专利名称：固体催化剂的装填方法
技术领域：
本发明涉及一种固体催化剂的装填方法，尤其涉及一种在固定床多管反应器中装填气相氟化固体催化剂的装填方法。
背景技术：
在固定床多管反应器中装填固体催化剂的已知方法通常为从反应管的上部装入催化剂并使催化剂落下进行装填。装入的催化剂在下落时产生物理冲击使催化剂破裂或粉末化，每根反应管装填催化剂的破裂或粉末化程度不同，造成装填密度不同，另外催化剂装填所用时间不同，也会产生装填密度不同，装填时间长催化剂的装填密度大，装填时间短则催化剂的装填密度小。因此，传统的装填方法使催化剂颗粒在反应器的不同反应管中分布不均匀，造成反应器的各反应管的压降不同。
为了解决传统的装填方法的不足，中国专利CN1697685A报导了一种催化剂装填前先筛选催化剂除去破裂催化剂的装填方法。中国专利CN1607032A报导了一种在反应管中插入链式物质防止催化剂破裂或粉末化的装填方法。中国专利CN1050775C报导了一种通过控制催化剂颗粒流量和装填时间使装填均匀的催化剂装填方法。中国专利CN1634756A和CN2741647Y报导了使用催化剂装填机装填催化剂的方法。
目前已知的气相氟化催化剂主要是铬基催化剂，如氧化铬、氟化铬、氟化的氧化铬、负载于活性炭、氟化铝、氟化镁上的氧化铬、以及添加多种金属(如Zn、Co、Ni、Ge、In，等)的氧化铬等，其中氟化的氧化铬和负载于氟化铝的氧化铬催化剂应用最为广泛，但是氧化铬、氟化铬以及氟化铝成型后机械强度较差。装填之前的移动、运输和处理过程中的振动或碰撞，使得氟化催化剂产生粉末化和破裂。而且在催化剂的装填过程中，很难避免在移动、运输和处理过程中的振动或碰撞产生催化剂粉末化或破裂进入各反应管。
上述催化剂装填方法主要适用于机械强度高的固体催化剂，采用已知的催化剂装填方法装填氟化催化剂时，由于下落过程中的物理碰撞易造成氟化催化剂粉末化或破裂，导致各反应管的压降偏差较大，且反应管催化剂重装率较高，导致大量的催化剂浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适宜装填氟化催化剂的，装填后反应管的压降偏差小的，反应管催化剂重装率低的固体催化剂的装填方法。
为实现本发明目的，本发明的构思从固定床多管反应器上部装填成型的催化剂或负载的催化剂时，催化剂的下降速率及物理冲击是造成催化剂的粉末化和破裂的原因，为了减少催化剂的粉末化和破裂，本发明采用从反应管下部向反应管中通入流速一定的气体减缓催化剂的下降速率及物理冲击，可除去装填时因物理冲击产生的催化剂粉末，达到催化剂粉末化和破裂的最小化，也可以减少堵塞和桥架现象。另外本发明采用少量多次的装填催化剂，每次每根反应管的催化剂装填高度为1m～1.5m，依次装填全部固定床多管反应器的反应管后，再进行下一轮催化剂装填，可以有效消除由于催化剂装填时间不同而造成各反应管的压降不同。本发明在各反应管上部预留出高度为10cm～30cm的空间，并根据装填催化剂后的各反应管的压降情况，在各反应管上部预留空间装填直径为正常催化剂直径0.4～0.7的破裂催化剂，调节各反应管的压降，达到减小了装填催化剂后各反应管的压降偏差的目的。
本发明提供一种固体催化剂的装填方法，包括以下步骤(1)筛选催化剂，除去破裂或粉末化的催化剂，收集直径为正常催化剂直径0.4～0.7倍的破裂催化剂备用；(2)从反应管下口向反应管中通入气体，向反应管中装填步骤(1)得到的正常催化剂，每次催化剂的装填高度为1m～1.5m，依次装填全部固定床多管反应器的反应管后，再进行下一轮装填，并在各反应管上部预留出10cm～30cm的高度；(3)催化剂装填完后，选取反应管总数的0.5％～5％反应管测量其压降，并计算出反应管平均压降，控制各反应管装填催化剂后的压降为反应管平均压降值的±10％范围之内，对于低于平均压降值的反应管，向其上部预留的10cm～30cm的高度装填步骤(1)收集的破裂催化剂调节压降；对于高于平均压降值的反应管，则取出催化剂并按步骤(2)重新装填。
催化剂装填时，从反应管下部通入气体以降低催化剂的下降速率，出于安全考虑，本发明通过反应管的优选气体为空气，气体流量为5L/h～10L/h。
本发明在催化剂装填后从全部反应管中随机选取0.5％～5％，优选1％～2％的反应管，测量其压降，并计算平均压降。压降测量可通过如下方法进行将流速恒定的气体通过反应管，同时测量其压降。流过反应管的气体的量没有特别限制，优选与反应过程稳态时实际流过的气体量。出于安全考虑，通过反应管的气体优选空气。
本发明对于低于平均压降的反应管，装填直径为原催化剂直径0.4～0.7，优选0.5～0.6倍的破裂催化剂调节压降，将压降调节至反应管平均压降的±10％，优选±5％范围之内。对于压降高于反应管平均压降10％的反应管，则取出并重新装填催化剂。反应管中的催化剂可通过从反应管的下部拆除催化剂托架并使催化剂落下而取出，也可采用真空从反应管上部取出。
本发明中，固定床多管反应器是常用的且没有特别的限制，可为绝热反应器，也可为等温反应器。固定床多管反应器的反应管长度为2m～6m，内径为25mm～50mm。
本发明对催化剂的形式(形状、尺寸)没有特别的限制，且对催化剂的成型方法也没有特别的限制，可以使用挤压成型方法或压片成型方法的成型的催化剂。另外，也可使用负载型催化剂。催化剂的形状可以是任何形状，如球形、圆柱形等。
本发明尤其适用于机械强度较低的气相氟化催化剂，如氧化铬、氟化铬、氟化的氧化铬、氟化铝、氟化的氧化铝、负载于活性炭、氟化铝、氟化镁上的氧化铬、以及含有多种金属(如Zn、Co、Ni、Ge、In等)的氧化铬等已知具有催化氟化活性的催化剂。也适用于其它类型的催化剂。
本发明的催化剂装填方法既可以采用人工手动装填，也可以采用装填机自动装填。装填机自动装填催化剂可以有效地控制催化剂的装填速率和装填时间，催化剂在反应管中分布均匀，因此，优选装填机自动装填。
本发明可以有效地降低反应管装填催化剂过程中催化剂的粉末化和破裂，适合于机械强度较差的气相氟化催化剂的装填，各反应管装填催化剂后的压降可控制在反应管平均压降值的±10％范围之内，需重新装填催化剂的反应管为反应管总数的5％～10％。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1先将压片成型氧化铬催化剂进行筛选，除去运输过程中产生的粉末，并收集直径为正常催化剂直径0.5～0.6的破裂催化剂待用。按装填密度为0.8kg/L计算每根反应管的催化剂装填量，分3轮向具有3195根高4m、内径为45mm反应管的固定床多管反应器中人工手动装填催化剂，并在反应管上部留出20cm的高度用于调节压降。装填时，在反应管下部通入流量为5L/h的空气，降低催化剂的下降速率，每次装填催化剂的高度约1.25m，装填完全部反应管后再进行下一轮装填。装填完所有催化剂后，随机抽取50根反应管测量其压降，平均压降为50kPa。对压降低于45kPa的反应管添加直径为正常催化剂直径0.5～0.6的破裂催化剂调节压降，对压降高于55kPa的反应管采用真空系统从上部将催化剂抽出并重新装填。控制装填催化剂后各反应管的压降在平均压降的±10％范围之内，重新装填催化剂的反应管共为207根，占固定床多管反应器反应管总数的6.5％。
实施例2与实施例1相同的操作，所不同的是将人工装填改为装填机自动装填，装填机每次可同时装填6根反应管。此时，反应管的平均压降为45kPa，各反应管装填催化剂后的压降在反应管平均压降的±10％范围之内，需重新装填催化剂的反应管为152根，占固定床多管反应器反应管总数的4.8％。
权利要求
1.一种固体催化剂的装填方法，包括以下步骤(1)筛选催化剂，除去破裂或粉末化的催化剂，收集直径为正常催化剂直径0.4～0.7倍的破裂催化剂备用；(2)从反应管下口向反应管中通入气体，向反应管中装填步骤(1)得到的正常催化剂，每次催化剂的装填高度为1m～1.5m，依次装填全部固定床多管反应器的反应管后，再进行下一轮装填，并在各反应管上部预留出10cm～30cm的高度；(3)催化剂装填完后，选取反应管总数的0.5％～5％反应管测量其压降，并计算出反应管平均压降，控制各反应管装填催化剂后的压降为反应管平均压降值的±10％范围之内，对于低于平均压降值的反应管，向其上部预留的10cm～30cm的高度装填步骤(1)收集的破裂催化剂调节压降；对于高于平均压降值的反应管，则取出催化剂并按步骤(2)重新装填。
2.根据权利要求1所述的固体催化剂的装填方法，其特征是步骤(2)所述的气体为空气，流量为5L/h～10L/h。
3.根据权利要求1所述的固体催化剂的装填方法，其特征是步骤(2)所述的反应管的高度为2m～6m，内径为25mm～50mm。
全文摘要
本发明公开一种固体催化剂的装填方法，包括以下步骤(1)筛选催化剂，除去破裂或粉末化的催化剂，收集直径为正常催化剂直径0.4～0.7倍的破裂催化剂；(2)从反应管下口向反应管中通入气体，向反应管中装填步骤(1)筛选后的正常催化剂，每轮催化剂的装填高度为1～1.5m，全部反应管装填完后再进行下一轮装填，并在各反应管上部预留出10～30cm的高度；(3)催化剂装填完后，选取0.5～5％的反应管测量其压降并计算平均压降，对于低于平均压降的反应管，向其上部预留的10～30cm的高度装填步骤(1)收集的破裂催化剂调节压降；对于高于平均压降的反应管，则取出催化剂并按步骤(2)重新装填。本发明主要应用于在固定床多管反应器中装填机械强度不高的气相氟化催化剂。
文档编号B01J8/06GK101073759SQ200710090538
公开日2007年11月21日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者张伟, 吕剑, 寇联岗, 石磊, 王博, 崔文华 申请人:西安近代化学研究所