这些颗粒装填到长度大于10米的管中面临的主要问题之一是如果无任何预防 措施地让它们简单自由下落(这是用于进行致密装填的现有技术中的解决方案之一)，它们 有破碎的风险。通常公认的是，来自1米落差的颗粒破碎风险相当高。
[0041] 另一些问题与环形催化剂空间的固有几何结构有关，其阻碍传统装填系统的通 过。
[0042] 在本发明的上下文中时常必须考虑在环形区（4)的上部穿过外管（6)以提供反应 流出物的完全畅通出口的内管（5)。
[0043] 最后，如现有技术中所示，当管的直径与粒子的主要尺寸之间的比率小于8 (这是 本发明上下文中的常见情况）时，因为环形空间的典型宽度（50毫米）等于催化剂粒子的典 型直径的大约4倍，形成空穴的风险提高。
[0044] 装填装置还必须考虑的一个重要限制在于，由于逐管或以有限的由两个或三个 管构成的组进行装填，其对工业规模的应用而言必须足够快，因为旨在每小时生产大约 100, 000 Nm3 H2的蒸汽重整反应器具有大约200至350个嵌套管。
[0045] 本发明描述了借助与粒子下落反向的气流，通常空气流装填嵌套管的系统，所述 气流因此减慢所述粒子的下落并由此防止它们破碎，并可以均匀无阻地装填。
[0046] 所涉颗粒下落的终极速度为大约14米/秒。为防止颗粒破碎，颗粒必须以小于3 米/秒，优选小于2米/秒的速度下落。
[0047] 气流速度必须为11米/秒至13米/秒以减缓粒子下落。在环形空间（4)中获得 这样的速度要求引入相当高的气体流量。由直径通常为30毫米至50毫米的内管（5)引入 这样的流量会在这种管内生成太高的速度并且也会造成声速流。
[0048] 在本发明中，分两部分获得充分减慢粒子所需的气体流量；由嵌套管的内管（5) 引入减慢粒子所需的流量的恒定部分，由在形成中的粒子床上方50毫米至100毫米距离的 挠性可拆卸管（7)引入剩余部分。
[0049] 内管内的流量（Ila)使其在环形空间（4)中生成比催化剂颗粒的最小流化速度 (其为3至4米/秒)更低的速度，以使形成中的粒子床保持固定床状态，但又带走在装填过 程中可能生成的细粒。剩余部分的气体流量（Ilb)由可拆卸挠性管（7)引入，其直径为环 形空间的宽度(在外管的内径变化的管中，为环形空间的最小宽度）的〇. 5至0. 9倍不等。
[0050] 环形空间（4)中在气体流向上的粒子床下游的速度一一由可拆卸管（7)和内管 (5)引入的流量之和计算一一必须比下落的终极速度(对蒸汽重整中传统使用的颗粒而言 为大约13-14米/秒)小2米/秒至4米/秒，以确保有效减慢粒子而不造成颗粒朝气流方 向升起。随着在环形区（4)中形成粒子床，逐渐上提挠性可拆卸管（7)。
[0051] 借助进料斗（1)和振动输送机或传送带（2)经由嵌套管的环形区（4)中的上部开 口进行散装装填。在振动输送机（2)和嵌套管之间，使用弹性联轴器（3)传送催化剂，同时 防止振动传递到管。用于加载固体的系统(进料斗（1)、振动输送机或传送带（2)和弹性联 轴器（3))必须封闭和气密以防止气体经该加载装置逸出。还必须确保通往环形空间（4) 的入口气密（8)。
[0052] 离开嵌套管的载有细粒的空气流经过过滤器（9)，其可以留下粉尘并排出洁净气 体（12)〇
[0053] 密封件一起确保该气体只经过过滤系统（9)。
[0054] 通过由挠性可拆卸管（7)引入的气体流量的变化应对环形区（4)横截面的变化。 由内管（5)引入的气体流量通常保持恒定。
[0055] 本发明的实施例 在由外径42毫米且内径32. 2毫米的内管（5)和内径128. 1毫米的外管（6)构成的1 米高的实验柱中用本发明的装置进行装填试验。
[0056] 待装填的固体粒子为1. 5厘米高和0. 8厘米直径的小圆柱体形状。
[0057] 经由环形空间引入内径30毫米的可拆卸挠性管（7)并与床表面保持50厘米的距 离。该装置以0.3米/分钟的速度不断上提。
[0058] 由内管（5)引入0.0345立方米/秒的空气流量，这相当于42. 4米/秒的在内管 内的速度。
[0059] 由可拆卸管（7)引入0. 0897立方米/秒的流量，这相当于127米/秒在可拆卸管 内的速度。总共〇. 1242立方米/秒的流量经过环形空间（4)的空置部分，以生成10. 8米 /秒的速度。
[0060] 已测得粒子下落的终极速度为13. 8米/秒，粒子以3米/秒的速度下落。
[0061] 由内管（5)引入的经过固定床的流量（0.0345立方米/秒）在环形空间⑷中生 成3米/秒的上行速度，其小于最小流化速度(估计为3. 76米/秒)，但足以带走细粒。
[0062] 一旦该床已装填好，以130 Nm3/h的空气流量测量ΔΡ。
[0063] 在卸料后，从批料中分离出破碎的粒子。破碎率非常低，大约0. 5%。
[0064] 装填结果显示在下表1中。
[0065] 用这种系统获得的装填非常令人满意，在荷载损失方面具有极好的可再现性(与 平均值的偏差小于± 3%)。
[0066] 装填时间为3至4分钟/米，这相当于12米管最多48分钟(在大约320千克/小 时的固体流量下)。
[0067] 装填密度为968千克/立方米，这在所有装填中可再现。
[0068] 表1:在1米模型上用气动系统装填的结果。
【主权项】
1. 特别适用于由封装在壳体中的多个嵌套管构成的蒸汽重整反应器-交换器的用于 致密装填催化剂的装置，所述催化剂床由占据位于内管（5)与外管（6)之间的至少一部分 环形空间（4)的粒子构成，这两个管一起构成嵌套管，所述环形空间（4)的宽度为40毫米 至80毫米，且其高度为10至20米，所述催化剂粒子为具有大约10毫米至20毫米的高度 和大约5毫米至20毫米的直径的圆柱体形状，所述装置由如下构成： _可拆卸挠性管（7)，其进入环形区（4)内并与形成中的床的表面保持150毫米至200 毫米的距离，所述管引入70%至85%的大部分必要气体流量，剩余部分由内管（5)引入，所 述挠性可拆卸管（7)的直径为环形空间（4)的宽度(在外管（6)的内径变化的情况下，为环 形空间（4)的最小宽度）的0? 5至0? 9倍， _所述可拆卸管（7)盘绕在位于要装填的管外的收线机（10)周围，且催化剂粒子装 在： -中央进料斗（1)中，其可以将粒子递送到向环形空间（4)供料的传送带或振动输送 机（2)上，所述供料使用： -漏斗（3)，粒子经其流入环形空间（4)的内部。
2. 根据权利要求1的适用于具有嵌套管的反应器的用于致密装填催化剂的装置，其中 可拆卸管（7)在其末端可配有在出口截面封闭但可让气体经由排列成一排或多排的一系 列侧孔离开的尾端件，所述孔的直径为10至15毫米，孔排之间的间距为15至30毫米，各 排包含3至8个孔。
3. 使用根据权利要求1的装置装填催化剂的方法，其特征在于下述一系列步骤： _挠性可拆卸管（7)最初盘绕在外部收线机（10)上，进料斗（1)装有固体， -将挠性可拆卸管（7)经环形区（4)的上部逐渐引入环形区（4)直至其底端距离管底 部50厘米至100厘米， -由中心管（5)引入恒定气体流量，其相当于0.1米/秒至催化剂颗粒的最小流化速 度(对蒸汽重整中传统使用的催化剂而言为3至4米/秒）的在环形空间中的速度，由可拆 卸管（7)引入另一气体流量，这两个流量的总和相当于8米/秒至14米/秒的在环形空间 中的速度，这仍低于粒子下落的终极速度， -以一种方式启动传送带或振动输送机（2)以供应250千克/小时至500千克/小时 的固体流量，所述固体使用漏斗（3)引入环形区（4)中， _随着环形区⑷装填，以一种方式使用外部收线机（10)从环形区⑷中上提挠性可 拆卸管（7)以保持与逐渐建立的床表面的恒定距离，所述距离始终为50厘米至100厘米， -挠性可拆卸管（7)以0. 2米/分钟至0. 4米/分钟的等于管装填速度的速度卷起， -一旦所述嵌套管已装满且所述装填系统已卷起，移动挠性可拆卸管（7)以装填下一 个管。
4. 根据权利要求2的催化剂装填方法，其中所用气体是空气或氮气。
【专利摘要】本发明涉及用于将催化剂致密和均匀装填到蒸汽重整反应器中所用的嵌套管的环形空间中的装置和方法，所述装置为气动类型并使用可拆卸的气体进料管。
【IPC分类】B01J8-00, B01J8-06
【公开号】CN104736230
【申请号】CN201380054382
【发明人】E.桑, R.博蒙, C.布瓦耶, D.格内
【申请人】Ifp 新能源公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年9月24日
【公告号】CA2884953A1, EP2908934A1, US20150258518, WO2014060671A1