用于化學(xué)反應(yīng)器的催化劑筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本裝置用于包含催化劑的用于化學(xué)反應(yīng)器的筒，所述筒可W作為帶有新鮮的或再 生的催化劑的單元替換。
【背景技術(shù)】
[0002] -些化學(xué)反應(yīng)需要使用非常不穩(wěn)定的催化劑，比如自燃催化劑，其不能W常規(guī)方 法裝入反應(yīng)器中。例如，一些催化劑的反應(yīng)性使得它們在置于反應(yīng)器流中之前必須保持密 封在惰性氣氛中。
[0003] 希望的是具有一種用于將運種活性催化劑轉(zhuǎn)移至反應(yīng)器，而不需要將包含的催化 劑與周圍空氣接觸的系統(tǒng)。還將有利的是具有一種系統(tǒng)，其中將催化劑裝載入反應(yīng)器和從 反應(yīng)器中卸載可W比常規(guī)反應(yīng)器系統(tǒng)W更短的時期完成。
[0004] 很少的現(xiàn)有技術(shù)專利致力于處理運些需求。例如，Dewdney等人的美國專利號3， 986,985公開了，烙融并固化的含有至少96.5%的具有1.2:1至1.4:1的氧/鐵原子比的氧化 鐵的氧化鐵催化劑通過在氨中加熱被活化并用于有機化合物的氨化，尤其是己二臘向六亞 甲基二胺的氨化。該專利建議了，可W將催化劑容納在筒中，所述筒可W被單獨轉(zhuǎn)移至反應(yīng) 器，但沒有公開或提示所述筒或反應(yīng)器的任何設(shè)計。
[0005] Schirmer等人的美國專利號7,638,039公開了對在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的原位替 換。在一個實施方案中，所述裝置包括在催化反應(yīng)器中原位替換催化劑體的方法，所述方法 包括從催化反應(yīng)器內(nèi)催化層的至少一個模塊化部分原位移除催化劑體并且用包含催化功 能的替換體原位替換移除的催化劑體，其中所述層內(nèi)總催化劑體的至少10%被替換。然而， Shirmer等人沒有公開最初如何用不穩(wěn)定的催化劑，比如必須在惰性氣體下保持的催化劑 裝載反應(yīng)器。
[0006] 然而，在很多利用顆粒催化劑的向下流動(down-flow)工序中，經(jīng)常發(fā)生問題:在 高壓下催化劑顆粒被迫與反應(yīng)器容器底部的收集裝置接觸，導(dǎo)致意在用于保持催化劑顆粒 與所收集的產(chǎn)物分離的孔堵塞。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本申請公開了一種在避免與周圍空氣接觸的密封條件下包含催化劑的筒，其可容 易地轉(zhuǎn)移至化學(xué)反應(yīng)器中，并且其中通過一個W上位于筒底部的約翰遜篩（Johnson scree胳蠻)防止催化劑顆粒退出所述筒。
[0008] 在一個方面，所述裝置屬于一種用于化學(xué)反應(yīng)器的催化劑筒100,所述催化劑筒 100包含：圓柱形外殼110,所述圓柱形外殼110具有頂端105和底座106;-個或多個在所述 底座中的出口孔116,各個出口孔在所述筒內(nèi)部被約翰遜篩140覆蓋;立管120,所述立管120 具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有接近所述圓柱形外殼的高度的上端;和形成 催化劑床115的安置在所述外殼內(nèi)的催化劑。
[0009] 在另一個實施方案中，所述約翰遜篩140位于所述底座106的上表面上，在所述出 口孔116之上。
[0010] 有利地，所述約翰遜篩140延伸入所述催化劑床。
【附圖說明】
[0011] 根據(jù)在此僅作為說明并參考附圖給出的用于化學(xué)反應(yīng)器的催化劑筒的詳述，申請 人在本文中公開的內(nèi)容的更多的細(xì)節(jié)和優(yōu)勢將變得清楚，在附圖中：
[0012] 圖1是本實用新型的裝置的催化劑筒的平面圖；
[0013] 圖2是本實用新型的裝置的催化劑筒的側(cè)視圖；
[0014] 圖3是圖2的催化劑筒沿線3-3的剖視圖；并且 [001引圖4A和4B是約翰遜篩的平面圖；并且
[0016] 圖5A和5B是約翰遜篩的部分的詳細(xì)視圖。
【具體實施方式】
[0017] 本文所述的是一種容納催化劑尤其是不穩(wěn)定的催化劑的用于插入化學(xué)反應(yīng)器的 筒。在一些化學(xué)反應(yīng)中，經(jīng)常為粒料或顆粒等形式的催化劑當(dāng)活化時非常不穩(wěn)定，并且甚 至可能自燃，必須將整個催化劑床覆蓋在非反應(yīng)性氣體如氮或惰性氣體中。
[0018] 當(dāng)需要運種催化劑時，裝載和卸載反應(yīng)器可能非常危險，因為必須避免與周圍空 氣的接觸。因此，催化劑不能僅W常規(guī)方式倒入催化劑床中，而是如上文所述，在裝載和卸 載操作期間必須用非反應(yīng)性氣體覆蓋。此外，W常規(guī)方式裝載和卸載運種催化劑非常耗時， 尤其是對于在使用前需要活化的催化劑而言。在運種情況下，在常規(guī)反應(yīng)器中使用運種催 化劑需要在當(dāng)場活化，其可能導(dǎo)致在改變催化劑時數(shù)周的延遲。同樣，運種催化劑甚至在它 們被失去活性后可能很大程度上保持自燃，需要長期的純化過程，其中所述催化劑暴露于 在純化氣體混合物中隨時間增加的水平的氧。
[0019] 申請人開發(fā)了一種獨特的系統(tǒng)，用于通過使用筒，將運種不穩(wěn)定的催化劑運輸和 轉(zhuǎn)移至、運輸和轉(zhuǎn)移入W及運輸和轉(zhuǎn)移出化學(xué)反應(yīng)器，所述筒填充有在其化學(xué)活化之前的 催化劑，并且在催化劑活化和插入反應(yīng)器過程中相對周圍空氣密封。所述不穩(wěn)定的催化劑 顆粒在高壓過程期間通過位于筒底部產(chǎn)品出口上方的約翰遜篩保留在筒中。
[0020] 現(xiàn)在將更具體地描述附圖中描述的實施方案中的裝置。
[0021] 圖1是本實用新型的裝置的催化劑筒100的平面圖，所述催化劑筒100具有圓柱形 外殼110,所述圓柱形外殼110具有頂端105,底座106,所述底座106被用于輸入化學(xué)反應(yīng)物 的中央立管（未顯示）的下端的入口孔120a和一個W上用于化學(xué)產(chǎn)物的出口孔116穿孔?；?學(xué)反應(yīng)完全在筒100中發(fā)生，可W容易地將周圍空氣排除在其外。
[0022] 圖2是圖1結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。立管入口孔120a位于底座106的中央，W接受匹配的入口 管，通過所述入口管，化學(xué)反應(yīng)物進料至反應(yīng)器筒100中。催化劑筒100的頂端105設(shè)置有多 個連接于其上表面的吊環(huán)155,便于用高架起重機提起筒100,將其放入反應(yīng)器容納容器或 轉(zhuǎn)化器中W及將其從反應(yīng)器容納容器或轉(zhuǎn)化器移出。所述筒可W基本上是圓柱形，具有0.1 至10米(m)，如0.2至5m，或甚至0.5至2m的外徑，和1至20m，如1.5至10m，或甚至0.5至5m，并 且優(yōu)選0.2至3m的長度。
[0023] 圖3是圖2沿線3-3的剖視圖，表明催化劑筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。優(yōu)選位于筒內(nèi)中央的立管 120的上端延伸接近筒的頂部，如筒高度的約10% W內(nèi)，或甚至筒高度的約5% W內(nèi)，并且 為了清楚僅部分顯示的高于催化劑床115的頂部，從而將進入筒的化學(xué)反應(yīng)物運輸至催化 劑床的頂部，它們通過重力滲透經(jīng)過催化劑床，或由反應(yīng)物進料的壓力壓迫經(jīng)過催化劑床。 為了均等地將輸入的反應(yīng)物進料跨催化劑床頂部散布，可W將立管120的上端裝備倒錐形 篩124,使得化學(xué)反應(yīng)物離開立管120頂部并通過倒錐形篩124散布。備選地，立管120的上端 是封閉的并且圍繞立管上端周長鉆成的孔陣列126提供流體出口，使得化學(xué)反應(yīng)物均等地 跨催化劑床頂部散布。在后一實施方案中，孔陣列126有利地被網(wǎng)眼（為了清楚，未顯示）圍 繞，使得反應(yīng)物可W離開立管，但催化劑粒料或顆粒不能進入和堵塞它。
[0024] 通過催化劑床后，化學(xué)反應(yīng)物反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為化學(xué)產(chǎn)物，其隨后聚集在筒底座106的 上表面上，并且通過在覆蓋筒底的出口孔116的出口分配器管140中的槽而離開筒。如果需 要，隨后進一步收集化學(xué)產(chǎn)物并且加工。
[0025] 有利地，所述分配器管是約翰遜篩140,位于各個出口孔116W上，其延伸入催化劑 床115內(nèi)從而防止催化劑顆粒與收集的反應(yīng)產(chǎn)物一起離開筒。如本文使用的術(shù)語約翰遜篩 通過W下方法制備:用Ξ角形線圍繞一系列支撐桿纏繞，被非常準(zhǔn)確尺寸的槽隔開，并且焊 接Ξ角形線頂點與支撐桿之間的每個接觸點。運些還被稱為V形線(vee-wire)出口收集器， 可從化W Bri曲ton,麗，USA的化hnson Screens獲得。有利地，該設(shè)計提供實質(zhì)上非封堵的 (non-plugging)槽設(shè)計，和由于Ξ角形線頂點形成的會聚的內(nèi)部部分而導(dǎo)致的用于反應(yīng)產(chǎn) 物流體流動的高開口面積。
[0026] 圖4A和4B是約翰遜篩140的平面圖，其說明其個體組件的排列。如上文所討論的， 各個篩是一系列圍繞一系列在本案中垂直的支撐桿142纏繞并焊接于其上的Ξ角形線144， 在各個個體線之間具有槽145。在反應(yīng)器筒中適當(dāng)位置，約翰遜篩被可W具有相似的設(shè)計的 頂蓋146覆蓋。
[0027] 圖5A和5B說明約翰遜篩的部分的詳細(xì)視圖，其中圖5A說明部分所述篩構(gòu)造的側(cè)視 圖。顯示了，兩條Ξ角形線144在適當(dāng)位置在其頂點處焊接至支撐桿142,并且槽145位于它 們的基部之間。反應(yīng)產(chǎn)物流前進通過槽145,經(jīng)過支撐桿142,并最后向下通過一個或多個出 口孔116(參見圖2和3)。圖5B是示出催化劑顆粒115收集到在Ξ角形線144的基部144和Ξ角 形線144之間的槽145上的圖示。
[002引實施例
[0029] 將根據(jù)本實用新型的具有覆蓋筒底部中出口孔布置的約翰遜篩的活化的催化劑 筒裝載入反應(yīng)容器中用于進行化學(xué)反應(yīng)，并且化學(xué)反應(yīng)開始，取決于反應(yīng)物的性質(zhì)和反應(yīng) 條件，持續(xù)不間斷約60天至約120天，直到所述催化劑失去活性。在催化劑變得失去活性后， 可W將其用W不同的可移動筒提供的新鮮的活化的催化劑替代，并且隨后將所述失去活性 的催化劑筒移入純化容器，其中將所述失去活性的催化劑用控制量的另一種氣體隨時間純 化，W使得所述催化劑至少較不自燃，或不自燃。更換反應(yīng)器中活化的催化劑和筒的周轉(zhuǎn)時 間總共約2天或更少，導(dǎo)致催化反應(yīng)過程的快速重新開始。
[0030] 比較實施例
[0031] 如實施例中的，將活化的催化劑筒(但不具有覆蓋筒底部中出口孔布置的約翰遜 篩），裝在入反應(yīng)容器用于進行化學(xué)反應(yīng)并且所述化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。開始化學(xué)反應(yīng)后不久，一 個W上出口孔變得被催化劑顆粒堵塞并且反應(yīng)必須終止，移除筒，將催化劑純化并且將筒 清除顆粒阻塞。封堵的筒中的全部催化劑床必須丟棄并替代，代價巨大。
[0032]盡管通過參考特定實施方案描述和說明本實用新型的裝置，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 將理解，所述裝置本身適于并不必須在本文所述的變型。那么，因此，為了確定本實用新型 的裝置的真正范圍，僅應(yīng)該參考對所附權(quán)利要求。
【主權(quán)項】
1. 一種用于化學(xué)反應(yīng)器的催化劑筒，所述催化劑筒（100)包含： 圓柱形外殼（110)，所述圓柱形外殼（110)具有頂端（105)和底座（106); 一個或多個在所述底座中的出口孔(116 )，各個出口孔在所述筒內(nèi)部被約翰遜篩（140) 覆蓋； 立管（120)，所述立管（120)具有位于所述底座中的入口孔（120a)，并且具有接近所述 圓柱形外殼的高度的上端;和 形成催化劑床(115)的安置在所述外殼內(nèi)的催化劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑筒，其特征是，所述約翰遜篩（140)位于所述底座（106) 的上表面上，在所述出口孔(116)之上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化劑筒，其特征是，所述約翰遜篩（140)延伸入所述催化劑 床。
【專利摘要】一種用于化學(xué)反應(yīng)器的催化劑筒100，其包括：圓柱形外殼110，所述圓柱形外殼具有頂端105和底座106；一個或多個在所述底座中的出口孔116；立管120，所述立管120具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有接近所述圓柱形外殼的高度的上端；和安置在所述外殼內(nèi)的催化劑。
【IPC分類】B01J8/02
【公開號】CN205216807
【申請?zhí)枴緾N201520709969
【發(fā)明人】趙增勛, 邁克爾·C·奎因三世, 約翰·J·奧斯特麥爾, 道格拉斯·J·里斯特勒
【申請人】因溫斯特技術(shù)公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年9月14日