[发明专利]用于将固体微粒装载到腔室中的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及将固体微粒装载到各种容器——尤其是工业反应器，特别是化学反应器——中的领域。更确切地说，本发明涉及用于将分离的固体，尤其是催化剂装载到容器、特别是化学反应器中的设备、方法及其用途。

本发明更具体地涉及用于以固体微粒、特别是分离状态的微粒来装载反应器，尤其是化学、电化学、石油或者石化类的固定床层反应器的一种设备和方法。

所述微粒可以呈珠状、颗粒状、圆柱状、圆盘状或杆状形式，或者其他形式，且一般具有小尺寸。其可以是通常呈单凸角或多凸角式挤出物的分子筛和固体催化剂颗粒，其尺寸可以在零点几个毫米到几厘米之间变化。

背景技术

用于以固体微粒来填充容器，尤其是化学或石化反应器的很多设备为现有技术中已知并记载的。

这些设备和相应的方法试图满足许多质量标准，比如装载速率、均匀性、以及装载密度，当然，其必须使装载符合关于操作者和货物的安全操作准则。

装载时间是容器填充中的重要参数。这是因为反应器——比如结合到用于处理烃基产品的单元中的容器——装载得越快，该单元在生产过程中所需的停机时间就越短，从而允许更快重启。这个因素是极为重要的，因为停机成本会非常高。

此外，固体微粒的装载床层——也称为“催化剂床层”——呈现良好的均匀性也是必要的。

所述均匀性通过以下装载而得以改善，在这种装载中，“填充前沿”——也称为“装载轮廓”，也就是催化剂床层的上部和反应器的未填充部分之间的交界面——具有非常接近水平乃至水平的轮廓。这是为了获得催化剂床层中微粒的非常均匀的分布。

重视装载质量标准是很重要的，甚至是必要的，例如通过限制甚至防止优先路径的产生和整个催化剂堆不能均匀使用，来促进待处理流体的持续均匀流动以及催化剂床层整个体积中的反应动力学，从而能够改善对催化剂的利用。

装载反应器领域中的另一个重要因素涉及装载密度。通常，尽管例如有压力降低现象，反应器中存在的微粒的密度与化学反应效率是成比例的。

所述密度由装载入容器中的催化剂堆的量和催化剂床层的高度(当然对应于体积)来定义。高度通常由操作员测量并且通常需要停止装载来使操作员能够在通常多尘的氛围中例如使用铅垂线来测量该高度。

一些现有的装载设备和方法，尤其是那些所谓“雨效应”设备和方法，可被证明在填充快速性和/或填充质量方面不够好，尤其是会或多或少地偏离填充前沿的水平状态。

多种已知的设备一般不允许快速或甚至连续地对填充进程进行测量，并且/或者不考虑容器的内部几何形状。特别地，待填充容器的内部可能包含“不规则性”，比如定位在催化剂床层中不同料位处的热电偶臂，所述热电偶用于在反应器中的多个料位处测量所述床层的内部温度。

这些不规则性可能会作用为形成催化剂床层的固体微粒的良好分布的障碍物，并可能需要偶尔对装载设备经行特别调节来避开所述障碍物，尤其是来获得填充前沿尽可能接近水平的装载。

其他装载设备采用了降入并悬挂在反应器内部的进给袋体，其可能对操作者产生极大的危险，尤其是当这些操作者处于反应器底部来定向装有微粒的袋体从而驱动所述装载时，发生脱落和撕裂的状况。

这就是申请人在例如欧洲专利申请EP 0007854和在申请EP 0116246和EP 0769462所公开的改进中提出的几种用于以固体微粒填充容器，特别是大型容器的设备和相关方法的原因，其目的是获得最佳的装载质量。

最近，为了进一步改善以固体微粒装载大型容器的特性，本申请人提出了一种如专利申请FR 2872497所述的新型设备，其包括配设有中空中心轴的用于分配所述微粒的系统。

然而，尽管最近对所述设备做出了改进，但仍然存在例如因装载时设备发生故障或者外界干扰而造成的一些缺陷。

举例来说，这些缺陷为：

-催化剂床层中的微粒不够均匀，特别是可能表现为，填充前沿“缺乏”水平性；

-密度不符合期望密度，特别是低于期望密度；

-装载时间异常地长；和/或

-装载过程中人为介入过多。

另外，申请人在该领域的研究过程中，强调了一些致力于提高装载效率的要求，特别是：

-通过提高测量频率和测量精度而在装载过程中更好地测量催化剂床层的高度；

-通过与所述装载轮廓表面可能的斜坡缺陷和/或不平整相关的识别和矫正来改善对装载轮廓表面外观的监控；以及

-改善了装载自动化程度，使得特别是能够依据对上述参数的识别而对设备进行实时直接干预，以便进一步减少装载时间同时将人为介入减到极少。