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等人的美國專利號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]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，其可容易和快速地轉(zhuǎn)移至化學(xué)反應(yīng)器中。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]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，其包括: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;立管120，所述立管120具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有稍小于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。
[0008]在優(yōu)選的實施方案中，所述立管120和其入口孔120a位于所述筒的中央。
[0009]在一個實施方案中，所述筒可以具有圍繞所述立管120的所述上端的倒錐形篩124，或備選地，立管120的所述上端的一部分具有穿過所述管鉆得的、被網(wǎng)眼圍繞的孔陣列126。
[0010]在另一個實施方案中，所述筒具有多個連接在其上表面上的吊環(huán)155。
【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
[0015]圖4是含有催化劑筒的轉(zhuǎn)化器容器的底部的詳細(xì)橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0016]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)性氣體如氮中，或其它這樣的氣體如惰性氣體中。
[0017]當(dāng)需要這種催化劑時，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，這種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。此外，以常規(guī)方式裝載和卸載這種催化劑非常耗時，尤其是對于在使用前需要活化的催化劑而言。在這種情況下，在常規(guī)反應(yīng)器中使用這種催化劑需要在當(dāng)場活化，其可能導(dǎo)致在改變催化劑時數(shù)周的延遲。
[0018]申請人開發(fā)了一種獨特的系統(tǒng)，用于通過使用筒，將這種不穩(wěn)定的催化劑運輸和轉(zhuǎn)移至、運輸和轉(zhuǎn)移入以及運輸和轉(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(催化劑前體)，并且在催化劑活化、運輸和插入反應(yīng)器過程中相對周圍空氣密封。
[0019]現(xiàn)在將更具體地描述附圖中描述的實施方案中的裝置。
[0020]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和一個以上用于化學(xué)產(chǎn)物的出口孔116穿孔。化學(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。
[0021]圖2是圖1結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。立管入口孔120a有利地位于底座106的中央，以接受匹配的入口管207 (圖4)，通過所述入口管207，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)化器中以及將其從反應(yīng)器容納容器或轉(zhuǎn)化器移出。所述筒可以基本上是圓柱形，具有0.1至10米(m)，如0.2至5m，或甚至0.5至2m的外徑，和I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。
[0022]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的上端延伸接近筒的頂部，如筒頂部的約10%以內(nèi)，或甚至筒頂部的約5%以內(nèi)，并且高于催化劑床(為了清楚，未顯示)頂部，從而將進入筒的化學(xué)反應(yīng)物運輸至立管120頂部并運輸出立管120之外，然后至催化劑床的頂部，它們通過重力滲透經(jīng)過催化劑床，或由反應(yīng)物進料的壓力推進經(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并防止催化劑粒料和細(xì)粉回流入立管120，可以將立管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跨催化劑床的頂部散布。備選地，立管120的上端可以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)物可以離開立管，但催化劑粒料或顆粒不能進入和堵塞它。
[0023]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，并且通過向下穿過筒底的出口孔116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。
[0024]圖4是轉(zhuǎn)化器容器底部200的詳細(xì)橫截面，催化劑筒100坐落于其中。顯示了，入口管207的上部具有合適的直徑，以當(dāng)催化劑筒放置在在入口管207的肩部207b上時，所述上部適合于配合進入催化劑筒的立管入口孔120a。底部200具有內(nèi)部空間200a(其可以是半球形的或橢圓形的)和用于移除反應(yīng)產(chǎn)物的出口孔208。入口管207設(shè)置有連接法蘭207c(其可以螺栓固定到下部200的下表面上)和入口法蘭207a(用于連接至外部入口管道(未示出))。
實施例
[0025]將自燃催化劑的前體裝載入根據(jù)本實用新型的催化劑筒并且用活化氣體在升高的溫度進行活化約4至8天。在將所述催化劑活化后，在氣體氣氛下冷卻，用氮吹掃，并且如果需要，儲存在容器中直到需要時。然后將活化的催化劑筒移動并裝載入反應(yīng)容器中用于進行化學(xué)反應(yīng)，并且化學(xué)反應(yīng)開始，直到所述催化劑失去活性。在催化劑變得失去活性后，可以將其用以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鈍化容器，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鈍化，以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。
[0026]比較實施例
[0027]將自燃催化劑的前體裝載入常規(guī)反應(yīng)容器中并且用活化氣體在升高的溫度進行活化約4至8天。在將所述催化劑活化后，將其在氣體氣氛下冷卻?；瘜W(xué)反應(yīng)開始，直到所述催化劑失去活性。當(dāng)催化劑變?yōu)槭セ钚詴r，將其用控制量的另一種氣體隨時間鈍化，從而使得所述催化劑至少較不自燃，或不自燃，這之后，將其從反應(yīng)容器移出并且用新鮮催化劑前體代替。在化學(xué)反應(yīng)可以重新開始之前，鈍化失去活性的催化劑、從反應(yīng)器卸載鈍化的催化劑、將反應(yīng)器重新填裝新鮮催化劑前體，以及活化所述催化劑所需的時間范圍可以從14到21天，導(dǎo)致顯著的與每次催化劑更換相關(guān)的停機時間。
[0028]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(100)，所述催化劑筒(100)包含: 圓柱形外殼(I 10)，所述圓柱形外殼(I 10)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)，并且具有稍小于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。2.權(quán)利要求1所述的筒，其中所述立管(120)和其入口孔(120a)位于所述筒的中央。3.權(quán)利要求1所述的筒，所述筒還包含穿過所述立管(120)的所述上端的一部分鉆得的并且被網(wǎng)眼圍繞的孔陣列(126)。4.權(quán)利要求3所述的筒，所述筒還包含圍繞所述立管(120)的所述上端的倒錐形篩(124)05.權(quán)利要求1所述的筒，所述筒還包含多個連接在所述催化劑筒的上表面上的吊環(huán)(155)0
【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，并且具有稍小于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】CN205340762
【申請?zhí)枴緾N201520711002
【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6月29日
【申請日】2015年9月14日