[發明專利]用于將催化劑顆粒裝載到具有環形區域的管中的裝置

有效

• 申請號: 201010513045.0
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102029127A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: E·桑;R·博蒙;J·科林;F·吉勞迪耶
• 申請（專利權）人: IFP新能源公司
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;C01B3/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;譚祐祥

技術領域

本發明涉及可用于將呈固體顆粒形式存在的催化劑裝載到多管反應器中的裝置的領域。

背景技術

本發明所涉及的裝載媒介的具體性質在于，其由包括在外管與內管之間的環形區域構成。

此類管通常稱為″插″管。催化劑自身由顆粒構成，這些顆粒大致為圓柱形狀，其中，直徑大約1cm至2cm，而長度在0.5cm至2cm的范圍內。

本發明與具體的化學反應并無關聯，而是更為普遍地涉及使用插管型管技術的任何反應器。

舉例來說，本發明所涉及的反應器為用于產生合成氣體(通常為100000Nm³/h)的大容量天然氣蒸汽重整反應器。這些反應器通常由裝入殼體內的15米高的大約200至300根管的組件構成，該殼體的直徑可達到15米。

裝載這些多管反應器所遇到的主要問題在于各個催化管之間的裝載密度的均勻性。

裝載中的任何不均勻都將導致裝載密度的差異，這可產生從一根管到另一根管的優先通路，或甚至在同一管內產生優先通路。關鍵的是所用的裝載方法要確保在各催化管之間良好的密度均勻性。

與裝置相關的裝載方法還必須是可再現的，且足夠快，以便將裝載時間保持在合理的極限內。

現有技術的審查

裝載催化反應器領域的現有技術由兩種主要裝載類型所代表，稱為″密集″裝載和″襯墊(sock)″裝載。這些裝載技術中的第一種在于通過促使所述顆粒旋轉且容許它們以雨滴方式掉落而將催化劑顆粒分配在反應器內。

該方法導致密集、均勻的裝載，但需要用于促使旋轉的設備，其中，旋轉可使催化劑以多種半徑分布，以便適當地覆蓋所有催化區段。

稱為″襯墊″裝載的另一方法在于將催化劑顆粒經由撓性襯墊引入反應器中，該撓性襯墊隨著所分配的催化劑顆粒的水平在反應器中上升而逐漸地向上升高。該方法導致比″密集″裝載更低的裝載密度，但設備較為簡單。

以下的參考文獻更為詳細地描述了用于工業反應器的一些其它裝載方法：

·UNIDENSE用于蒸汽重整器的催化劑裝載，于2008年刊登在Johnson?Matthey的商業宣傳資料中；

·Damand?M?B，Erikstrup?N?H?B，Marcher?J，Nielsen?H?C?L和Kelling?D：使用″螺旋裝載方法″來裝載蒸汽重整反應器，AmmoniaTechnical?Manual?2003中Haldor?Topsoe的文章；

·″螺旋裝載技術″2008，Haldor?Topsoe的商業宣傳資料。

現有技術方法并未以令人滿意的方式解決在具有限定在外管與內管之間的環形區域的管(技術人員稱為插管)內裝載催化劑的問題。

插管環形區域中可用的空間通常大約50mm，即，直徑100mm的簡單管的大約一半。此外，需要保持環形空間恒定(即，內管與外管之間的良好同心性)意思是必須在外管與內管之間安裝稱為定中心件(centralizer)的元件，該種定中心件例如由固定到其中的一根管上的突出物(tab)或連接內管和外管的壁的系桿構成。

通常，所述定中心件在給定截面上總計2至6個，且優選為總計3個。對于15m長的插管而言，有可能需要在沿管以規則方式分布的4或5個水平上分配這些定中心件。

在文中余下部分，用語″成角的扇區(sector)″將用于表示包括在兩個連續(或相繼)的定中心件之間的空間部分。

將催化劑顆粒裝載到設有定中心件的插管中的約束可歸納為如下方面：

·必須避免顆粒從太高的高度(通常大于5m)掉落的影響下破裂；

·必須避免顆粒在裝載管內堵塞；

·由于經驗顯示當成組的顆粒同時離開裝載管時會存在很高風險形成拱橋，故必須防止顆粒成組地離開裝載管。

此類約束意思是本發明的方法為使用″一粒接一粒(grain-by-grain)″裝載的方法，而這需要相對于催化劑顆粒尺寸嚴格選擇裝載管的直徑。

如果dmax表示容器(vat)中顆粒或粒子的最大尺寸，而dmin表示所述顆粒的最小尺寸，則已經顯示出，為了避免成組顆粒流出時的堵塞現象，同時確保在裝載管內一粒接一粒的流動，裝載管的直徑Dt和顆粒的尺寸dmax和dmin必須滿足以下條件：

Dt必須同時大于dmax的1.1倍并小于dmin的2倍。

附圖說明

圖1為根據本發明的裝置的圖解視圖，示出了其原理特征；

圖2為示出成角的扇區和裝載管各扇區的位置的頂視圖；

圖3為配備有采用氣體逆流來獲取細微顆粒和使催化劑顆粒制動的可選系統的本發明的裝置的圖解視圖。