專利名稱：固定床反應(yīng)器催化劑的裝卸方法及其主要設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固定床反應(yīng)器催化劑的裝卸方法，確切地說(shuō)是關(guān)于直立多管固定床反應(yīng)器中催化劑的裝填和卸出方法及其主要設(shè)備。
顆粒的氣流輸送，已廣為各有關(guān)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸部門(mén)應(yīng)用，但在化工系統(tǒng)中，應(yīng)用于直立多管固定床反應(yīng)器中催化劑的裝填及卸出報(bào)導(dǎo)較少。直立多管反應(yīng)器內(nèi)的催化劑卸出，多采用下卸出方法，即在反應(yīng)器底部卸催化劑口處放出，這種卸催化劑方法常常因反應(yīng)管直徑較小，反應(yīng)管內(nèi)顆粒架橋、粘結(jié)堵塞、或與管壁粘附，導(dǎo)致催化劑卸出不盡，難以順利操作，尤其在需要對(duì)催化劑進(jìn)行惰性氣體保護(hù)及需要進(jìn)行篩分或分離催化劑與填料顆粒時(shí)，由于設(shè)備龐大，粉塵污染嚴(yán)重，給操作人員帶來(lái)更大的麻煩。RO79865公開(kāi)了一種筒形反應(yīng)器中催化劑連續(xù)卸出的設(shè)備及方法，該法是采用兩只交替操作的旋風(fēng)分離器及真空抽氣方法連續(xù)進(jìn)行操作，卸出筒形反應(yīng)器內(nèi)的廢催化劑，但未涉及直立多管反應(yīng)器，也未涉及裝填及卸出催化劑時(shí)容易架橋、堵塞等問(wèn)題。Br75-06251公開(kāi)了一種直立多管反應(yīng)器催化劑卸出裝置及其改進(jìn)方法，該專利提出，將一只可移動(dòng)管頭接在反應(yīng)管出口，穿過(guò)此管頭插入一只長(zhǎng)矛器具至反應(yīng)管內(nèi)，真空抽氣，使反應(yīng)管內(nèi)床層催化劑顆粒流動(dòng)起來(lái)，強(qiáng)制疏通架橋，清除堵塞，達(dá)到順利卸出催化劑的目的，為了使反應(yīng)管內(nèi)整個(gè)床層催化劑流動(dòng)起來(lái)，需要空氣流量大，抽氣設(shè)備大，能耗高，操作也不方便。
本發(fā)明的目的是提供一種直立多管固定床反應(yīng)器催化劑的卸出方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種直立多管固定床反應(yīng)器催化劑的裝填方法。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種用于裝填或卸出催化劑系統(tǒng)中的主要部件—吸粒管。
本發(fā)明是通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)的當(dāng)卸出催化劑時(shí)，由真空抽氣裝置產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，通過(guò)反應(yīng)管與吸粒管之間的環(huán)形空間至催化劑床層界面，夾帶著催化劑顆粒，經(jīng)吸粒管進(jìn)入氣固分離器沉降收集于其下部，然后間歇取出；過(guò)細(xì)的催化劑粉塵則隨負(fù)壓氣流經(jīng)粉塵過(guò)濾器加以捕集，尾氣由真空系統(tǒng)排出。
當(dāng)裝填催化劑時(shí)，由真空抽氣裝置產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，通過(guò)吸粒管將催化劑顆粒從催化劑容器中夾帶至催化劑裝填漏斗中，在催化劑達(dá)到預(yù)定數(shù)量后，停止抽氣，打開(kāi)催化劑裝填漏斗下部的開(kāi)關(guān)，催化劑即經(jīng)裝劑管放入反應(yīng)管中。
用于裝、卸催化劑系統(tǒng)中的主要部件吸粒管，其入口端有三個(gè)園周各間隔120°的平齒，用來(lái)疏通反應(yīng)管內(nèi)催化劑顆粒架橋，清除顆粒粘結(jié)，掛壁和堵塞現(xiàn)象。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明直立多管固定床反應(yīng)器卸出和裝填催化劑的方法以及用于裝填或卸出催化劑系統(tǒng)中主要部件吸粒管(1)的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明卸出催化劑顆粒的流程示意圖。
圖2為本發(fā)明裝填催化劑顆粒的流程示意圖。
圖3為吸粒管(1)入口端剖析圖。
由圖1所示，卸出催化劑系統(tǒng)是由下述部件和設(shè)備構(gòu)成將可移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的金屬吸粒管(1)的入口端穿過(guò)連接反應(yīng)管(3)入口端的同心氣流入出三通(2)，直抵反應(yīng)管(3)中的催化劑床層界面，吸粒管(1)的另一端通過(guò)吸粒軟管(4)與氣固分離器(5)連接，(5)的頂部與粉塵過(guò)濾器(7)相連，(5)的底部裝有閥(10)，通過(guò)排粒管(9)與催化劑容器(6)相連。粉塵過(guò)濾器(7)與真空抽氣裝置(8)相連，閥11與同心氣流入出三通(2)相連。
本發(fā)明卸出催化劑的操作步驟如下將吸粒管(1)的入口端穿過(guò)同心氣流入出三通(2)插入反應(yīng)管(3)中，直抵催化劑的床層界面，打開(kāi)與同心氣流入出三通(2)相連的閥門(mén)(11)，啟動(dòng)真空抽氣裝置(8)，由(8)產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，通過(guò)反應(yīng)管(3)與吸粒管(1)之間的環(huán)形空間至催化劑床層界面，在床層界面處上下移動(dòng)吸粒管或調(diào)節(jié)負(fù)壓氣流速度，負(fù)壓氣流夾帶著催化劑顆粒經(jīng)吸粒軟管(4)入氣固分離器(5)并收集于其底部，過(guò)細(xì)的催化劑粉塵經(jīng)氣固分離器(5)頂部的抽氣口逸出，再經(jīng)粉塵過(guò)濾器(7)捕集，從過(guò)濾器(7)處間歇取出，打開(kāi)(5)底部的閥(10)和催化劑容器(6)上方的閥(12)，催化劑經(jīng)排粒管(9)間歇排放至催化劑容器(6)中。
如果需要在惰性氣體保護(hù)條件下卸出催化劑，在卸催化劑系統(tǒng)中，可將閥(11)直接與惰性氣體源(如氮?dú)?相連。
由圖2所示，裝填催化劑系統(tǒng)由下述部件和設(shè)備構(gòu)成將吸粒管(1)的入口端插入催化劑容器(6)并伸至催化劑界面，另一端通過(guò)吸粒軟管(4)與催化劑裝填漏斗(14)相連，裝填漏斗(14)下部通過(guò)裝劑管(15)穿過(guò)同心氣流入出三通(2)插入反應(yīng)管(3)中，裝填漏斗(14)的上部與粉塵過(guò)濾器(7)以及同心氣流入出三通(2)連接，粉塵過(guò)濾器(7)與真空抽氣裝置(8)相通。
本發(fā)明裝填催化劑的具體操作步驟是打開(kāi)吸粒軟管(4)與催化劑裝填漏斗(14)之間的閥門(mén)(16)，關(guān)閉(14)下面的閥門(mén)(17)和(14)側(cè)上方的閥門(mén)(18)以及與(14)上方、同心氣流入出三通(2)以及粉塵過(guò)濾器(7)相連的閥門(mén)(19)，將吸粒管(1)插入裝有催化劑的容器(6)中，直抵催化劑界面，打開(kāi)(6)上方的閥門(mén)(12)，啟動(dòng)真空抽氣裝置(8)，在床層界面上下左右移動(dòng)吸粒管頭或調(diào)節(jié)抽氣氣流速度，使(8)產(chǎn)生的負(fù)壓氣流夾帶著催化劑顆粒經(jīng)吸粒管(1)和吸粒軟管(4)進(jìn)入催化劑裝填漏斗(14)，過(guò)細(xì)的催化劑粉塵從(14)的頂部抽氣口逸出，經(jīng)粉塵過(guò)濾器(7)捕集間歇取出，當(dāng)催化劑裝填漏斗(14)中的催化劑數(shù)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止抽氣，打開(kāi)閥門(mén)(18、19)，使系統(tǒng)恢復(fù)常壓，關(guān)閉閥門(mén)(16)，打開(kāi)閥門(mén)(17)，催化劑裝填漏斗(14)中的催化劑，經(jīng)裝劑管(15)穿過(guò)同心氣流入出三通(2)緩慢地放入反應(yīng)管(3)中。
如果需要在惰性氣體保護(hù)條件下裝填催化劑，在裝填催化劑系統(tǒng)中，可將催化劑容器(6)上方的閥(12)，催化劑裝填漏斗(14)側(cè)上方的閥(18)直接與惰性氣體源(如氮?dú)?相連。
本發(fā)明所說(shuō)的裝、卸方法中，催化劑粒度≤15mm，也可以裝卸同樣粒度的惰性填料。
本發(fā)明所說(shuō)的裝、卸方法中，裝卸催化劑系統(tǒng)每個(gè)部件之間是通過(guò)橡膠部件密封或管線連接。
由圖3所示，吸粒管(1)入口端有三個(gè)園周各間隔120°的平齒，平齒的高度(h)約為吸粒管(1)的直徑(db)的三分之一(即h＝1/3db)。
吸粒管(1)是用于裝填或卸出催化劑系統(tǒng)中的關(guān)健部件，吸粒管(1)的管徑(db)小于反應(yīng)管(3)的管徑(Dra)，其長(zhǎng)度大于反應(yīng)管(3)長(zhǎng)度約5-10％。吸粒管(1)通常是由多只較短的金屬管螺蚊連接而成，可以上下、左右移動(dòng)、正反方向旋轉(zhuǎn)，其入口端有三個(gè)園周各間隔120°的平齒，用來(lái)疏通反應(yīng)管內(nèi)催化劑顆粒架橋，清除顆粒粘結(jié)、掛壁和堵塞現(xiàn)象，隨著催化劑的卸出，床層界面下降，吸粒管(1)也隨之下移，以保證連續(xù)地將反應(yīng)管(3)內(nèi)的催化劑全部卸出。吸粒管(1)的另一端通過(guò)吸粒軟管(4)與氣固分離器(5)相連，起著引導(dǎo)氣固輸送流的作用。吸粒管(1)直徑db與催化劑或填料顆粒直徑dp之比為db/dp≥3。
本發(fā)明所說(shuō)的同心氣流入出三通(2)，不僅可以用于與大氣相通條件下裝填或卸出催化劑，也適用于在惰性氣體(如氮?dú)?保護(hù)條件下裝填或卸出催化劑或填料顆粒。
本發(fā)明所說(shuō)的氣固分離器(5)，用于卸催化劑系統(tǒng)中，其側(cè)面有氣固流輸入口，下端有固體顆粒收集部及排放口，上部為擴(kuò)大段、下部為錐形體的收縮段，負(fù)壓氣流或惰性氣流進(jìn)入氣固分離器(5)擴(kuò)大段后，氣流速度驟減，使得催化劑或填料顆粒不能被夾帶，而落入分離器(5)底部，達(dá)到氣固分離之目的，也可以采用旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣固分離。
本發(fā)明所說(shuō)的催化劑裝填漏斗(14)是一個(gè)標(biāo)記有容量刻度的，透明的或局部透明的，可見(jiàn)內(nèi)部催化劑界面的氣固分離器，用于裝填催化劑系統(tǒng)中，其頂部有氣流引出口，和惰性氣體或大氣輸入口，側(cè)面上端有氣固流輸入口，下端有固體顆粒收集段及排放口，以利于氣固分離及確定每次反應(yīng)管(3)內(nèi)裝填催化劑或填料顆粒的數(shù)量。
本發(fā)明所說(shuō)的催化劑容器(6)的上方有一個(gè)惰性氣體或大氣的入出口以及閥(12)，對(duì)于卸催化劑系統(tǒng)，在容器(6)的下部還有一個(gè)排放催化劑的閥(13)，當(dāng)容器(6)中的催化劑或填料顆粒裝滿時(shí)，打開(kāi)閥(13)，將催化劑或填料顆料排放到專用容器中。
本發(fā)明所說(shuō)的排粒管(9)可以隨意上下、左右移動(dòng)，在卸催化劑系統(tǒng)中，若將排粒管(9)與吸粒管(1)交換位置，可以將卸催化劑系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)檠b填催化劑系統(tǒng)。
本發(fā)明也可以對(duì)多個(gè)反應(yīng)管的催化劑或填料顆粒同時(shí)裝填或卸出，以加快裝、卸催化劑的過(guò)程。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1.裝、卸催化劑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需其它輔助設(shè)備，效率高。
2.由于在裝、卸催化劑系統(tǒng)中，使用了關(guān)健設(shè)備—吸粒管，因此易于裝填及卸出各種容易架橋、粘結(jié)、掛壁、堵塞的催化劑及填料顆粒。
3.所用真空抽氣裝置負(fù)荷小，設(shè)備小，能耗低。由于直立多管固定床反應(yīng)器中的反應(yīng)管的直徑通常都較小，只需很小的氣體流量，就能產(chǎn)生足夠高的氣流線速，達(dá)到夾帶催化劑或填料顆粒的要求。同時(shí)，由于本發(fā)明使用了吸粒管，僅僅要求在吸粒管入口端附近的負(fù)壓氣流達(dá)到夾帶催化劑顆粒的要求，因此，所需壓力降很低，對(duì)真空抽氣設(shè)備要求抽氣負(fù)荷低，抽氣量小，抽氣設(shè)備小，而已有技術(shù)Br75-06251所述方法要求床層催化劑流動(dòng)起來(lái)，所需壓力降高，氣體流量大，能耗高，而且還需輔助長(zhǎng)茅器具清除架橋和堵塞現(xiàn)象。
4.適用于裝卸較大尺寸的顆粒材料，如直徑dp＝8～15mm的催化劑，以及惰性填料，如瓷球、剛玉球等均可順利地裝入及卸出，而不致架橋。
5.使用靈活，功能多，適用于反應(yīng)管細(xì)而長(zhǎng)的多管直立反應(yīng)器裝卸催化劑，特別適用于在生產(chǎn)非正常中斷時(shí)，需要在惰性氣體保護(hù)催化劑條件下處理反應(yīng)器運(yùn)行中發(fā)生各種故障時(shí)使用。
6.由于全部操作均在負(fù)壓下進(jìn)行，排出氣流都經(jīng)過(guò)粉塵過(guò)濾器，因此，有毒粉塵污染小。
下面的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)例1一直立多管反應(yīng)器，殼體直徑Da＝800mm，其中有144根直徑Dra＝38×3.0mm、長(zhǎng)3400mm的反應(yīng)管，按照預(yù)定裝量的要求，每根反應(yīng)管先裝入床高300mm、直徑為10mm的剛玉球，然后再裝入床高2800mm、直徑dp＝1.5-2.5mm的球粒催化劑，再裝入床高300mm直徑為5mm的剛玉球，直到全部裝完。起初用手工倒入直徑為10mm的剛玉球時(shí)，在反應(yīng)管內(nèi)發(fā)生架橋阻塞現(xiàn)象的有十余根，未能達(dá)到預(yù)定高度要求。采用本發(fā)明所述卸催化劑方法，按照?qǐng)D1所示裝置流程，將吸粒管伸入堵塞點(diǎn)，啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，將架橋阻塞的剛玉球吸出，然后再按照?qǐng)D2所示裝置流程，進(jìn)行剛玉球和催化劑的裝填，使催化劑的裝填工作順利完成。所用吸粒管是由兩只長(zhǎng)1800mm，外徑db＝30mm的金屬管以及連接管頭組裝而成。
實(shí)例2在同實(shí)例1的直立多管反應(yīng)器內(nèi)，采用本發(fā)明所述方法，按照?qǐng)D1所示的裝置流程卸廢催化劑和填料顆粒。將吸粒管伸入到反應(yīng)管中，直抵床層界面，啟動(dòng)抽真空系統(tǒng)，首先吸出dp＝5mm的瓷球，并收集于氣固分離器中，當(dāng)瓷球吸盡時(shí)，停止抽氣，將瓷球排放到容器(6)中，然后收集到專用容器中，下次待用。調(diào)節(jié)抽氣氣速，將吸粒管繼續(xù)插入至廢催化劑界面，此時(shí)dp＝1.5-2.5mm的廢催化劑順利卸出，未出現(xiàn)任何架橋阻塞現(xiàn)象，當(dāng)廢催化劑吸盡時(shí)，停止抽氣，將廢催化劑排放在容器(6)中，然后收集在廢催化劑專用容器中，最后，按照同樣步驟，將dp＝10mm的瓷球全部卸出，如此重復(fù)，逐一卸出144根反應(yīng)管中的催化劑和填料顆粒，所有的催化劑粉塵，捕集于布袋過(guò)濾器中。
實(shí)例3一個(gè)由56根反應(yīng)管組成的直立多管反應(yīng)器，每根反應(yīng)管的直徑Dra＝38×3.0mm，長(zhǎng)3400mm，先按照?qǐng)D2所示裝置流程裝填催化劑和填料顆粒，進(jìn)行胺化反應(yīng)，反應(yīng)完后，采用8只雙排三角排列的吸粒管組合裝置卸出廢催化劑和填料顆粒，先卸出300mm高度的裝在上層的填料顆粒(dp＝5.0mm)，然后卸出中段2800mm高度的催化劑顆粒(dp＝2.0mm)，最后卸出下層300mm高度的直徑為10mm的填料顆粒、采用同實(shí)例1的抽真空系統(tǒng)，將廢催化劑和填料顆粒全部卸出，使卸出過(guò)程大大加快。
權(quán)利要求
1.一種直立多管固定床反應(yīng)器中的催化劑的卸出方法，其特征在于采用由吸粒管(1)為主要部件組成的卸催化劑系統(tǒng)，按照下面的操作步驟卸出催化劑將吸粒管(1)的入口端穿過(guò)同心氣流入出三通(2)插入反應(yīng)管(3)中，直抵催化劑的床層界面，打開(kāi)與同心氣流入出三通(2)相連的閥門(mén)(11)，啟動(dòng)真空抽氣裝置(8)，由(8)產(chǎn)生的負(fù)壓氣流，通過(guò)反應(yīng)管(3)與吸粒管(1)之間的環(huán)形空間至催化劑床層界面，調(diào)節(jié)抽氣氣流速度，使負(fù)壓氣流夾帶著催化劑顆粒經(jīng)吸粒軟管(4)入氣固分離器(5)，過(guò)細(xì)的催化劑粉塵經(jīng)氣固分離器(5)頂部的抽氣口逸出，再經(jīng)粉塵過(guò)濾器(7)捕集間歇取出，催化劑顆粒收集于氣固分離器(5)的底部，打開(kāi)(5)底部的閥(10)和催化劑容器(6)上方的閥(12)，催化劑經(jīng)排粒管(9)間歇排放至催化劑容器(6)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的卸出催化劑方法，其特征在于可以在惰性氣體保護(hù)下卸催化劑，在卸催化劑系統(tǒng)中，與同心氣流入出三通(2)相連的閥(11)直接與惰性氣體源相連。
3.一種直立多管固定床反應(yīng)器催化劑的裝填方法，其特征在于采用由吸粒管(1)為主要部件組成的裝填催化劑系統(tǒng)，按照下面的操作步驟裝填催化劑打開(kāi)吸粒軟管(4)與催化劑裝填漏斗(14)之間的閥(16)，關(guān)閉(14)下面的閥門(mén)(17)和(14)側(cè)上方的閥門(mén)(18)以及與(14)的上方、同心氣流入出三通(2)、粉塵過(guò)濾器(7)相連的閥門(mén)(19)，將吸粒管(1)插入裝有催化劑的容器(6)中，直抵催化劑界面，打開(kāi)(6)上方的閥門(mén)(12)，啟動(dòng)真空抽氣裝置(8)，調(diào)節(jié)抽氣氣流速度，使(8)產(chǎn)生的負(fù)壓氣流夾帶著催化劑顆粒經(jīng)吸粒管(1)和吸粒軟管(4)進(jìn)入催化劑裝填漏斗(14)，過(guò)細(xì)的催化劑粉塵從(14)的頂部抽氣口逸出，經(jīng)粉塵過(guò)濾器(7)捕集間歇取出，當(dāng)催化劑裝填漏斗(14)中的催化劑的數(shù)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，停止抽氣，打開(kāi)閥門(mén)(18、19)，使系統(tǒng)恢復(fù)常壓，關(guān)閉閥門(mén)(16)，打開(kāi)閥門(mén)(17)，催化劑裝填漏斗(14)中的催化劑，經(jīng)裝劑管(15)穿過(guò)同心氣流入出三通(2)緩慢地放入反應(yīng)管(3)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所說(shuō)的裝填催化劑的方法，其特征在于可以在惰性氣體保護(hù)下裝填催化劑，在裝填催化劑系統(tǒng)中催化劑容器(6)上方的閥(12)、催化劑裝填漏斗(14)側(cè)上方的閥(18)直接與惰性氣體源相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3所說(shuō)的裝、卸催化劑方法，其特征在于催化劑粒度≤15mm，也可以裝卸同樣粒度的惰性填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3所說(shuō)的裝、卸催化劑方法，其特征在于在裝、卸催化劑系統(tǒng)中，每個(gè)部件之間，是通過(guò)橡膠部件密封或管線連接。
7.權(quán)利要求1、3所說(shuō)的用于裝填或卸催化劑系統(tǒng)中的主要部件吸粒管(1)，其特征在于吸粒管(1)的管徑db小于反應(yīng)管(3)的管徑(Dra)，其長(zhǎng)度比反應(yīng)管(3)長(zhǎng)5-10％，吸粒管(1)的入口端有三個(gè)園周各間隔120°的平齒，平齒的高度(h)約為吸粒管(1)直徑db的三分之一，吸粒管(1)直徑db與催化劑直徑dp之比為db/dp≥3。
全文摘要
本發(fā)明描述了直立多管固定床反應(yīng)器催化劑的裝、卸方法及其主要設(shè)備。本發(fā)明所述裝、卸催化劑的方法是指采用由吸粒管(1)為主要部件組成的裝、卸催化劑系統(tǒng)，裝填和卸出直徑≤15mm的催化劑或填料顆粒的過(guò)程。其主要設(shè)備吸粒管(1)的入口端有三個(gè)圓周各間隔120°的平齒，用來(lái)疏通反應(yīng)管(3)內(nèi)催化劑顆粒架橋，清除催化劑顆粒粘結(jié)、掛壁和堵塞現(xiàn)象。本發(fā)明具有裝、卸催化劑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、催化劑顆粒架橋、阻塞易清除、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，也適用于在生產(chǎn)非正常中斷時(shí)，需要在惰性氣體保護(hù)催化劑條件下裝、卸催化劑。
文檔編號(hào)B01J8/06GK1140628SQ9510748
公開(kāi)日1997年1月22日 申請(qǐng)日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月14日
發(fā)明者阮濟(jì)之, 吳巍, 張橋, 宋衛(wèi)國(guó), 孫斌, 張樹(shù)忠, 王恩泉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司石油化工科學(xué)研究院