[发明专利]球粒的装载方法

说明书

一种用于将球粒装载到贮器中的方法，该方法使用加压流体来在贮器内的多个高度上形成虚拟毯，以减小掉落球粒的加速度从而温和地装载球粒。

背景

本申请要求于2017年4月20日提交的美国临时申请S/N 62/487,527的优先权，该临时申请由此通过引用并入本文。

本发明涉及一种用于将球粒装载到贮器中的方法，例如将催化剂装载到化学反应器或炉的竖直反应器管中。

许多化学反应器本质上是大的壳管式热交换器容器，其中反应在管内部发生并且冷却剂在该容器中在这些管外部循环。炉管是沿其竖直长度从外部燃烧的开放气体、同时在底部被安装到固定的歧管上并且在顶部被安装到出口管道上。化学反应器容器还可以是内部具有单一体积的催化剂的简单的罐、或可以是单一大管。一些化学反应在蒸汽重整炉和其他管中发生，这些管可以是具有10到500个或更多此类管的系统的一部分。在这些容器和管中的任一个中，通常呈球粒形式的催化剂(以及不是催化剂的其他类型的球粒)可以被装载到管或容器中。球粒定期被更换。

管可以非常长、容纳在几层楼高的结构里，并且球粒可以被向上运送几层楼到达高于管顶部的高度，使得这些球粒可以接着通过重力流入管中。例如，许多炉中的管可以超过45英尺(15米)长。

催化剂行业在努力生产更高品质的催化剂，以提高转化效率。转化效率不仅受催化剂初始品质的影响，还受催化剂球粒的装载效率的影响。球粒被小心地装载到每个反应器或炉管(单一反应器中可以存在几千个管)中以试图均匀地填充每个管。

催化剂球粒通常非常脆弱，也就是，非常易碎和脆性。催化剂制造商用以获得更高性能品质催化剂所做的努力导致具有更低压碎强度的甚至更易碎的催化剂球粒。希望在搬运过程中，特别是在装载过程中，防止球粒分裂。使球粒下落45英尺长的反应器或炉管导致大概率的球粒破碎和分裂，这是不希望的。

长管中下落的球粒获得可观的速度和动能，这必须在球粒落到管的底部或其他球粒顶上时被耗散。球粒可能需要时间来耗散其能量并静止下来。一些球粒可能简单地由于下落了其各自管的长度而破裂。如果球粒在其他球粒被装载到其顶上之前没有被给予足够的时间静止下来，那么堆积密度可能减小，这是不希望的。

在过去已经使用许多装置和方法来在球粒在管中下落时减小其速度和动能，包括弹簧、“触须”、螺旋形坡道以及其他机械装置，当球粒向下流经接收管时，球粒撞击这些机械装置或沿其滑动。不幸的是，球粒反复撞击这些机械装置也会使易碎的球粒分裂。

需要一种用于将这些球粒装载到反应器或炉管(或其他贮器)中的装置和方法，该装置和方法减小速度和动能以便减小对球粒的损坏并且提高堆积密度。

发明内容

本发明涉及使用加压气体(例如压缩空气)将球粒装载到贮器中的装载装置和方法，用于将加速度减小至小于在球粒掉落时由于重力而产生的球粒自然加速度。压缩空气在沿接收管或其他贮器(例如盒或反应器容器)的长度的多个高度处释放以提供多个空气“虚拟毯”来让掉落球粒撞击在其上，以便沿接收管或其他贮器的长度减小球粒的加速度，从而使得每个球粒软着陆。

附图说明

图1是壳管式化学反应器容器的示意性截面视图；

图2是图1的反应器的上部管板的平面视图；

图3是单一反应器管、管板、以及球粒的切除的示意性截面视图，示出了球粒跨过反应器管的顶部开口成桥状，并且展示了催化剂在反应器管内部成桥状；

图4是与图3类似的切除的示意性截面视图、但增加了反应器管上方的表面，该表面限定进入反应器管的开口，该开口的直径小于反应器管的直径以便防止在管被装载时球粒在反应器管内成桥状；

图5是用于将球粒减速地装载到管内的导管的侧视图；

图6是图5的位于将用球粒装载的管内部的导管的侧视图；