[發明專利]催化劑加載工具

有效

• 申請號: 201380021514.9
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN104254391A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 彼得魯斯·保羅斯·赫拉爾杜斯·瑪麗·克努本
• 申請（專利權）人: 墨里克國際有限責任公司
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

技術領域

本發明大體涉及用于將顆粒催化劑材料加載至催化反應器中的催化劑加載工具；填充套筒；以及使用催化劑加載工具將顆粒催化劑加載至催化反應器中的方法。具體地，本發明涉及將催化劑球加載至具有多個豎直對準的平行反應管的催化反應器容器中的設備和方法。

背景技術

化學藥品通常通過大型工業催化反應器中的反應以工業規模制造。通常使用的工業催化反應器類型設置有多個豎直布置的平行反應管，其中上述反應管在操作期間部分或完全填充有催化劑顆粒或催化劑球。化學反應物通過反應管從而與催化劑接觸以進行反應。這種反應器通常稱為多管反應器。這些類型的反應器是已知的，并在專利公開GB3,223,490以及US6409977中進行了描述。

典型的催化反應器呈柱形，并且直徑為2至9米，高度為5至50米。原則上，這種反應器可具有任何尺寸，尤其可大于或者小于上述典型尺寸，限制條件與物理構造限制和反應要求關聯。過去幾年尤其在石油化學工業中總的趨勢是增大催化反應器尺寸。

反應器通常設置有柱形殼體，該柱形殼體包含大量豎直對準的平行反應管，500至40,000個。反應管具有連結(例如焊接)至上、下管板中的開口的上端部和下端部。管板在柱形殼體中水平延伸，并且通常定位成鄰近其端部凸緣。反應器殼體的上、下端部由穹狀件封閉，其中該穹狀件能夠被打開以允許訪問內部從而在反應管中進行維修和催化劑替換。例如，穹狀件可設置有人孔以允許工人訪問或者可以是可移除的。因為冷卻管延伸通過穹狀件而達到反應器芯部，所以通常穹狀件是不可移除的或者不便于移除的。這些冷卻管會使得移除反應器的穹狀件變得復雜或者不可能。

反應管在其端部是敞開的，并且可具有約2cm至15cm的內徑。其連結(例如通過焊接)至設置于管板中的開口的圖案中。管板中開口的圖案和管的數量適于反應器中執行的化學反應以及反應的規模，但通常開口以0.3cm至5cm或更大的優選恒定間距(即一個孔的外周與其相鄰孔的外周之間的最短距離)等距隔開。

催化劑顆粒被加載入反應管。催化劑顆粒以各種尺寸和形狀提供，通常為球形或柱形，并且具有約1mm至25mm，更通常為2mm至15mm的公稱直徑。反應管與催化劑球在尺寸上相配，以允許顆粒以受控的方式進入反應管，從而最小化橋接(bridging)的風險。典型地，顆粒具有的最大尺寸是反應管內徑的0.1至0.8倍，更通常0.15至0.6倍，更通常0.25至0.4倍。

小心地將加載催化劑顆粒至反應管中對于確保催化劑反應如期望的那樣進行非常重要。具體地，需要：實現顆粒在反應管內的正確加載密度；確保每個反應管具有容許范圍內的類似充填密度(pack?density)；避免橋接，即當兩個或更多顆粒在管中彼此抵靠著楔入時的空隙形成會形成錯誤的基礎；將催化劑填充至反應管中正確的水平，即當需要時允許足夠的管預留空間；盡可能避免粉塵進入反應管；以及避免由惡劣的填充實現導致催化劑顆粒的粉碎和/或消耗。當將催化劑加載至反應器管中時，最好限制加載孔口，使得催化劑顆粒一個接一個地進入，主要是因為這降低了橋接的風險。

常規使用的加載方法是模板加載。在這種方法中，提供了大型定制模板。該模板形成了孔網格，孔的間隙與管板中的反應器管端部的布置相配。模板放置在反應器的管板上方。通過多達四人掃動模板上的催化劑，將催化劑倒在模板上并且加載至反應器管端部。

傳統加載過程的問題在于會釋放并且生成催化劑粉塵和細粒。雖然催化劑材料通常在制造或分派時進行篩選以移除粉塵，但是并不能夠移除所有粉塵，在傳輸以及加載期間由于顆粒消耗不可避免地生成了新粉塵和細粒。

粉塵和細粒成為問題，因為它們會污染人員的作業環境；它們通過增加充填密度并且通過阻擋反應物流會不利地影響容器中的催化劑反應；以及它們會污染反應產物。

在現有技術中已嘗試減少粉塵和細粒問題。

例如在WO2006/104832、US2006/0233631和US4,077,530中，已經提出了將減速設備插入反應管中以當顆粒在管中下落時減慢顆粒。

US4,737,269討論了催化劑加載料斗，其中在料斗的頂部設置有粉塵出口，粉塵出口可連接至管道以將粉塵抽離料斗的上端部，料斗的底部設置有篩子以將催化劑與任何細粒或者小尺寸的催化劑顆粒分離。該裝置能夠捕獲在傳輸期間由于消耗所生成的一些粉塵，但仍期望改進。此外，該裝置沒有解決在將催化劑顆粒加載至反應管期間(通過例如掃動或者振動顆粒)所生成的粉塵的問題。