[发明专利]用于重力辅助粒子流的催化剂滚筒

说明书

提供用于控制反应系统内的催化剂粒子的流动和输送的系统和方法。可以使用配置在滚筒容积内的旋转圆盘或轮管理催化剂粒子的流动以在减轻或最小化催化剂粒子磨损的同时控制催化剂流速。这可部分通过保持旋转圆盘的中心、催化剂粒子到滚筒容积的入口和滚筒容积的上壁之间的关系实现以使催化剂粒子在圆盘旋转过程中不暴露于压缩力和/或磨损。附加地或替代性地，可以配置圆盘和滚筒容积表面以降低或最小化催化剂粒子陷在滚筒容积内的“死区”中的可能性。通过使用圆盘提供使粒子经过滚筒容积的输送力，可以在相对较慢的催化剂流速下控制催化剂移动速度，以使滚筒容积内的堵塞或阻塞的风险降低或最小化。

领域

本发明涉及用于反应系统，如包括移动床反应器的反应系统内的催化剂粒子的移动的系统和方法。

背景

流化床反应器和移动床反应器是其中反应器内的催化剂粒子在反应器运行过程中运动的反应器的实例。基于催化剂的运动，有可能在运行过程中从反应器中取回催化剂。这允许更换和/或再生催化剂。遗憾地，反应器内的催化剂运动可导致催化剂磨损，这归因于催化剂粒子与其它催化剂粒子和/或反应器内的表面的碰撞。除造成提高的催化剂更换成本外，催化剂粒子的磨损有可能使催化剂碎片和/或尺寸降低的催化剂粒子夹带在产物流出物中，结果催化剂碎片和/或尺寸降低的粒子可能行进到反应系统的非预期部分。

用于控制反应系统内的固体粒子输送的一些类型的系统可包括“L”型阀。美国专利4,685,482和4,687,382描述了用于控制粒子输送的L型阀系统的实例。L型阀系统的一个困难在于在L型阀流路中在90°角处存在催化剂粒子的死区。另一些困难与L型阀工作所需的流体流量有关。在经过L型阀之前从液体产物流出物中分离催化剂粒子的情况下，需要附加的气流诱导催化剂粒子运动经过L型阀。在需要较低流速(flow rate)的情况下，这会造成控制催化剂粒子流速的困难。

概述

在各种方面中，提供一种催化剂滚筒(roller)系统。该催化剂滚筒系统可包括包含顶部内表面、侧壁和内轮廓表面的滚筒容积。该催化剂滚筒系统可进一步包括在滚筒容积内的许多催化剂粒子。所述许多催化剂粒子可相当于例如来自反应器的催化剂粒子，其从反应器中输出以供再生和/或再循环。所述许多催化剂粒子可具有平均催化剂粒子直径、静止角(angle of repose)和内摩擦角(angle of internal friction)。该催化剂滚筒系统可进一步包括经由顶面与滚筒容积流体连通的催化剂入口。该催化剂滚筒系统可进一步包括与滚筒容积流体连通的催化剂出口。该催化剂滚筒系统还可包括催化剂滚筒盘(roller disc)。催化剂滚筒盘可旋转地安装在滚筒容积内以允许通过圆盘的旋转输送催化剂粒子。圆盘的旋转方向可将催化剂粒子从催化剂入口附近的区域带向催化剂出口。在安装的催化剂滚筒盘与内轮廓表面之间可存在间隙或轮廓间隙。轮廓间隙可以在至少一个位置小于平均催化剂粒子直径的一半，以防止催化剂以与旋转方向相反的方向越过催化剂滚筒盘。基于滚筒容积中的配置，催化剂停止角(stoppage angle)可由a)安装的催化剂滚筒盘的顶部、b)在与安装的催化剂滚筒盘的顶部的最近交点处催化剂入口与顶部内表面的交点和c)经过安装的催化剂滚筒盘的顶部的切线划定。催化剂停止角可具有在静止角的15％内、或在10％内、或在5％内的值。

在一些方面中，滚筒容积经由排料锥管与催化剂出口流体连通。排料锥管可任选具有大于或等于内摩擦角的相对于垂直线的角。附加地或替代性地，滚筒容积可进一步包括底面。在这样的方面中，滚筒容积可经由底面与催化剂出口和排料锥管的至少一个流体连通。任选地，a)底面与催化剂滚筒盘之间的底部间隙和b)平均催化剂粒子直径的比率可为0.5或更小。

在一些方面中，a)顶部内表面与催化剂滚筒盘的顶部之间的顶部间隙和b)平均催化剂粒子直径的比率为2.0至10、或3.0至8.0、或5.0至7.0。附加地或替代性地，a)侧壁与催化剂滚筒盘之间的侧壁间隙和b)平均催化剂粒子直径的比率为4.0至25、或5.0至20。