用于化學反應器的催化劑筒制造技術

一種用于化學反應器的催化劑筒100，其包括：圓柱形外殼110，所述圓柱形外殼具有頂端105和底座106；一個或多個在所述底座中的出口孔116；立管120，所述立管120具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有稍小于所述圓柱形外殼的高度的上端；和安置在所述外殼內的催化劑。

【技術實現步驟摘要】

本裝置用于包含催化劑的用于化學反應器的筒，所述筒可以作為帶有新鮮的或再生的催化劑的單元替換。
技術介紹
一些化學反應需要使用非常不穩定的催化劑，比如自燃催化劑，其不能以常規方法裝入反應器中。例如，一些催化劑的反應性使得它們在置于反應器流中之前必須保持密封在惰性氣氛中。希望的是具有一種用于將這種活性催化劑轉移至反應器，而不需要將包含的催化劑與周圍空氣接觸的系統。還將有利的是具有一種系統，其中將催化劑裝載入反應器和從反應器中卸載可以比常規反應器系統以更短的時期完成。很少的現有技術專利致力于處理這些需求。例如，Dewdney等人的美國專利號3,986,985公開了，熔融并固化的含有至少96.5％的具有1.2∶1至1.4∶1的氧/鐵原子比的氧化鐵的氧化鐵催化劑通過在氫中加熱被活化并用于有機化合物的氫化，尤其是己二腈向六亞甲基二胺的氫化。該專利建議了，可以將催化劑容納在筒中，所述筒可以被單獨轉移至反應器，但沒有公開或提示所述筒或反應器的任何設計。Schirmer等人的美國專利號7,638,039公開了對在反應器內的催化劑的原位替換。在一個實施方案中，所述裝置包括在催化反應器中原位替換催化劑體的方法，所述方法包括從催化反應器內催化層的至少一個模塊化部分原位移除催化劑體并且用包含催化功能的替換體原位替換移除的催化劑體，其中所述層內總催化劑體的至少10％被替換。然而，Shirmer等人沒有公開最初如何用不穩定的催化劑，比如必須在惰性氣體下保持的催化劑裝載反應器。本申請公開了一種在避免與周圍空氣接觸的密封條件下包含催化劑的筒，其可容易和快速地轉移至化學反應器中。
技術實現思路
在一個方面，所述裝置屬于一種用于化學反應器的催化劑筒100，其包括：圓柱形外殼110，所述圓柱形外殼110具有頂端105和底座106；一個或多個在所述底座中的出口孔116；立管120，所述立管120具有位于所述底座中的入口孔120a，并且具有稍小于所述圓柱形外殼的高度的上端；和安置在所述外殼內的催化劑。在優選的實施方案中，所述立管120和其入口孔120a位于所述筒的中央。在一個實施方案中，所述筒可以具有圍繞所述立管120的所述上端的倒錐形篩124，或備選地，立管120的所述上端的一部分具有穿過所述管鉆得的、被網眼圍繞的孔陣列126。在另一個實施方案中，所述筒具有多個連接在其上表面上的吊環155。附圖說明根據在此僅作為說明并參考附圖給出的用于化學反應器的催化劑筒的詳述，申請人在本文中公開的內容的更多的細節和優勢將變得清楚，在附圖中：圖1是本技術的裝置的催化劑筒的平面圖；圖2是本技術的裝置的催化劑筒的側視圖；圖3是圖2的催化劑筒沿線3-3的剖視圖；并且圖4是含有催化劑筒的轉化器容器的底部的詳細橫截面視圖。具體實施方式本文所述的是一種容納催化劑尤其是不穩定的催化劑的用于插入化學反應器的筒。在一些化學反應中，經常為粒料或顆粒等形式的催化劑當活化時非常不穩定，并且甚至可能自燃，必須將整個催化劑床覆蓋在非反應性氣體如氮中，或其它這樣的氣體如惰性氣體中。當需要這種催化劑時，裝載和卸載反應器可能非常危險，因為必須避免與周圍空氣的接觸。因此，這種催化劑不能僅以常規方式倒入催化劑床中，而是如上文所述，在裝載和卸載操作期間必須用非反應性氣體覆蓋。此外，以常規方式裝載和卸載這種催化劑非常耗時，尤其是對于在使用前需要活化的催化劑而言。在這種情況下，在常規反應器中使用這種催化劑需要在當場活化，其可能導致在改變催化劑時數周的延遲。申請人開發了一種獨特的系統，用于通過使用筒，將這種不穩定的催化劑運輸和轉移至、運輸和轉移入以及運輸和轉移出化學反應器，所述筒填充有在其化學活化之前的催化劑(催化劑前體)，并且在催化劑活化、運輸和插入反應器過程中相對周圍空氣密封。現在將更具體地描述附圖中描述的實施方案中的裝置。圖1是本技術的裝置的催化劑筒100的平面圖，所述催化劑筒100具有圓柱形外殼110，所述圓柱形外殼110具有頂端105，底座106，所述底座106被用于輸入化學反應物的中央立管(未顯示)的下端的入口孔120a和一個以上用于化學產物的出口孔116穿孔。化學反應完全在筒100中發生，可以容易地將周圍空氣排除在其外。圖2是圖1結構的側視圖。立管入口孔120a有利地位于底座106的中央，以接受匹配的入口管207(圖4)，通過所述入口管207，化學反應物進料至反應器筒100中。催化劑筒100的頂端105設置有多個連接于其上表面的吊環155，便于用高架起重機提起筒100，將其放入反應器容納容器或轉化器中以及將其從反應器容納容器或轉化器移出。所述筒可以基本上是圓柱形，具有0.1至10米(m)，如0.2至5m，或甚至0.5至2m的外徑，和1至20m，如1.5至10m，或甚至0.5至5m，并且優選0.2至3m的長度。圖3是圖2沿線3-3的剖視圖，表明催化劑筒的內部結構。立管120的上端延伸接近筒的頂部，如筒頂部的約10％以內，或甚至筒頂部的約5％以內，并且高于催化劑床(為了清楚，未顯示)頂部，從而將進入筒的化學反應物運輸至立管120頂部并運輸出立管120之外，然后至催化劑床的頂部，它們通過重力滲透經過催化劑床，或由反應物進料的壓力推進經過催化劑床。為了均等地將輸入的反應物進料跨催化劑床頂部散布并防止催化劑粒料和細粉回流入立管120，可以將立管120的上端裝備倒錐形篩124，使得化學反應物離開立管120頂部并通過倒錐形篩124跨催化劑床的頂部散布。備選地，立管120的上端可以是封閉的并且圍繞立管上端周長鉆成的孔陣列126提供流體出口，使得化學反應物均等地跨催化劑床頂部散布。在后一實施方案中，孔陣列126有利地被網眼(為了清楚，未顯示)圍繞，使得反應物可以離開立管，但催化劑粒料或顆粒不能進入和堵塞它。通過催化劑床后，化學反應物反應并轉化為化學產物，其隨后聚集在筒底座106的上表面上，并且通過向下穿過筒底的出口孔116而離開筒。如果需要，隨后進一步收集化學產物并且加工。圖4是轉化器容器底部200的詳細橫截面，催化劑筒100坐落于其中。顯示了，入口管207的上部具有合適的直徑，以當催化劑筒放置在在入口管207的肩部207b上時，所述上部適合于配合進入催化劑筒的立管入口孔120a。底部200具有內部空間200a(其可以是半球形的或橢圓形的)和用于移除反應產物的出口孔208。入口管207設置有連接法蘭207c(其可以螺栓固定到下部200的下表面上)和入口法蘭207a(用于連接至外部入口管道(未示出))。實施例將自燃催化劑的前體裝載入根據本技術的催化劑筒并且用活化氣體在升高的溫度進行活化約4至8天。在將所述催化劑活化后，在氣體氣氛下冷卻，用氮吹掃，并且如果需要，儲存在容器中直到需要時。然后將活化的催化劑筒移動并裝載入反應容器中用于進行化學反應，并且化學反應開始，直到所述催化劑失去活性。在催化劑變得失去活性后，可以將其用以不同的可移動筒提供的新本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于化學反應器的催化劑筒(100)，所述催化劑筒(100)包含：圓柱形外殼(110)，所述圓柱形外殼(110)具有頂端(105)和底座(106)；一個或多個在所述底座中的出口孔(116)；立管(120)，所述立管(120)具有位于所述底座中的入口孔(120a)，并且具有稍小于所述圓柱形外殼的高度的上端；和安置在所述外殼內的催化劑。

【技術特征摘要】
2014.09.12 US 62/050,0061.一種用于化學反應器的催化劑筒(100)，所述催化劑筒(100)包含：
圓柱形外殼(110)，所述圓柱形外殼(110)具有頂端(105)和底座(106)；
一個或多個在所述底座中的出口孔(116)；
立管(120)，所述立管(120)具有位于所述底座中的入口孔(120a)，并且具有稍小于所述圓柱形外殼的高度的上端；和
安置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙增勛，邁克爾·C·奎因三世，約翰·J·奧斯特麥爾，道格拉斯·J·里斯特勒，
申請(專利權)人：因溫斯特技術公司，
類型：新型
國別省市：瑞士;CH