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，所述筒可以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，其不能以常規(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?cè)谥糜诜磻?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這種活性催化劑轉(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)器中卸載可以比常規(guī)反應(yīng)器系統(tǒng)以更短的時(shí)期完成。
[0004]很少的現(xiàn)有技術(shù)專利致力于處理這些需求。例如，Dewdney等人的美國(guó)專利號(hào)3， 986，985公開了，熔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氫中加熱被活化并用于有機(jī)化合物的氫化，尤其是己二腈向六亞 甲基二胺的氫化。該專利建議了，可以將催化劑容納在筒中，所述筒可以被單獨(dú)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(jì)。
[0005] Schirmer等人的美國(guó)專利號(hào)7，638,039公開了對(duì)在反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的原位替 換。在一個(gè)實(shí)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(gè)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(dòng)(down-flow)工序中，經(jīng)常發(fā)生問題:在 加工進(jìn)程中產(chǎn)生的催化劑細(xì)粉在催化劑床的上層之間篩分(sift)并且阻礙通過下面催化 劑床的剩余部分的工藝流程。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本申請(qǐng)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，并且其中通過獨(dú)特的入口設(shè)計(jì)防止催化劑細(xì)粉受阻礙過程的影 響。
[0008] 在一個(gè)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(gè)或多個(gè)在所述 底座中的出口孔116;內(nèi)部立管120，所述內(nèi)部立管120具有位于所述底座中的入口孔120a， 并且具有上部和在所述外殼內(nèi)的催化劑床115的頂部115a上方終止的頂端，所述上部由多 個(gè)開口 122穿孔，所述開口 122延伸至低于所述催化劑床的所述頂部。當(dāng)跨頂部細(xì)粉層的壓 降隨時(shí)間增加時(shí)，更多的流入自動(dòng)導(dǎo)向通過多個(gè)開口 122,進(jìn)入細(xì)粉層下的催化劑床115。此 設(shè)計(jì)可以防止催化劑細(xì)粉妨礙通過催化劑床的剩余部分的工藝流程。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述多個(gè)開口是約翰遜篩140。約翰遜篩允許反應(yīng)物流出催 化劑床，但防止催化劑顆?；亓魅肴肟诹⒐?。
[0010] 有利地，所述多個(gè)開口 122從恰好低于所述催化劑床的所述頂部115a處延伸進(jìn)入 所述催化劑床115達(dá)所述立管120長(zhǎng)度的約10%，或甚至延伸入所述催化劑床115達(dá)所述立 管120長(zhǎng)度的約25%。
【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(qǐng) 人在本文中公開的內(nèi)容的更多的細(xì)節(jié)和優(yōu)勢(shì)將變得清楚，在附圖中：
[0012] 圖1是本實(shí)用新型的裝置的催化劑筒的平面圖；
[0013] 圖2是本實(shí)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
[0015] 圖4A和4B是約翰遜篩(j〇hns〇nscreens?_)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(shí)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(shí)非常不穩(wěn)定，并且甚至 可能自燃，必須將整個(gè)催化劑床覆蓋在非反應(yīng)性氣體如氮，或其它氣體如惰性氣體中。
[0018] 當(dāng)需要這種催化劑時(shí)，裝載和卸載反應(yīng)器可能非常危險(xiǎn)，因?yàn)楸仨毐苊馀c周圍空 氣的接觸。因此，催化劑不能僅以常規(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。
[0019] 申請(qǐng)人開發(fā)了一種獨(dú)特的系統(tǒng)，用于通過使用筒，將這種不穩(wěn)定的催化劑運(yùn)輸和 轉(zhuǎn)移至、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移入以及運(yùn)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(duì)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)品出口上方并且圍繞在筒內(nèi)的穿孔立管的頂部的 約翰遜篩保留在筒中。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述穿孔是在立管的頂部中鉆的孔。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所 述穿孔由坐落在立管頂部中的約翰遜篩形成。即，立管的上端在在約翰遜篩中終止，其允許 反應(yīng)物流出催化劑床，但防止催化劑顆?；亓魅肴肟诹⒐?。
[0021] 現(xiàn)在將更具體地描述附圖中描述的實(shí)施方案中的裝置。
[0022] 圖1是本實(shí)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 的內(nèi)部立管（未顯示）的下端的入口孔120a和一個(gè)以上用于化學(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，可以容易地將周圍空氣排除在其外。
[0023]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，以接受匹配的入口 管(未示出），通過所述入口管，化學(xué)反應(yīng)物進(jìn)料至反應(yīng)器筒100中。催化劑筒100的頂端105 設(shè)置有多個(gè)連接于其上表面的吊環(huán)155,便于用高架起重機(jī)提起筒100,將其放入反應(yīng)器容 納容器或轉(zhuǎn)化器中以及將其從反應(yīng)器容納容器或轉(zhuǎn)化器移出。
[0024]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)。立管120的上端延伸至接 近筒頂部并且在催化劑床115頂部115a上方(為了清楚僅部分顯示），使得進(jìn)入筒的化學(xué)反 應(yīng)物被轉(zhuǎn)運(yùn)至催化劑床的頂部115a，它們通過重力滲透經(jīng)過催化劑床，或由反應(yīng)物進(jìn)料的 壓力推進(jìn)經(jīng)過催化劑床。立管120的上端可以是開放的，用于將進(jìn)入的反應(yīng)物遞送至和穿過 催化劑床的頂部115a，并且可以是由多個(gè)開口 122穿孔達(dá)立管120總長(zhǎng)度的約10%至25%， 向下進(jìn)入催化劑床115。所述開口 122由