸向作用力S進行監(jiān)控和調節(jié)，以 便將對所述固體材料的至少一部分的破壞減至最小，確保它們在結構上適于重復使用。根 據本發(fā)明，施加軸向作用力S以及棒32的旋轉R提供的扭矩，比僅施加軸向作用力的方法 和設備或者空氣吹洗設備和方法提供的作用力明顯更有效而高效地松脫密實的固體材料。 另外，通過在操作過程中控制和調節(jié)棒32的產生扭矩的旋轉運動以及軸向運動，有助于避 免對反應器管子14造成破壞。相關領域的普通技術人員有能力憑經驗決定旋轉的空心棒 和反應器管的任意組合允許的最大剪切強度，從而提供最大操作標準，以免對管子造成所 述破壞。現有的用來從管狀部件取出固體的方法和設備的另一個缺點在于經常僅使用 重力在噴槍或棒上施加軸向作用力，不使用任何其它的作用力來輔助重力，而其它的作用 力有助于使得特別緊地楔合的固體松脫。在本發(fā)明的方法中，所述軸向作用力S可包括非 重力作用力，即除了任意軸向重力以外的作用力，該作用力可施加于所述旋轉的空心棒32 上，使得施加于棒32上的總體軸向作用力S可以被控制，并可以大于標準的重力。另外，還 對所述棒32的軸向運動進行監(jiān)控和控制，使得當認為重力施加的軸向作用力過大的時候， 可以沿軸向施加與重力方向相反的非重力作用力，使得輸送到棒32且施加于反應器管子 14a中的密實的固體材料上的總體軸向作用力S小于重力。當小于重力的作用力便足以使 固體材料松脫的時候，通過這種方式可以避免對反應器管子14a和固體材料造成破壞。所述非重力作用力可通過任意普通技術人員能夠設計的裝置提供，所述裝置例如是但不限于機械驅動或傳動裝置，或者由操作者人工控制的裝置。當所述反應器容器水平取向的時候 (例如見圖5)，重力對棒32(圖5中為132)的軸向運動的軸向作用力的貢獻可以忽略，因 此將需要施加非重力作用力。 本領域普通技術人員可以很明顯地看出，一旦通過實施上述步驟來開始本發(fā)明的 方法，可以連續(xù)和同時地進行大量的步驟，直至操作者確定已經從管子中移出足夠量的固 體材料為止。例如，但不限于，連續(xù)和同時進行以下步驟，直至已經根據操作者的需要移出 了所有的固體材料16、18或者直至移出了部分的固體材料16 :(1)旋轉空心棒32，(2)通過 施加控制的軸向作用力S，松脫至少一部分的固體材料16，(3)通過吸出所述松脫的固體材 料16，將至少一部分松脫的固體材料16從所述管子14a中抽出。下面來看圖2和圖3，下面將描述本發(fā)明方法的另一個實施方式，其能夠用來同時 將固體材料從多個反應器管子松脫和抽出。如圖2的反應器10的俯視示意圖所顯示的， 可以對所述第一管板20和反應器管子14a，14b，14c, 14d，14e進行設置，使得反應器管子 14a, 14b，14c，14d，14e的裸露端部30a, 30b, 30c, 30d, 30e形成規(guī)則的重復圖案(用窗口 P 表示)。圖3顯示了該實施方式的最初一些步驟，圖3提供了沿直線A-A、順著箭頭的方向 觀察所得到的圖2所示反應器10的一部分的剖視側視示意圖。在圖3中，多個空心棒32a，32b，32c, 32d，32e互相平行地設置，其設置形式與所述 反應器管子14a，14b，14c, 14d，14e的裸露端部30a，30b, 30c, 30d, 30e形成的規(guī)則的重復圖 案P匹配。在此方法的這個實施方式中，所述各空心棒32a，32b，32c，32d，32e的端頭34a， 34b，34c, 34d，34e分別與相應的反應器管子14a, 14b，14c, 14d，14e的裸露端部30a, 30b， 30c，30d, 30e對準。對準之后，使得所述多個空心棒32a，32b，32c，32d，32e中的至少一個與 余者相獨立地旋轉。例如，各個棒14a，14b，14c, 14d，14e可以獨立地旋轉，使得能夠每次旋 轉一個棒32a (或更多個，例如旋轉棒32a和32c)，而余下的四個棒32b，32c, 32d，32e (或三 個棒32b，32d，32e)不旋轉，或者以不同的速率旋轉。在下文中將更詳細地描述，因為能夠 使得空心棒32a，32b，32c, 32d，32e互相獨立地旋轉，使得可以對它們各自獨立地調節(jié)，使 其適于在各個相應的反應器管子14a，14b，14c, 14d，14e中遇到的條件。然后通過施加沿箭頭S方向的軸向作用力，分別將各個空心棒32a，32b，32c，32d， 32e (其中的一個或多個可以是旋轉的)插入相應的一個所述反應器管子14a，14b，14c， 14d, 14e中。所述軸向作用力S可以獨立地施加于各個棒32a，32b，32c, 32d，32e之上，使得 可以將各個棒32a，32b，32c, 32d，32e獨立于余者地插入相應的反應器管子14a，14b，14c, 14d，14e中。還可通過對所有的空心棒32a，32b，32c，32d，32e共同施加軸向作用力，將棒 32a，32b，32c，32d，32e彼此一起插入。例如，所述空心棒32a，32b，32c，32d，32e可以全部安 裝或裝載在可以沿軸向移動的托架上，使得當托架移動的時候，各個棒32a，32b，32c, 32d， 32e可以旋轉并同時插入相應的反應器管子32a，32b，32c, 32d，32e中。當然，在將空心棒 32a，32b，32c，32d，32e插入相應的反應器管子14a，14b，14c，14d，14e中之后，如上文所述 松脫和抽出至少一部分所述固體材料16，不同在于使用了多個空心棒32a，32b，32c，32d， 32e。下面來看圖4，本發(fā)明的方法還可包括將抽出的材料16輸送出所述反應器10。對 抽出的固體材料16進行輸送的操作可通過本領域普通技術人員已知的任意方法完成。例如，但不限于，在已經如上所述在流動的流體流F中將抽出的固體16從反應器管子14a吸 出之后，可以使用與所述空心棒32流體連通的導管36將所述流動的流體流F和抽出的固 體材料16從反應器10中輸送出來。如圖4所示，所述導管具有與所述空心棒32連接、并 與之流體連通的第一端部38。所述導管36還與真空源(例如吸氣機40(示意圖顯示)) 流體連通。所述真空源可以是本領域已知的任何適于吸取流體的常規(guī)設備，例如真空泵或 蒸汽噴射機。另外，當如圖3所示，本發(fā)明方法的一個實施方式使用多個空心棒32a，32b， 32c，32d，32e的時候，各個棒32a，32b，32c，32d，32e可以獨立地連接于多個吸氣機(未顯 示)中相應的一個，或者更高效地，可以將一個或多個所述棒32a，32b，32c, 32d，32e共同地 連接于一個或多個吸氣機(未顯示)。在本發(fā)明的方法的另一個步驟中，在抽出之后，可以通過本領域普通技術人員已 知的任意方法將所述固體材料16、18從流體流F中分離出來，以及將其互相分離，所述方法 包括但不限于使用重力、離心力甚至慣性。進行所述分離操作可以是出于以下的一個或多 個目的或目標將至少一部分所述固體材料從所述流動的流體流中分離，將不同種類的固 體材料互相分離，將不同尺寸的固體材料互相分離，將具有不同組成的固體材料互相分離， 以及其他的目的。在圖4所示的一個實施方式中，例如收集設備(例如容器42或其它容器)與導管 36流體連通，介于與空心棒32連接的端部38和吸氣機40之間，用來在通過重力從流動的 流體流F分離固體材料16的時候俘獲這些固體材料16?？墒褂脫醢?未顯示)促進抽出 的固體16通過重力和慣性從所述流動的流體流F分離。另外，可以通過在導管36中提供曲 折的路徑、或者調節(jié)吸氣速率，對所述流動的流體流F的速度進行控制和調控，使得所述速 度能夠促進所述抽出的固體16從所述流動的流體流F中憑借重力和慣性分離出來?？梢?通過在導管36中設置一個或多個擋板、彎管甚至閥門，從而在導管36中產生曲折的路徑。另外，可使用另外的設備來促進固體材料16按照種類或尺寸的分離。例如可使用 具有合適的篩孔的一個或多個過濾器(例如設置在所述容器42或導管36附近或其之內) 以按照尺寸分離所述固體材料，或者可以使用具有預定磁場強度的磁鐵(例如設置在所述 容器42或導管36附近或其之內)將包含黑色金屬的固體材料與不含黑色金屬的固體材料 相分離。可以將過濾器(圖中未顯示)設置在吸氣機40的進口附近以將否則可能進入所 述吸氣機設備并影響其連續(xù)操作的灰塵和顆粒減至最少。圖中未顯示、但是在本文中描述的另一種按照尺寸或質量分離固體的實施例是 通過調節(jié)吸氣速率來控制所述流動的流體流F的流速，將多個收集設備串聯設置，以在各 種平均質量的固體材料從所述流體流F掉落出來的時候對其進行俘獲。最先從所述流體流 F(即最遠的上游)分離出來的固體材料可以是質量最大的材料，其次掉出來的質量次之， 依次類推，直至所要分離和收集的最小質量的固體材料從所述流體流F掉落出來并落入容 器(未顯示)中?；蛘?，可以對所述流體流F的流速進行調節(jié)，使得具有最小質量的固體 顆粒最先掉落出來(最遠的上游)，依此類推，直至所要回收的最大質量的固體被分離并收 集。如上所述，盡管迄今為止已經描述和顯示了將本發(fā)明的方法用于垂直取向的反應器10及其反應器管子14a，14b，14c，但是可能將本發(fā)明的方法應用于沿著其它方向取向的 殼管式反應器，例如水平取向、甚至相對于水平面成一定角度取向。圖5提供了水平取向的殼管式反應器Iio的部分剖切的側視示意圖，該反應器包括多個反應器管子114a，114b，114c，這些管子與第一多孔管板120連接，并可裸露以允許觸及其中的固體材料116。根據 本發(fā)明的一種方法，空心棒132沿軸向與相應的反應器管子114a的裸露端部130a對準。然 后使得所述空心棒132沿著箭頭R所示的方向旋轉，并沿著箭頭S所示的方向沿軸向插入 反應器管子114a中，使得管子114a中的至少一部分固體材料116被松脫并抽出。如同上 述實施方式一樣，所述抽出的固體材料可以通過任意合適的裝置(例如導管(未顯示))輸 送出所述反應器110，另外，所述固體材料116可如上所述地通過本領域已知的任意合適的 裝置分離和收集，從而回收。對抽出的固體材料的分離和收集可通過以下方式進行，例如但 不限于篩分，浮力分離，離心，使用磁力或其它靜電作用力，洗滌，汽蒸，化學溶解和氧化。下面來看圖6，下面將詳細描述本發(fā)明方法的另一個實施方式，其中僅將一部分 (即不到全部)的固體材料從所述反應器的反應器管子中取出。該實施方式可用于例如多 級反應器中的多個反應級中僅有一個級的固體催化劑材料需要替換的情況。本發(fā)明方法的 這個實施方式將選定的一部分固體材料(其不需替換)留在所述反應器管子中，基本不被 擾動。圖6提供了與圖IA所示類似的設備設置的部分剖切的側視示意放大圖，該設備設 置包括垂直取向的多級反應器210，該反應器包括多個反應器管子214a，214b，214c。通常 根據預定的填充程序將各種固體材料216a、260、262、217、264、266、216b (包括但不限于催 化劑材料(260、262、264、266)和惰性材料216a、217、216b)設置在各個反應器管子214a， 214b，214c中，并在反應器210中共同形成反應級250、252。常規(guī)的操作過程中，反應物(未 顯示)如上文圖IA所述以向上流動形式流動。更具體來說，反應物(未顯示)進入各個反 應器管子214a，214b，214c的底端，在它們通過所述反應器管子214a，214b，214c的時候與 各種固體材料216a、260、262、217、264、266、216b接觸，至少一部分所述反應物轉化為反應 產物。反應產物和其它流體離開各個反應器管子214a，214b，214c的頂端，共同形成產物流 (未顯示)，該產物流可進行進一步的處理，例如分離和純化。如上文所述，通常關于本發(fā)明 的方法，所述反應器管子214a，214b，214c中催化劑材料中的種類，及其制備方法并無特別 的限制。所述催化劑材料只需能夠催化在所述反應器210中進行的所需反應，它們根據所 需的反應可具有不同的、類似的或相同的組成、尺寸、形狀等。本領域普通技術人員有能力 選擇合適的催化劑材料，本發(fā)明的方法不受這些選擇的限制。所述催化劑可以以任意的由制備方法得到的顆粒形式和形狀來使用，例如為球 型、柱形、環(huán)形、不規(guī)則形狀、甚至這些或其它形狀的組合。所述催化劑還可以在使用之前模 塑成很多的幾何形狀(環(huán)形、實心圓柱、球型、U-型、整體料等)。例如，所述催化劑材料可 以且經常模塑(例如在擠出機中模塑)形成自支承的兩維或三維結構，其具有任意上述形 狀以及其它形狀。所述催化劑還可施加于預先模塑的載體，該載體可包含催化活性材料或 惰性材料，可以是任意所需的形狀，這是本領域普通技術人員所能夠決定的。當所述預先模 塑的載體由惰性材料制成的時候，將所述催化劑稱為“負載的，，催化劑。另外，如上所述，可以按照各種用量將惰性材料與活性催化劑材料物理混合，制得 稀釋的體相催化劑混合物，從而減弱或以其他方式改良所述催化劑的活性。該改良可包括 但不限于例如在所述區(qū)內相對于未稀釋的催化劑材料減緩反應速率，保持較低的反應溫 度，甚至延長催化劑材料的使用壽命，這對工業(yè)運作工藝來說是特別有用的。
因此，可以將一種或多種惰性固體材料設置在反應器管子214a，214b，214c中，其 可以與各種量的催化劑材料混合，形成稀釋的反應區(qū)或子區(qū)，或者不含任意的活性催化劑 材料，從而形成一個或多個惰性級，在其中不發(fā)生可察覺的反應。惰性級可根據需要設置 在一個或多個反應區(qū)的上游、下游或其之間。適于作為稀釋劑與催化劑材料混合的惰性固 體材料包括但不限于二氧化硅，碳化硅，氮化硅，硼化硅，硼氮化硅，氧化鋁，鋁硅酸鹽(富 鋁紅柱石)，硼鋁硅酸鹽，金剛砂，碳纖維，耐火纖維，氧化鋯，氧化釔(yittrium oxide)，氧 化鈣，氧化鎂，氧化鎂-鋁硅酸鹽(無煙火藥)，和粘土基材料(例如美國俄亥俄州的阿克 倫城的諾頓化學工藝產品有限公司生產的催化劑載體的德斯通 系列(DenstoneTMline of catalyst supports by Norton Chemical Process Products Corp. ,of Akron，Ohio))0用 來形成惰性反應級的惰性固體材料包括但不限于氧化鋁，富鋁紅柱石，金剛砂，鋼鐵(包 括不銹鋼)，陶瓷，硼硅酸鹽玻璃，以及包含以下一種或多種元素的材料銅，鋁，鉬，鉬，鉻， 鎳，鐵，釩和磷。
注意任意特定的反應區(qū)可具有兩個或更多個催化活性不同的子區(qū)，即使每個子區(qū) 包含具有相同組成的催化劑材料，這是因為在各個子區(qū)之內，所述催化劑可以用惰性固體 材料稀釋至各種程度。例如，反應區(qū)可沿著其長度在工藝流動的方向上包括遞增的催化活 性的梯度，這可通過沿著所述反應區(qū)的長度使一系列子區(qū)中與催化劑材料混合的惰性材料 的比例越來越小來實現。因此，相同反應級的子區(qū)各自包含至少一部分組成相同的催化劑 材料，因此催化相同的反應，但是速率、轉化率和選擇性不同。對所述惰性材料的顆粒形狀沒有具體限制。所述惰性固體材料的常規(guī)形狀包括 例如臘希格環(huán)，球形，鞍形，顆粒，圓柱形，環(huán)形，小片，纖絲，絲網和帶狀。本領域普通技術 人員可根據各種因素決定所述惰性材料的尺寸和形狀，這些因素包括但不限于所需的反應 物、使用的設備、操作條件、以及反應工藝的規(guī)模。例如，一種考慮因素可以是對惰性材料的 選擇，使得當工藝流體流過所述惰性材料的時候，工藝流體在兩個反應級之間驟冷，但是不 會造成可察覺的或無法接受的壓降。當所述催化劑的顆粒形狀為球形、且直徑不會占據所述反應器管子內徑的顯著部 分的時候，所述催化劑可以很容易地從所述反應器管子松脫并抽出。但是，當所述催化劑是 非球形的、形狀不規(guī)則且/或占據反應器管子內徑的顯著部分的時候，例如在內徑為例如 7/8英寸的反應器管子之內，顆粒長3/8-1/2英寸，直徑3/8-1/2英寸的時候，催化劑材料的 取出將更為困難，這是因為催化劑顆粒會且經常會橋狀堵塞在所述反應器管子內。另外，所 述催化劑顆粒會由于在反應器操作過程中使用的高溫而互相熔合并熔合于反應器管壁，使 得催化劑材料更難從管子中取出。圖6所示的多級反應器210設計用來進行C2-C5烯烴的兩步氣相催化部分氧化反 應(下文稱為氧化過程”)。所述氧化過程通常按照以下方式分兩步進行在第一反應步驟 中，在第一催化劑存在的條件下將丙烯轉化為丙烯醛，然后在第二反應步驟中，在第二催化 劑存在的條件下，將第一步驟中制得的丙烯醛轉化為丙烯酸，所述第二催化劑的組成通常 不同于所述第一催化劑。因此，用于氧化過程的填充程序通常會形成以串聯形式設置在所 述反應器210的反應器管214a，214b，214c中的至少兩個反應級250、252。更具體來說，形 成第一反應級250，在其中發(fā)生所述氧化過程的第一反應步驟，還形成第二反應級252，在 其中發(fā)生氧化過程的第二反應步驟。所述第一和第二反應級250、252各自還包括各種子區(qū)和惰性級，詳述見下文。任一或兩個反應級可具有一個或多個子區(qū)和/或惰性級。如圖6所示，將能夠催化丙烯轉化成丙烯醛的第一催化劑組合物260、262置于所述第一反應級250中，將能夠催化丙烯醛轉化為丙烯酸的第二催化劑組合物264、266置于 所述第二反應級252中。注意適于實施所述氧化過程的兩個反應步驟的催化劑組合物260、 262、264、266以及其制備方法都是眾所周知的。該催化劑通常包含一種或多種金屬元素 的氧化物，因此被稱為“金屬氧化物”或“混合金屬氧化物”，因此在下文中統(tǒng)稱為“氧化催 化劑”。所述氧化催化劑可通過本領域已知的任意方法制備，這些方法包括但不限于初始 濕氣浸漬，化學氣相沉積，水熱合成，鹽熔法，共沉淀法，以及其他的方法。合適的氧化物催 化劑組合物及其制備方法的例子包括但不限于以下文獻中一個或多個所描述的那些美國 專利第 6，383，978,6, 403，525,6, 407，031,6, 407，280,6, 461，996,6, 472，552,6, 504，053、 6, 589, 907,6, 624, 111 號，和歐洲專利公開第 EP1097745、EP0700714、EP0415347、 EPA0471853 和 EPA0700893 號。下面將更詳細地描述多級反應器210的反應器管子214a，214b，214c的填充程序。 應當理解本文中描述的填充程序僅僅是所述反應器管子214a，214b，214c中的固體的許多 可能的設置中的一種，本發(fā)明方法的成功實施方式不限于任何特定的填充程序。另外，相關 領域的普通技術人員能夠基于本說明書和本領域公知，在無需過多實驗的情況下，成功地 將本發(fā)明的方法應用于任意實際的填充程序。如圖6所示，根據相同的填充程序，在每個反應器管子214a，214b，214c中填充或 裝載了固體材料216a、260、262、217、264、266、216b，也即是說，一般在其中以相同的次序和 用量設置了相同種類的固體材料，在各個反應器管子214a，214b，214c中形成類似地設置 的反應級、區(qū)和子區(qū)250、252、A1、A2、B 1、B2。由于所述反應器管子214a，214b，214c共同 并互相對齊并且平行，所以多級反應器210的反應級、區(qū)和子區(qū)250、252、Al、A2、Bi、B2通 過反應器管子214a、214b、214c的相應的、共同的反應級、區(qū)和子集250、252、Al、A2、Bi、B2 組成。例如，所述各個反應器管子214a，214b，214c的反應子區(qū)Al共同形成所述反應區(qū)210 的相應的反應子區(qū)Al (見圖6)。因此，當描述所述第一反應級250的“第一子區(qū)” Al的時 候，應當理解其還是指所有反應器管子214a，214b，214c的共同的子區(qū)Al。如圖6所示，將形成初始惰性級Xl的一定量的惰性材料216a設置在每個反應器 管子214a，214b，214c中所述第一反應級250上游的位置，也即是說，在此示例性實施方式 中，所述反應物(未顯示)首先進入所述初始惰性級Xl中。在所述第一反應級250中有兩 個反應子區(qū)Al、A2，每個子區(qū)包含一定量的第一催化劑組合物260、262，用來將丙烯轉化為 丙烯醛。另外，在此示例性實施方式中，所述第二反應級252還包括兩個反應子區(qū)Bi、B2, 每個子區(qū)包含一定量的第二催化劑組合物，用來將來自第一反應級250的產物丙烯醛轉化 為丙烯酸。將包含一定量惰性材料217的中間惰性級XX設置在所述第一反應級250和第 二反應級252之間，更具體來說，設置在所述第一反應級250的第二反應子區(qū)A2和所述第 二反應級252的第一反應子區(qū)Bl之間。將另外的一定量的惰性材料216b設置在各個反應 器管子214a，214b，214c中，形成末端惰性級X2，其設置在所述第二反應級252的下游，即與 所述第二反應級252的第二反應子區(qū)B2下游相鄰。注意所述惰性級XI、XX、X2相對于反應器210的定位并不重要，其數量可以比本 實施方式中討論的情況更多或更少。例如，本領域普通技術人員可以很容易地理解，所述中間惰性級XX不一定如圖6所示位于反應器210和反應器管子214a，214b，214c的中心，也不一定要介于所述第一和第二反應級250、252之間。相反的，人們最可接受的是將所述中 間惰性級XX設置在普通技術人員確定其有用的位置。例如，當所述填充程序造成所述第一 和第二反應級250、252之間的界面不是位于反應器210和反應器管子214a，214b，214c的 縱向中心的位置的時候，所述中間惰性級XX當然可以與該界面相應地設置定位。再例如， 所述中間惰性級XX可以介于其它相鄰的子區(qū)之間，例如介于所述第二反應級252的第一和 第二子區(qū)Bi、B2之間。所述反應器210還可具有中間管板(未顯示)，其將所述反應器殼 212物理分隔成兩個空間區(qū)域(本身未顯示)，這些區(qū)域分別對應于第一和第二反應級250、 252。通過這種中間管板，能夠使得具有不同溫度的流體循環(huán)通過各個空間區(qū)域的殼程，以 彼此獨立地控制各個反應級250、252的溫度。所述中間惰性級XX可以且有時候是定位在 所述中間管板附近的位置(即位于所述中間管板的上游、下游、或跨越所述中間管板)。另 夕卜，可能有一個以上中間惰性級。例如，可以將一個中間惰性級XX設置在所述第一和第二 反應級250，252之間，而可將另一個惰性級設置在另外的兩個相鄰的子區(qū)之間，例如設置 在所述第一反應級252的第一和第二子區(qū)A1、A2之間。類似地，所述初始和末端惰性級XI， X2中的一者或兩者分別可以存在或不存在。另外，在各個惰性級XI、XX、X2中的惰性材料216a、217、216b可具有相同的組成、 形狀和尺寸。另外，所述一個或多個惰性級X1、XX、X2的惰性材料的組成、形狀和尺寸的一 種或多種可以是不同的，例如在所述示例性實施方式中，所述初始和末端惰性級XI、X2中 的惰性材料216a、216b分別各自包含德斯通(Denstone )，所述中間惰性級XX中的惰性 材料217包含臘希格環(huán)。相關領域的普通技術人員有能力決定在一個或多個惰性級中使用 的惰性材料的種類(即其組成、形狀、尺寸等)。在此示例性實施方式中，各反應級250、252的子區(qū)Al、A2和Bi、B2的不同之處在 于各反應級250、252的下游的第二子區(qū)A2、B2的催化活性分別高于上游的第一反應子區(qū) A1、B1。這種催化活性的不同可通過本領域眾所周知的各種方法來實現，這些方法包括但不 限于改變催化劑合成方法(例如改變煅燒溫度，進行另外的中間加熱或冷卻步驟等)，在 下游的第二子區(qū)A2、B2裝載較高濃度的體相催化劑材料(例如將其與較少的惰性材料混 合，或者不混以惰性材料)，或者使得各個下游的第二子區(qū)A2、B2比其相應的上游第一反應 子區(qū)A1、B1更長，從而增大各個第二反應子區(qū)A2、B2的體積和反應物接觸時間。在此實施方式中，如圖6所示，例如，設置在所述第一反應級250的第一反應子區(qū) Al中的第一催化劑組合物與適量的惰性(或“稀釋劑”)材料混合，制得稀釋的第一催化劑 組合物260，其包含這樣的濃度66重量％的純的第一催化劑組合物和34重量％的惰性材 料，例如顆粒陶瓷固體材料?？墒褂?0-80重量％的純的未稀釋的第一催化劑組合物濃度， 甚至66-70重量％的純的第一催化劑組合物濃度。本領域普通技術人員能夠理解，所述第 一子區(qū)Al中的稀釋的第一催化劑組合物260的活性小于第二子區(qū)A2中的純的第一催化劑 組合物262。所述第一子區(qū)Al中稀釋的第一催化劑260的量將各個反應器管子214a，214b， 214c填充至所述惰性級Xl上方大致相同的高度(見圖6的Al)。所述第一反應級250的第 二子區(qū)A2包含一定量的純的第一催化劑組合物262，其將各個反應器管子214a，214b，214c 填充到所述惰性級Xl上方大致相同的高度(見圖6的A1+A2)。另外，設置在所述第二反應級252的第一反應子集Bl中的第二催化劑組合物與適量的惰性(或“稀釋劑”)材料混合，制得稀釋的第二催化劑組合物264，該組合物包含這樣 的濃度75重量％的純的第二催化劑組合物以及25重量％的惰性材料，例如顆粒陶瓷固體 材料。可使用60-90重量％的所述純的未稀釋的第二催化劑組合物的濃度，甚至70-87重 量％的所述純的第二催化劑組合物的濃度。本領域普通技術人員能夠理解，所述第一子區(qū) Bl中的稀釋的第二催化劑組合物264的活性小于所述第二反應級252中的第二子區(qū)B2中 的純的第二催化劑組合物266。在圖6顯示的示例性實施方式中，所述第一子區(qū)Bl中的稀 釋的第二催化劑264的量將各個反應器管子214a，214b, 214c填充至所述惰性級Xl上方大 致相同的高度(例如見A1+A2+XX+B1，圖6)。所述第二反應級252的第二子區(qū)B2包含一定量的純的第二催化劑組合物266，其將各個反應器管子214a，214b，214c填充至所述初始惰 性級Xl上方大致相同的高度(見圖6的A1+A2+XX+B1+B2)。在一段時間的操作之后，所述反應器管子214a，214b，214c除了所述催化劑和惰 性材料以外，通常還包含以下固體材料，例如但不限于反應產物(例如副產物，碳沉積 物)，由一個或多個工藝流引入的雜質，這些雜質的衍生物，以及催化劑材料的移動組分。所 述示例性實施方式的多級反應器210基本上是連續(xù)運作一段時間，其間所述催化劑經歷了 例如至少為1，000小時投入生產的時間(“T0S”)。因此，所述反應器管子214a，214b，214c 包含所有上述固體材料的一些組合，且至少一部分所述固體材料牢固地楔合或橋狀堵塞在 所述反應器管子214a，214b，214c內，使得難以在不對所述固體材料造成結構破壞(這種破 壞造成它們不適于重復使用)的前提下抽出它們。另外，有時會有這樣的情況設置在所述第二反應級252中的第二催化劑組分 264、266會一定程度地失去催化活性，使其無法以工業(yè)需要的水平運作，而第一催化劑組合 物260、262仍然在第一反應級250中以可接受的水平運作。在此情況下，很明顯必需將第 二反應級252中的第二催化劑組合物264、266抽出并替換，但是如果進行抽出和替換的話， 所述第一催化劑組合物260、262將會被破壞并浪費掉，因此應將其不受擾動地保留在所述 反應器管子214a，214b，214c中。通常，以所述反應器管子214a，214b，214c中固體材料的總量占據的總體積為基 準計，催化劑的部分取出和替換可能需要抽出約95-5體積％之間的任意量的所述固體材 料。當然，本領域普通技術人員能夠根據使用的反應過程和設備的具體種類以及工藝條件、 還有所述設備的管子中使用的固體材料的種類和應用(例如催化劑材料的種類)以及工藝 條件，很容易確定必需抽出并替換的所述固體材料的部分或量。例如，在圖6所示的設備 中，要取出并替換的“選定的”固體材料216b、260、262、264、266的部分(216b、266、264)包 括最終惰性級X2中的惰性材料216b，以及所述第二反應級252中的純的第二催化劑組合物 266和稀釋的第二催化劑組合物264。由于所述多級反應器210中固體材料的填充程序是已知的，假定所述填充程序正 確而準確地應用于各個反應器管子214a，214b，214c,則各個反應級250、252、子集Al、A2、 Bi、B2以及惰性級XI、XX、X2開始和結束的定位或位置也是已知的。可以根據具體情況， 從所述反應器管子214a，214b，214c的任意端部，例如從相應的反應器管214a的裸露端 230a(見圖6)，沿著所述反應器管子214a，214b，214c的軸向測量所述開始位置和結束位 置。例如，最終惰性級X2包含設置于相應的反應器管子214a中的惰性材料216b，其開始于所述反應器管子214a的裸露端部230a附近的位置，結束于與所述裸露的端部230a 相距已知距離(X2)(見圖6)的位置。所述第二反應級252的第二子區(qū)B2包含設置在相應 的反應器管子214a中的純的第二催化劑組合物266，其開始于所述最終惰性級X2端部附 近，終止于與所述反應器管子214a的裸露端230a相距已知距離(X2+B2)的位置。所述第 二反應級252的第一子區(qū)Bl包括設置在相應的反應器管子214a中的稀釋的第二催化劑組 合物264，其開始于所述第二子區(qū)B2端部附近，結束于與所述反應器管子214a的裸露端部 230a相距已知距離(X2+B2+B1)的位置。所述“停止位置”通常通過以下方式決定和選擇 確定所述反應器管子215a的裸露端部230a和要保留在所述反應器管子214a中的固體材 料的所在位置之間的距離。在此實施方式中，因為將要從圖6所示的設備中移出的固體材 料(216b、266、264)的選定部分延伸已知的距離X2+B2+B1 (即從所述反應器214a的裸露端 部230a延伸到所述第二反應級252的第一子區(qū)Bl的端部)，所以所述“停止位置”選擇為 從所述反應器管子214a的裸露端部230a向著所述第二反應級252的第一子區(qū)264的端部 向下延伸X2+B2+B1的距離(見圖6)。另外，在本發(fā)明中，分隔所述第一反應級250和第二反應級252的中間惰性級XX 開始于所述第一子區(qū)Bl的端部，向下延伸入所述反應器管子214a，214b，214c —段已知的 距離(X2+B2+B1+XX)，到達所述中間惰性級XX的端部，在此處，所述第一反應級250開始 (見圖6)。如上所述，設置在所述第一反應級250中的第一催化劑組合物260、262仍然具 有令人滿意的活性和性能，因此不必移出。本領域普通技術人員可以很明顯地看出，所述空 心棒232的端頭234插入所述反應器管子214a，214b，214c的距離(距離所述反應器管子 214a的裸露端部的距離)無論何時都不應大于X2+B2+B1+XX。因此，在僅移出第二反應級 252的第二催化組合物264、266的情況下，當將旋轉的棒232插入所述反應器管子214a時 操作者估計和監(jiān)控旋轉棒232的端頭234的位置的時候，所述中間惰性級XX的位置允許有 一定的誤差限度(即XX的距離)。下面將根據本發(fā)明方法的該“部分移出”的實施方式，詳細描述從反應器管子 214a, 214b，214c移出選定部分的固體材料(216b，266，264)，同時將對固體材料(特別是惰 性固體材料)的破壞減至最小使它們適于重復使用的操作。該實施方式的最初幾步類似地 是以下步驟(A)使得空心棒232與相應的反應器管子214a軸向對準，(B)對空心棒232進 行定位，使得其端頭234位于相應的反應器管子214a的裸露端部230a附近，(C)使得空心 棒232旋轉(沿著箭頭R所示的方向)，然后(D)沿著箭頭S所示的方向，在旋轉的同時， 將所述空心棒232軸向插入所述相應的反應器管子214a的裸露端部230a，使得其端頭234 與至少一部分待移出的固體材料216b、266、264物理接觸。在插入旋轉的空心棒232之后，如上所述通過對所述旋轉的空心棒232施加控制 的軸向作用力(沿箭頭S的方向)，將所述端頭234受控地壓向在反應器管子214a中遇到 的固體材料216b上，開始使得所述固體材料的選定部分(216b、266、264)松脫。當所述固 體材料216b的單獨顆粒被松脫的時候，沿著箭頭S的方向連續(xù)控制地施加軸向作用力，穩(wěn) 定地使得所述旋轉的空心棒232進一步深入所述相應的反應器管子214a，使得更多的固體 材料216b、266、264松脫，直到全部的選定部分的固體材料216b、266、264均已松脫。當固體材料216b、266、264疏松并松脫的時候，通過旋轉的空心棒232，通過抽氣，在流動的流體流(圖中用箭頭F顯示)中將它們從相應的反應器管子214a抽出。所述軸向作用力S以控制的方式施加，以將對被移出的固體材料(216b、266、264)的破壞減至最小。例如，在松脫步驟中，可以對空心棒232的旋轉和軸向作用力S的施加進行監(jiān)控和調節(jié)，甚 至暫時停止，從而使得旋轉的棒232施加的旋轉作用力主要用來松脫所述固體，將對至少 一部分所述固體材料(例如惰性固體材料216b)的破壞減至最小，以確保它們在結構上適 用于重復使用。在抽出之后，可以通過任意已知的方式將所述惰性固體材料216b與其它抽 出的固體材料(264、266)分離，所述方法包括上述方法，還可通過普通技術人員已知的任 意方法進行漂洗或清潔，這些方法包括但不限于加熱，用水、醇、酸等之類的溶劑洗滌，用 蒸汽沖洗，以及它們的組合，以使得所述固體材料可以在同一反應器210、在不同反應器或 完全不同的工藝或應用中重復使用?？梢詫λ隹招陌?32的端頭234的軸向移動和位置進行監(jiān)控，當所述端頭234 位于所述停止位置附近的時候(即在此示例性實施方式中，當所述端頭234位于與所述相 應的反應器管子214a的裸露端部230a相距X2+B2+B1的距離的時候)，停止所述空心棒232 的軸向移動。為了便于對所述旋轉棒232的端頭234的軸向移動的監(jiān)控，可以在旋轉棒232 上設置標記，每個標記表示與端頭234之間的直線距離，使得可以讀取尚未插入所述反應 器管子214a的棒232部分上的標記，而表示所述棒232已經從所述裸露端部230a插入了 多深。通過此信息，可以估計端頭234的位置，即所述端頭在所述反應器管子214a中的軸 向位置。實際上，在開始將固體從反應器的反應器管子移出之前，必需停止反應器的運作， 并將反應流體和任意疏松的顆粒從所述反應器管子沖出。這可通過任意常規(guī)的或其它合適 的方法完成，這些方法是本領域普通技術人員可以確定的，對本發(fā)明的方法沒有特別的限 制。例如，一種關閉方法包括以下動作關閉反應器，關閉進料管道或者將其斷開以停止向 反應器供應流體和其它材料，允許工藝流體繼續(xù)從反應器進口流出，以及向所述反應器射 入氣態(tài)流體(例如氮氣、空氣或水蒸氣)以迫使任何剩余的工藝流體和任何損失的顆粒固 體流出所述反應器管子。任選地還可進行除焦步驟，該步驟包括將加熱的含氧氣體或其它 流體流送入所述反應器管子214a，214b，214c中，以使得有時會大量存在的碳沉積物的至 少一部分氧化和松脫。假如在移出和替換固體材料(例如催化劑和惰性材料)的時候，涉及到多個操作 者，需要很多天或很多周，而且對多個反應器管子中的每一個都必須依次進行大量不連續(xù) 的操作，所述管子的數量可能多達10，000或30，000，或者甚至更多，就需要跟蹤和傳達在 替換一種或多種固體材料過程中每個反應器管子的狀態(tài)。各個反應器管子214a，214b，214c 的“狀態(tài)”是已經成功對各個管子214a，214b，214c進行了用來從中移出固體材料的方法或 工藝的各步驟的一種標示，因此，所述狀態(tài)也可是用來表示接下來將要對任意特定反應器 管子214a，214b，214c實施的步驟的一種標示。我們開發(fā)了一種簡單的良好組織的跟蹤程 序，用來在移出和替換的過程中的任意給定時間，高效地跟蹤和傳達反應器管子的狀態(tài)。更一般地來說，可以采用所述程序對進行中(即工藝進行過程中)的工藝的狀態(tài) 進行跟蹤和傳達，當所述工藝包括依次進行的至少兩個步驟的時候，該方式是特別有用的， 但是其也可用于僅有一個或兩個步驟的工藝。所述程序是一種對進行中的工藝的狀態(tài)進行跟蹤和傳達的方法，其包括以下的步 驟提供具有多個標記元的標示規(guī)則，將一種標記元與進行中的工藝中的各個步驟相關聯，提供多個標示器，每個標示器載有一個標記元。設定每個標示器的尺寸和形狀，使其與相應 的管子的一端相協(xié)配，以與之形成防潮密封。該方法還包括通過以下方式傳達給操作者每 個管子最近完成的步驟將載有與管子最近完成的步驟相關聯的標記元的標示器置于所述 管子裸露的端部。關于本發(fā)明，所述方法還包括在移出和替換全部或一部分所述固體材料的過程中，對反應器管子214a，214b，214c的狀態(tài)進行跟蹤和傳達。如下文中所述的，通過在對每 個反應器管子進行所述方法的至少一個步驟之后，根據一種標示，將載有所述標記元的標 示器置于各個反應器管子的可通達的裸露的端部，使得操作者能夠確定接下來對各個反應 器管子進行何種步驟。一般來說，不考慮在管子上進行的工藝，22. 一種對包括依次進行的至少兩個步驟的進行中的工藝的狀態(tài)進行跟蹤和傳達 的方法，該方法包括(a)提供一種標示規(guī)則，所述標示規(guī)則包括多個標記元，將標記元與所述進行中的 工藝的各個步驟相關聯；(b)提供多個標示器，對每個標示器的尺寸和形狀進行設定，使其與相應的管子的 端部相協(xié)配，以與之形成防潮密封，其中每個標示器載有一個標記元；(c)通過將載有與最近完成的步驟相關聯的標記元的標示器置于所述管子的裸露 端部，傳達給操作者各個管子最近已經完成的的步驟。在松脫和抽出過程中，對各個反應器管子214a，214b，214c的跟蹤和傳達例如可 如下所述地利用多個標示器(其可為管子覆蓋物，例如蓋子或圖6所示的塞子)和標示 規(guī)則來完成。所述管子覆蓋物各自設定尺寸和形狀，以嚴密地覆蓋或堵塞各個反應器管子 214a的裸露端部230a。例如、但不限于，所述管子覆蓋物的尺寸和形狀可以設置成蓋子的 形式(本身未顯示)，以嚴密地安裝于各個反應器管子214a的裸露的端部230a上方(類 似于罐子的蓋子)。或者，特別是如圖6所示，所述管子覆蓋物的尺寸和形狀可以設成塞子 270的形式，其可以至少部分插入所述相應的管子214a的裸露的端部230a中。不管形狀如 何，各個管子的覆蓋物應當與相應的反應器管子214a的裸露端部230a形成防潮密封，且在 設置好的時候，應該是操作者能夠看到而且可以觸到的。形成所述管子覆蓋物的示例性的 材料包括但不限于聚乙烯，軟木和橡膠。可適合用作根據本發(fā)明的標示器的各種種類和形 狀的管子覆蓋物的商業(yè)來源為美國紐約州布法羅的凱普羅格斯(CaplugS，of Buffalo,New York, U. S. Α)。當然還存在其它的商業(yè)來源，所述標示器甚至可以不需商業(yè)供應商而由使用 者制造或制備。所述標示規(guī)則是與所述多個標示器協(xié)配的且可以是普通技術人員所熟知的任何 已知的記錄和傳達方式。例如但不限于，所述塞子270可以用顏色標示，或者可以在它們的 表面上具有不同的記號、數字或符號，或者操作者可以在所述抽出和替換過程的兩個步驟 之間在所述塞子270上進行書寫。盡管不希望對本發(fā)明構成限制，作為一個具體的例子，當所述標示規(guī)則包括用顏 色標示的塞子270的時候，可以提供大量黃色塞子、藍色塞子、紅色塞子等，每種顏色表示 不同的狀態(tài)。例如，可選擇黃色表示所述反應器管已經除去了工藝流體并進行了干燥，因此 可根據本發(fā)明方法進行固體材料的松脫和取出?？蛇x擇藍色表示已經根據需要將全部的或選定部分的固體材料從反應器管子松脫并抽出，因此，接下來要對所述管子進行進一步清潔和/或用新的固體材料填充?？梢赃x擇紅色表示特定反應器管子214a中的固體材料難 以進行松脫和抽出，因此該管子必須進行再次處理?？蛇x擇另外的顏色表示無需從中除去 固體材料的焊接的管子。為了使用上述標示器和標示規(guī)則對反應器的狀態(tài)實施跟蹤和傳達，可以將不同顏 色的塞子插入所述反應器管子中，還可在移出和代替過程中合適的時間用其它顏色的塞子代 替。更具體來說，在關閉反應器并將工藝流體和疏松的固體顆粒從所述反應器管子沖出之后， 可以將黃色的塞子插入各個反應器管子的端部，用來表示和傳達具有所述黃色塞子的反應器 管子可用來根據本發(fā)明的方法進行固體材料的移出和替換。即使某個操作者在沖洗過程中并 不在場，只要其看到所述黃色的塞子，也可知道已經完成了沖洗，該反應器可以用于固體材料 的松脫和抽取操作。當一個或多個反應器管子可用于松脫和抽出固體材料的時候，當然也可 從所用的特定設備可進行操作的盡可能多數量的管子上取下所述黃色塞子。當從一個或多個反應器管子中的每一個移出和抽出所需固體材料的操作完成之 后，可以將藍色塞子插入其裸露的端部，以表示已經抽出全部的或選定部分的固體材料，且 該反應器管子可用于重新填充替換的固體材料，例如新鮮的未耗盡的催化劑材料。在所述 固體材料特別密實和楔合在特定的反應器管子中時，可以將紅色的塞子置于該反應器管子 的裸露端部中，以表示其中仍殘留固體，操作者需要特別對該反應器管子特別留意，以除去 剩余的固體材料。因此，可以對所有不存在問題的反應器管子繼續(xù)進行松脫和抽出操作并 完成這些操作，而其它的操作者將會對仍然包含要松脫的固體材料的反應器管子進行重新 處理，對這些反應器管子中殘留的固體材料進行特別的注意和施加特別的壓力。普通技術人員可以很容易地理解，根據可采用的填充程序，用新的固體材料重新 填充各個反應器管子。當填充程序需要用不同的固體材料重新填充全部或一部分的所述反 應器管子以形成多個區(qū)和子區(qū)的時候，在形成一個或多個所述區(qū)或子區(qū)之后，可以將有顏 色的塞子270再次置于所述管子的裸露的端部之上，不同的顏色表示完成了特定的相應的 區(qū)或子區(qū)。在各個反應器管子中形成各個區(qū)和子區(qū)的時候，所述有顏色的塞子可以用不同 顏色的塞子代替。通過這種方式，進行重新填充操作的操作者可以通過觀看所述有顏色的 塞子，根據它們的顏色解讀出它們的含義，從而確定各個反應器管子的哪個區(qū)或子區(qū)已經 裝載，以及接下來應該形成哪個區(qū)或子區(qū)。本發(fā)明方法的其它實施方式可以有效地例如但不限于包括除了所述中間惰性 級X2以及第二反應級252的的固體材料216b、266、264以外，還從所述中間惰性級XX除 去所述固體材料217。本發(fā)明方法的另一種實施方式將會從所述反應器管子214a，214b， 214c移出所有的固體材料216b、266、264、217、262、260、216a，以便對反應器210進行完全 的清潔和重新填充。通過使用本發(fā)明的方法從反應器管子214a，214b，214c移出所有的 固體材料216b、260、262、217、264、266、216b，有助于很容易地將所述固體材料按照不同的 種類和組成分離，這是因為在距離 X2、X2+B2、X2+B2+B1、X2+B2+B1+XX、X2+B2+B1+XX+A2、 X2+B2+B1+XX+A2+A1和X2+B2+B1+XX+A2+A1+X1的中間停止位置可用來表示應當導向不同 的收集容器的抽出固體。注意到當抽出所有的固體材料之后，本發(fā)明的方法可以如下方式 與較老的(上述)牽引法協(xié)作地使用從末端惰性級X2和第二反應級252松脫和抽出固 體材料216b、266、264，可以從中間惰性級XX進一步松脫和抽出固體材料217，也可不從該中間惰性級XX抽出固體材料217，而剩余的固體材料216a、260、262 (以及217，如果需要的話)使用從反應器管子214a，214b，214c底端向上插入的牽引器(未顯示)進行松脫，使剩 余的固體材料216a、260、262(以及217，如果需要的話)可從所述反應器管子214a，214b， 214c的底部掉落出來。然后本發(fā)明的方法可促進抽出的固體材料216b、266、264(以及任選 的217)互相分離，而剩余的固體材料2163、260、262(以及217，如果需要的話)可以通過本 領域普通技術人員已知的任意方法完成。如上所述，在抽出和分離操作之后，可以通過本領域普通技術人員已知的任意方 法對所述惰性固體材料216b、217進行漂洗或清潔，這些方法包括但不限于加熱，用水、 醇、酸等之類的溶劑進行清洗，用蒸汽沖洗，以及它們的組合，使得所述固體材料可以在相 同的反應器210中、在不同的反應器中、或者在完全不同的工藝或用途中重復使用。另外，本發(fā)明的方法當用來從反應器管子214a，214b，214c移出所有的固體材 料216b、266、264、217、262、260、216a以進行所述反應器210的完全清潔和重新填充的 時候，還可包括在已經抽出所有的固體材料216b、266、264、217、262、260、216a，且對管子 214a, 214b, 214c進行重新填充之前，對所述空的反應器管子214a，214b，214c進行清潔。 例如，一種方法和設備被稱為WATERLAZER ，可購自美國得克薩斯州德爾帕克的亥卓化工 (HydroChem ofDeer Park, Texas, U. S. Α.)，其能夠通過撓性可旋轉且可軸向移動的噴槍和 噴嘴組合，將水以高達40，000磅/平方英寸的壓力導向反應器管子的內表面，以除去在松 脫和抽取操作之后殘余的任意的固體、沉積物等。當然還可采用任意的能夠在不破壞所述 管子的前提下，將剩余的固體、沉積物和堆積物從所述反應器管子上清潔和沖洗除去的方 法和設備。本發(fā)明還提供了一種用來在從殼管式反應器的一個或多個反應器管子中松脫和 抽出固體材料的過程中，將對固體材料的破壞減至最小的設備。所述設備促進松脫和抽出 至少一部分所述固體材料，而且在所述松脫和抽取之后，至少一部分所述抽出的固體材料 保持在結構上適于重復使用。下面將參照圖7-10詳細描述本發(fā)明設備的一種基本的一般性實施方式，這些圖 提供了根據本發(fā)明的設備346的各種視圖，該設備使用包含固體材料316b、318的殼管式 反應器310，所述固體材料中的至少一部分要被松脫并抽出。更具體來說，圖7提供了設備 346的正視示意圖以及反應器310的部分剖視圖，所述反應器310具有多個垂直取向的反應 器管子314a，314b，314c，這些管子互相平行地設置，其中各自包含固體材料316b、318。所 述設備346設計成和適于用來在松脫和抽出的過程中將對至少一部分所述固體材料316b、 318的破壞減至最小。一般來說，所述設備346包括安裝組件354和可移動地安裝在所述 安裝組件354上的支架348。安裝組件354的至少一部分，例如框架356，適于在所述設備 346的運作過程中相對于所述反應器310和反應器管子314a，314b，314c保持固定不動。仍參照圖7，所述設備346還具有至少一個空心棒，例如圖中所示的多個空心棒 332a，332b，332c。盡管可以理解所述設備346當然還可具有單個空心棒，如圖所示的具有 多個空心棒的設備346利于一次性地從一個以上反應器管子314a，314b，314c松脫和抽出 固體材料，這加快了固體材料的抽出和替換的總體過程。多個空心棒332a，332b，332c中的 每一個互相平行取向地安裝在所述支架348上，且依照與反應器管子314a，314b，314c的裸 露端部330a (330b，330c，未顯示)形成的規(guī)則的重復圖案(圖案未顯示，但是例如可參見上述圖2)匹配的結構設置。另外，設定每個空心棒332a，332b，332c的尺寸和形狀，以可插入所述反應器310相應的反應器管子314a，314b，314c。對所述空心棒332a，332b，332c的結構的材料沒有特 別的限制，因為它們可以或者是剛性而不可彎曲的，或者具有一定的撓性，只要所述棒子在 減壓條件下不會塌縮即可，所述減壓條件可能由吸氣機340施加，將在下文中更詳細地討 論。合適的構造材料包括例如但不限于聚合物樹脂，例如聚乙烯、聚丙烯、特弗隆和聚氯乙 烯，或者金屬，例如不銹鋼和碳素鋼，或者它們的組合。各個空心棒332a，332b，332c具有端頭334a，334b，334c,對其尺寸和形狀進行設 計，以與至少一部分所述固體材料316b、318接觸并使其松脫，各個空心棒還包括軸向腔管 344a, 344b，344c，用來將至少一部分所述松脫的固體材料從相應的反應器管子314a，314b， 314c輸送出來。如圖7A-7F所示，所述端頭334a，334b，334c可具有任意的形狀和結構，用 來將待抽出的固體材料松脫，同時不會對其造成破壞。例如，在圖7A中，顯示端頭344a具 有簡單的圓形端面(i)，該端面通過垂直于所述端頭344a的縱軸線L、水平地切割所述端頭 的遠端(ii)形成。所述端頭344a可以以可流體密封的方式在其近端(iii)通過常規(guī)方式 固定于相應的空心棒332a (圖7A-7F中未顯示，但是顯示于圖7和8)的軸向腔管344a的 遠端，所述常規(guī)方式包括但不限于凸緣連接，螺紋型連接，以單獨的整體的結構制造所述 軸向腔管和端頭，焊接，以及它們的組合。圖7B顯示具有橢圓形端面(i)的端頭334a，所述端面(i)以傾角θ向著平行于 所述端頭344a的縱軸線L的表面傾斜。所述傾角θ可以例如是但不限于30° -70°，例 如約為45°，或甚至約為60°。圖7Β中所示的端頭結構的總開口面積大于圖7Α所示的端 頭結構的開口面積。另外，在所述待抽出的固體材料和端頭334a之間形成空隙(iv)，這有 助于通過所述流體流F抽出所述固體材料(參見圖7-10中的任一幅)。圖7C顯示了具有類似于螺旋鉆形狀的螺旋形結構的端頭334a，其在遠端(ii)以 較為銳利的尖端(ν)終止。在圖7D中，所述端頭334a具有兩個相對設置的延伸部(vi)、(vi) ’，每個延伸部朝 向其遠端(vii)、(vii) ’越來越窄。在所述延伸部(vi)、(vi) ’之間的開口 (viii)、(viii)， 各近似成“U”形。圖7D中顯示的端頭334a的開口面積也大于圖7A中顯示的面積，這在待 松脫的固體材料(未顯示)和端頭334a之間提供了合適的空隙，使得所述固體材料可以更 容易地通過所述流體流F從所述反應器管子吸出(見圖7-10中的任一幅)。在圖7E中還提供了另一種端頭結構，所述端頭334a具有沿所述端頭334a的遠端 (ii)的圓周設置的多個三角形楔形延伸部(vi)，這些延伸部其間產生間隙或開口(ix)。盡 管圖中未顯示，但是所述延伸部(vi)的形狀可不是三角形的，例如為狹長的矩形延伸部， 它們沿著所述端頭334a的遠端的圓周排列，類似地在其間產生間隙或開口。在圖7F中，所述端頭334a包括多個漸細的延伸部(vi)，每個延伸部(vi)在其遠 端(vii)彎曲或成一定角度，從而產生多個具有鈍的背面(xi)的鉤。當所述端頭334a向 左旋轉(如箭頭LR所示)的時候，一個或多個所述鉤(χ)可以鉤抓在固體材料上，完成初 始的少量松脫和移位，然后通過反向旋轉方向(見箭頭RR)，使得所述鈍的背面(xi)咬合， 以進一步使所述松脫的固體移位，并使得可以將它們從所述反應器管子中抽出。下面再來看圖7，每個空心棒332a，332b，332c的軸向腔管344a，344b，344c可具有任意的橫截面形狀，它們以充足的空隙配合入相應的反應器管子314a，314b，314c中，使得 所述空心棒332a，332b，332c可以在插入所述反應器管子314a，314b，314c的時候獨立地旋 轉。圓形的甚至橢圓形的橫截面形狀最適于軸向腔管344a，344b，344c，這是因為各個反應 器管子314a，314b，314c還傾向于具有圓形的截面形狀。所述各個空心棒332a，332b，332c 的不同部分的構造材料以及形狀可以適當地變化，這些變化是本領域普通技術人員可以很 容易地確定的。假定對于給定的設備346的實施方式，所述反應器管子314a，314b，314c具有基本 均勻的內徑，則各個空心棒332a，332b，332c的軸向腔管344a，344b，344c的外徑應當近似 互相相同。類似地，各個空心棒332a，332b，332c的端頭334a，334b，334c的外徑也應近似 互相相等。但是，對于各個棒子332a，332b，332c，所述軸向腔管344a，344b，344c的外徑以 及所述端頭334a，334b，334c的外徑可以互相不同，使所述端頭334a的外徑大于所述軸向 腔管344a的外徑，或者反之。例如，在本發(fā)明設備346的一個具體實施方式
中，所述各空心 棒332a，332b，332c的軸向腔管344a，344b，344c的外徑可以近似為0. 8125英寸，各個空心 棒 332a, 332b, 332c 的端頭 334a, 334b, 334c 略大于約 0. 875 英寸。另外，根據所述反應器管子314a，314b，314c的內徑，在所述設備346的不同實施 方式中，軸向腔管344a，344b，344c以及端頭334a，334b，334c的外徑可以是互不相同的。因 為要取決于反應器管子314a，314b，314c的內徑，軸向腔管344a，344b，344c的外徑以及空 心棒s 332a, 332b, 332c的外徑最好可以如下所述地用術語“間隙比”和“自由流動比”來 描述和規(guī)定。 在本文中，“間隙比”是空心棒332a，332b，332c的軸向腔管344a，344b，344c和端 頭334a，334b，334c外徑中較大者與反應器管子314a，314b，314c的內徑之比。對于設備 346的任意實施方式，所述間隙比應當為0. 60-0. 99，例如0. 75-0. 98，以確?？招陌?32a， 332b, 332c能夠在所述反應器管子314a，314b，314c中無約束地軸向移動。在本文中，“自由流動比”是空心棒332a，332b，332c的軸向腔管344a，344b，344c 和端頭334a，334b，334c的內徑的較小者與所述反應器管子314a，314b，314c中固體材料 的最大顆粒尺寸之比。在本文中，術語“最大固體顆粒尺寸”表示球形顆粒的直徑以及非球 形顆粒(例如圓柱體)的最大尺寸(長度、寬度、直徑等)。對于設備346的任意特定實施 方式，所述自由流動比應為2-25，例如為3-8，以便在將固體材料輸送過空心棒332a，332b， 332c的過程中，將橋狀堵塞、密實和堵塞程度減至最小。下面提供了上述相對尺寸的例子， 但不限于此。在根據本發(fā)明的設備346的特定實施方式中，所述設備用來從反應器管子中取出 直徑約為0. 20英寸(即最大固體顆粒尺寸)的球形固體材料(例如球形催化劑顆粒)，這 些管子的內徑約為0. 98英寸，各個空心棒的軸向腔管的外徑和內徑分別約為0. 8125英寸 (20. 66毫米)和0. 75英寸(19毫米)。各個空心棒的端頭的外徑和內徑可分別約為0. 875 英寸(22.2毫米)和0.75英寸(19毫米)。以上尺寸提供的最大間隙比約為0. 89 (= 0. 875/0. 98)，最小自由流動比約為3. 75 ( = 0. 75/0. 20)，這些比值各自位于這些特征的上 述范圍之內。另外，包括具有上述尺寸的空心棒332a，332b，332c的設備346可用來從內徑約為 0.98英寸的各反應器管子中除去直徑約為0. 1875英寸(4. 8毫米)、長度約為0. 25英寸(6. 4毫米)(所述尺寸得到最大的固體顆粒尺寸為0.25英寸(6.4毫米))的大體圓柱形 的固體材料(例如臘希格環(huán))。上述尺寸提供了約0.89( = 0.875/0. 98)的最大間隙比和 約3.0( = 0. 75/025)的最小自由流動比，這些比例都各自位于這些特征的上述范圍內。所 述包括具有上述尺寸的空心棒332a，332b和332c的特定設備346能夠有效地同時從反應 器的內徑約0.98英寸的反應器管子中取出直徑0.2英寸(5毫米)的球形催化劑顆粒和長 0. 25英寸(6. 4毫米)的圓柱形臘希格環(huán)。下面來看圖8所示的設備346和反應器310的左側視示意圖，圖8中示意性地顯示 傳動組件(并未完全顯示，但是在下文中將進一步討論)固定于安裝組件354，并與動力源 (例如電動機372)連接。所述傳動組件可包括本領域普通技術人員已知的任意裝置或多個 裝置，這些裝置能夠單獨地或共同地施加可控的軸向作用力，使得另一裝置或設備(例如 所述支架348和空心棒332a，332b，332c)移動。設想到所述傳動組件甚至可以是操作者， 以及可不采用機械電動機，而是通過手動施加所述受控的軸向作用力(S)以移動所述支架 348和空心棒332a，332b，332c。所述傳動組件與所述支架348連接，用來對所述支架348 施加受控的軸向作用力(S)，并從而對安裝在支架348上的各個空心棒332a，332b，332c施 加作用力。在更常規(guī)的實施方式中，如圖7和圖8所示，例如但不限于，所述傳動組件可包括 各種滑輪裝置374a，374b，376a，376b (在圖8中僅能看到左側的滑輪374b，376b的左側) 以及帶子、鏈子或纜繩(未顯示)，后者與一個或多個所述滑輪裝置374a，374b，376a, 376b 和支架348接觸并連接。在一個這樣的實施方式中，所述傳動組件的電動機施加作用力，該 作用力由所述滑輪374a，374b，376a，376b以及所述帶子、鏈子或纜繩(未顯示)傳送。圖 8沒有提供所述反應器310的剖視圖，因此，在圖8的虛線中顯示了最左側的空心棒332c 的插入端頭334c以及該端頭插入其中的相應的反應器管子314c。所述反應器310和設備 346的右側視圖是圖8的左側視圖的鏡像。通過操作所述傳動組件，所述支架348以及與之相連的空心棒332a，332b，332c能 夠相對于所述反應器310和反應器管子314a，314b，314c在撤回位置(圖9所示)和插入 位置(圖10所示)之間移動，并能夠移動到所述撤回位置和插入位置之間的多個位置中的 任一位置上。當所述支架348和空心棒332a，332b，332c位于撤回位置(圖9)的時候，所 述空心棒314a，314b，314c的端頭334a，334b，334c與相應的反應器管子314a，314b，314c 的裸露端部330a，330b，330c對準，但是位于所述裸露端部之外。當它們位于插入位置(圖 10)的時候，所述空心棒332a，332b，332c被插入相應的反應器管子314a，314b，314c。所述設備346還具有圖7-10中示意地顯示的一個或多個旋轉器組件378a，378b， 378c,它們用來與所述空心棒332a，332b，332c配合并使所述空心棒旋轉。所述一個或多 個旋轉器組件378a，378b，378c安裝在支架348上，各自與相應的一個或多個空心棒332a， 332b，332c連接。對所述旋轉器組件378a，378b，378c的種類以及它們與空心棒332a，332b， 332c的連接方式沒有特殊限制。在圖8中，例如為每個空心棒332a，332b, 332c提供一個旋 轉器組件378a，378b，378c，使得每個空心棒332a，332b，332c可以獨立于其它空心棒地旋 轉。所述旋轉器組件378a，378b，378c可以是普通技術人員已知的任意裝置，它們能夠單獨 地或共同地與所述空心棒332a，332b，332c配合并使之旋轉。例如，但不限于，各個旋轉器 組件378a，378b，378c可包括驅動電動機(本身未顯示)提供用于旋轉的動力，還包括傳動裝置(本身未顯示)，用來將所述動力傳送到一個或多個空心棒332A、332b、332c，如普通技 術人員熟知的那樣。當所述支架348和空心棒332a，332b，332c位于上述插入位置，各個棒332a，332b， 332c的端頭334a，334b，334c與待從各個相應的反應器管子314a，314b，314c取出的固體材 料316b、318的至少一部分相接觸(例如見圖10)，且操作所述旋轉器組件378a，378b，378c 時，所述空心棒332a，332b，332c旋轉，各個端頭334a，334b，334c對至少一部分所述固體材 料316b、318施加沖擊使其松脫，同時將對所述固體材料316b、318的破壞減至最小，使得所 述固體材料的至少一部分保持在結構上適于在抽出之后重復使用。注意可以構建和設計所述設備的另一個實施方式(未顯示)，以操作和從水平取 向的反應器管子取出固體材料。對于這樣的應用，所述設備的安裝組件、支架、空心棒和其 它部件將簡單地設計并互相協(xié)作成施加水平取向的軸向作用力，使得所述支架348和空心 棒332a，332b，332c在插入位置和撤回位置之間水平移動，以及移動到所述兩個位置之間 多個位置中的任意一個。可以認為本領域的普通技術人員能夠參照本說明書和基于本領域 公知常識得知根據本發(fā)明的這種水平取向的設備的結構和操作。如僅在圖7中示意地所示，可以通過導管336將吸氣機340或真空源與一個或多 個所述空心棒332a，332b，332c的軸向腔管流體連通，用來通過提供流動的流體流F來將松 脫的材料316b從相應的反應器管子314a，314b，324c抽出。所述吸氣機340沒有具體限制， 可以是普通技術人員已知的任意常規(guī)種類。通常，合適的吸氣機包含由動力源(例如電動 機和引擎(未顯示))驅動的排氣泵(未顯示)。至少一部分的松脫的固體材料316b被夾 帶在所述流動的流體流F中，并輸送出各個相應的反應器管子314a，314b，324c，從而離開 所述反應器310。至少一部分的所述導管336應當是撓性的，允許和便于支架348和空心棒 332a, 332b，332c相對于所述安裝組件354的吸氣機340和框架356移動。如上文關于本發(fā)明以及圖4的方法所討論，有時候需要從所述流體流F分離和收 集所述抽出的固體材料316b，以及將所述固體按照種類、尺寸、組成或其它標準互相分離。因此，本發(fā)明的設備346還可包括分離設備342，用來將所述抽出的固體材料316b 從所述流動的流體流F分離，以及還可包括任選的收集設備(其在圖6中為所述分離設備 342的一部分)，用來在分離之后收集和容納固體材料316b。所述分離裝置342可以是相 關領域普通技術人員已知的任意常規(guī)的裝置，其能夠使得至少一部分抽出的固體材料316b 從所述流動的流體流F分離。所述收集設備342可以是任意相關領域普通技術人員已知的 常規(guī)設備，其能夠收集和保持至少一部分分離的固體材料316b。例如但不限于，所述分離 342裝置可以是圖4和7中示意地顯示的容器或其它的容納器，其與導管336流體連通，位 于所述空心棒332a，332b，332c和吸氣機340之間，用來在將固體材料316b從流動的流體 流F中分離出來(在此情況下是通過重力分離)的時候進行捕集。盡管圖中本身未顯示，但是本發(fā)明設備的另一個實施方式可包括多個串聯的分離 裝置，以便在不同平均質量的固體材料由于重力和慣性力的作用依次從所述流動的流體流 F中掉落出來的時候，對其進行捕集。最先從所述流體流F中分離出來的固體材料(即最遠 的上流)可以是具有最大質量的，然后是次之的質量等，直至具有最小質量的固體材料從 所述流體流F掉落出來，落入容器(未顯示)中。還可設置擋板(未顯示)以促進將抽出的固體從所述流動的流體流F重力分離和慣性分離。另外，還可通過在所述導管336中提供曲折路徑或者調節(jié)抽吸速率來控制和調 節(jié)所述流動的流體流F的速度，使得所述速度處于能夠促進所述抽出的固體從所述流動的 流體流F的重力分離和慣性分離的速率。可以通過在導管336中設置一個或多個擋板、彎 管或甚至閥門來在導管336中產生曲折的路徑。可以用另外的分離設備促進依照種類或尺寸分離抽出的固體材料，例如通過從 所述第二反應級252的第一和第二子區(qū)Bl、B2的第二催化劑組合物中分離所述惰性材料 316b。例如可使用具有合適的篩孔尺寸的一個或多個過濾器(未顯示，例如它們設置在所 述容器342或導管336附近或其內)，以根據尺寸分離固體材料，或者可以使用具有預定磁 場的磁鐵(例如它們設置在所述容器342或導管336附近或其內)，以便將包含黑色金屬的 固體材料與基本不含黑色金屬的固體材料分離?？梢詫⑦^濾器(未顯示)設置在所述吸氣 機340進口的附近，以便將否則可能進入所述吸氣機設備并影響其連續(xù)操作的灰塵和顆粒 減至最少量。下面來看圖11和12，圖中分別顯示了本發(fā)明設備的另一個具體實施方式
的正視 立體圖和右視立體圖。通常該實施方式的設備446的部件與上述一般性實施方式的部件相 同，如下所述。該實施方式的設備446具有安裝組件454以及可移動地安裝于所述安裝組 件454的支架448。至少所述安裝組件454的框架456適于在所述設備446操作過程中相 對于所述反應器的反應器管子(未顯示)保持固定不動。將多個空心棒432a，432b，432c(圖中僅標出了其中的三個)互相平行地安裝在 所述支架448上，并按照與所述反應器管子的裸露端部形成的規(guī)則的重復圖案(圖中未顯 示，但是可以參見例如圖2和上面提供的相關的內容)匹配的結構設置。各個空心棒432a， 432b, 432c具有端頭434a，434b，334c，用來接觸并松脫固體材料(未顯示)，各個空心棒還 包括軸向腔管444a，444b，444c，用來輸送松脫的固體材料?？招陌舻某叽纭⑿螤钜约皹嬙觳?料與上文所述關于更常見的實施方式所述的情況相比沒有變化。繼續(xù)參見圖11和12，將傳動組件固定在所述安裝組件454上，用來對支架448施 加控制的軸向作用力(S)，其與動力源(例如圖12中可以看見的電動機472)聯接。在此實 施方式中，所述傳動組件包括各種齒輪474a，474b，476a，480a，480b (圖11和12中未全部 顯示)和鏈子(圖11中未顯示)，所述鏈子與齒輪474a，474b，476a，480a，480b和支架448 中的一個或多個接觸和聯接。電動機472提供動力，由齒輪474a，474b，476a，480a，480b和 鏈子(未顯示)將該動力傳送到支架448，用來使得所述支架448在撤回位置和插入位置之 間移動(見圖9和10的一般實施方式)，以及移動到介于所述撤回位置和插入位置之間的 多個位置中的任意一個。在圖11和12中，顯示支架448和空心棒432a，432b，432c位于中 間插入位置。對設備的以上設置沒有特別的要求，但將是本領域普通技術人員是很熟悉的， 注意任意能夠促進支架在撤回位置和插入位置之間、以及所述撤回位置和插入位置之間多 個位置中的任意位置的移動的設備設置都是合適的。所述實施方式的設備446還可具有安裝在所述支架448上的多個旋轉器組件 478a, 478b, 478c (圖中僅標出了其中的三個)。各個旋轉器組件478a，478b, 478c與相應的 一個空心棒432a，432b, 432c聯接，用來與相應的空心棒432a，432b, 432c相配合并使其與 余者獨立地旋轉。圖13、14和15提供了旋轉器組件478a，478b，478c中一種常規(guī)的旋轉器組件478c的左側視圖、正視圖和右側剖視圖。圖15的剖視圖是沿圖14的直線B-B、沿箭頭的方向觀 察得到的。更具體來說，所述旋轉器組件478c安裝于所述支架448的一部分之上，與相應 的空心棒432c相連。如圖15所示，所述旋轉器組件478c包括具有穿過其的孔484c的外 殼482c。所述空心棒432c的軸向腔管444c插入通孔484c，該通孔的尺寸和形狀構造成可 以可旋轉的氣密方式接受軸向腔管444c。可使用普通技術人員已知的密封件和襯套來實現 軸向腔管444c在所述通孔484c中的氣密連接。在圖15中可以最清楚地觀察到，所述旋轉 器組件478c還可具有空氣電動機486c和沿著縱向平行于所述通孔484c設置和取向的驅 動軸488c。所述旋轉器組件478c還包括傳動裝置，在此實施方式中，該傳動裝置包括設置 在所述通孔484c中并周向圍繞所述驅動軸488c的多個襯套490c，用來將電動機486c產生 的驅動軸488c的旋轉運動傳遞到空心棒432c，從而根據需要使得空心棒432c旋轉。圖11和12中顯示的設備346的實施方式還可包括定位組件，其包括導軌492和 導軌輪494。將一對導軌492定位和固定在所述反應器的第一多孔管板(本身未顯示)的 表面上，將所述導軌輪494安裝在所述安裝組件454的框架456的最底部之上。所述導軌 492當然互相平行地設置且相距與框架456上的導軌輪494之間的距離相同的距離，使得所 述導軌輪能夠與所述導軌接觸并在所述導軌上滾動，使得所述設備446能夠縱向且可控地 在所述管板(未顯示)上移動。當需要使得所述設備446移動到超過所述軌道492設置的位置以外的時候，可以 將所述設備446垂直提升起來，例如用起重機或其它常規(guī)裝置(未顯示)提升起來，以允許 導軌492重新定位到仍包含待抽出的固體材料的反應器管子附近。例如，當移去所述反應 器頭部以可通達所述反應器管子(未顯示，但是參見例如圖1A)的時候，且用大的外殼結構 (未顯示)覆蓋整個反應器時，可以在所述外殼結構的頂部之上提供適于用于提升和移動 所述設備446的常規(guī)提升裝置。本領域普通技術人員熟知合適的常規(guī)提升裝置，這些裝置 包括、但不限于導向梁，滑輪，齒輪，鏈子，纜繩，電動機，起重機組件，以及它們的組合。所述設備446還具有安裝在框架456上的錨固件496，用來防止在設備446操作 過程中或者在設備446的兩次操作過程中沿導軌492發(fā)生不希望出現的直線運動。在此實 施方式中，所述錨固件496簡單的是可縮回的柱子，其在設備446操作之前插入反應器管子 中，以相對于所述反應器管子(未顯示)將設備446在所述導軌492上固定在位。還可以在安裝組件上提供排氣集管498，用來接收和合并攜帶有從所述反應器管 子和空心棒432a，432b，432c抽出的流動的流體流。盡管圖11和12中沒有顯示，但是如 同上文所述的更常規(guī)的實施方式所述，可以使用例如撓性導管將吸氣機或真空源與所述集 管498流體連通，用來提供用于抽出松脫的固體材料的流動的流體流。另外，所述設備446 還可包括一個或多個中間導管，這些中間導管將所述集管498與一個或多個所述空心棒 432a，432b，432c連接，例如圖12中虛線所示的導管499。例如但不限于，可以提供中間導 管499，以將各個空心棒432a，432b，432c與集管498 (本身未顯示)連接。本發(fā)明的設備 446還可包括分離設備(未顯示)，用來將所述抽出的材料從所述流動的流體流分離出來， 還包括收集設備，用來在分離之后收集和保持所述固體材料，如前所述。應當理解上文描述的本發(fā)明的實施方式僅僅是示例性的，本領域技術人員可以在 不背離本發(fā)明精神和范圍的前提下進行改變和改良。所有這些改變和改良都將包括在本發(fā) 明范圍之內。
權利要求
一種用來對包括依次進行的至少兩個步驟的進行中工藝的狀態(tài)進行跟蹤和傳達的方法，所述方法包括(a)提供包括多個標記元的標示規(guī)則；(b)將標記元與所述進行中工藝的每個步驟相關聯；(c)提供多個標示器，每個標示器載有一個標記元，且所述標示器的尺寸和形狀設置成與相應的管子的端部相配合，以與之形成防潮的密封；(d)通過將載有與最近完成的步驟相關聯的標記元的標示器置于所述反應器管子的裸露端部，傳達給操作者各個管子的所述最近完成的步驟。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述多個標記元選自顏色、標記、數字、符 號、以及它們的組合。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述進行中工藝包括一種用來在從殼管式反 應器的反應器管子中松脫和抽出固體材料的過程中將對至少一部分所述固體材料的破壞 減至最小的方法，其中，在進行松脫和抽出操作之后，至少一部分所述固體材料在結構上保 持適于重復使用，所述各個反應器管子具有裸露端部，所述方法包括a)使得具有端頭的空心棒與相應的反應器管子軸向對準，并將所述空心棒定位成所述 端頭位于所述相應的反應器管子的裸露端部的附近；b)使所述空心棒旋轉；c)將所述旋轉的空心棒軸向插入所述相應的反應器管子的裸露端部，使得所述空心棒 的端頭與至少一部分所述固體材料物理接觸；d)通過對所述旋轉的空心棒施加受控的軸向作用力以及可控地將所述旋轉的空心棒 的端頭壓在所述固體材料上，而松脫至少一部分的所述固體材料，并在松脫過程中將對至 少一部分的所述固體材料的破壞減至最小，使得在松脫之后，至少一部分所述固體材料在 結構上保持適于重復使用；e)通過在流動的流體流中將所述松脫的固體材料抽吸通過所述空心棒，將至少一部分 所述松脫的固體材料從所述相應的反應器管子中抽出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種設備和方法，用來從殼管式反應器的一個或多個反應器管子有效地松脫和抽出一部分固體材料，同時不會對至少一部分所述固體材料造成所述固體材料不適于重復使用的破壞。所述設備具有至少一個棒、用來旋轉所述棒的旋轉器組件以及傳動組件，用來施加軸向作用力以將所述棒插入相應的反應器管子，并松脫其中的固體材料。所述棒還與吸氣機流體連通，用來抽出松脫的固體材料。所述方法包括以下步驟將一個或多個棒插入相應的反應器管子，通過在所述棒接觸所述固體材料的時候使所述棒旋轉并對所述棒施加軸向作用力，松脫至少一部分所述固體材料，同時將對所述固體材料或管子的破壞減至最小。然后將所述松脫的固體材料從所述反應器管子抽出。
文檔編號B01J8/06GK101822959SQ20101012773
公開日2010年9月8日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權日2007年3月1日
發(fā)明者M·S·德庫西, N·Q·李, S·M·斯旺 申請人:羅門哈斯公司