用于化学反应器的催化剂筒的制作方法
【技术领域】
[0001]本装置用于包含催化剂的用于化学反应器的筒，所述筒可以作为带有新鲜的或再生的催化剂的单元替换。
【背景技术】
[0002]—些化学反应需要使用非常不稳定的催化剂，比如自燃催化剂，其不能以常规方法装入反应器中。例如，一些催化剂的反应性使得它们在置于反应器流中之前必须保持密封在惰性气氛中。
[0003]希望的是具有一种用于将这种活性催化剂转移至反应器，而不需要将包含的催化剂与周围空气接触的系统。还将有利的是具有一种系统，其中将催化剂装载入反应器和从反应器中卸载可以比常规反应器系统以更短的时期完成。
[0004]很少的现有技术专利致力于处理这些需求。例如，Dewdney等人的美国专利号3,986，985公开了，熔融并固化的含有至少96.5%的具有1.2:1至1.4:1的氧/铁原子比的氧化铁的氧化铁催化剂通过在氢中加热被活化并用于有机化合物的氢化，尤其是己二腈向六亚甲基二胺的氢化。该专利建议了，可以将催化剂容纳在筒中，所述筒可以被单独转移至反应器，但没有公开或提示所述筒或反应器的任何设计。
[0005]Schirmer等人的美国专利号7，638，039公开了对在反应器内的催化剂的原位替换。在一个实施方案中，所述装置包括在催化反应器中原位替换催化剂体的方法，所述方法包括从催化反应器内催化层的至少一个模块化部分原位移除催化剂体并且用包含催化功能的替换体原位替换移除的催化剂体，其中所述层内总催化剂体的至少10%被替换。然而，Shirmer等人没有公开最初如何用不稳定的催化剂，比如必须在惰性气体下保持的催化剂装载反应器。
[0006]本申请公开了一种在避免与周围空气接触的密封条件下包含催化剂的筒，其可容易和快速地转移至化学反应器中。
【实用新型内容】
[0007]在一个方面，所述装置属于一种用于化学反应器的催化剂筒100，其包括:圆柱形外壳110，所述圆柱形外壳110具有顶端105和底座106;—个或多个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圆柱形外壳的高度的上端;和安置在所述外壳内的催化剂。
[0008]在优选的实施方案中，所述立管120和其入口孔120a位于所述筒的中央。
[0009]在一个实施方案中，所述筒可以具有围绕所述立管120的所述上端的倒锥形筛124，或备选地，立管120的所述上端的一部分具有穿过所述管钻得的、被网眼围绕的孔阵列126。
[0010]在另一个实施方案中，所述筒具有多个连接在其上表面上的吊环155。
【附图说明】
[0011]根据在此仅作为说明并参考附图给出的用于化学反应器的催化剂筒的详述，申请人在本文中公开的内容的更多的细节和优势将变得清楚，在附图中:
[0012]图1是本实用新型的装置的催化剂筒的平面图；
[0013]图2是本实用新型的装置的催化剂筒的侧视图；
[0014]图3是图2的催化剂筒沿线3-3的剖视图；并且
[0015]图4是含有催化剂筒的转化器容器的底部的详细横截面视图。
【具体实施方式】
[0016]本文所述的是一种容纳催化剂尤其是不稳定的催化剂的用于插入化学反应器的筒。在一些化学反应中，经常为粒料或颗粒等形式的催化剂当活化时非常不稳定，并且甚至可能自燃，必须将整个催化剂床覆盖在非反应性气体如氮中，或其它这样的气体如惰性气体中。
[0017]当需要这种催化剂时，装载和卸载反应器可能非常危险，因为必须避免与周围空气的接触。因此，这种催化剂不能仅以常规方式倒入催化剂床中，而是如上文所述，在装载和卸载操作期间必须用非反应性气体覆盖。此外，以常规方式装载和卸载这种催化剂非常耗时，尤其是对于在使用前需要活化的催化剂而言。在这种情况下，在常规反应器中使用这种催化剂需要在当场活化，其可能导致在改变催化剂时数周的延迟。
[0018]申请人开发了一种独特的系统，用于通过使用筒，将这种不稳定的催化剂运输和转移至、运输和转移入以及运输和转移出化学反应器，所述筒填充有在其化学活化之前的催化剂(催化剂前体)，并且在催化剂活化、运输和插入反应器过程中相对周围空气密封。
[0019]现在将更具体地描述附图中描述的实施方案中的装置。
[0020]图1是本实用新型的装置的催化剂筒100的平面图，所述催化剂筒100具有圆柱形外壳110，所述圆柱形外壳110具有顶端105，底座106，所述底座106被用于输入化学反应物的中央立管(未显示)的下端的入口孔120a和一个以上用于化学产物的出口孔116穿孔。化学反应完全在筒100中发生，可以容易地将周围空气排除在其外。
[0021]图2是图1结构的侧视图。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 (图4)，通过所述入口管207，化学反应物进料至反应器筒100中。催化剂筒100的顶端105设置有多个连接于其上表面的吊环155，便于用高架起重机提起筒100，将其放入反应器容纳容器或转化器中以及将其从反应器容纳容器或转化器移出。所述筒可以基本上是圆柱形，具有0.1至10米(m)，如0.2至5m，或甚至0.5至2m的外径，和I至20m，如1.5至10m，或甚至0.5至5m，并且优选0.2至3m的长度。
[0022]图3是图2沿线3-3的剖视图，表明催化剂筒的内部结构。立管120的上端延伸接近筒的顶部，如筒顶部的约10%以内，或甚至筒顶部的约5%以内，并且高于催化剂床(为了清楚，未显示)顶部，从而将进入筒的化学反应物运输至立管120顶部并运输出立管120之外，然后至催化剂床的顶部，它们通过重力渗透经过催化剂床，或由反应物进料的压力推进经过催化剂床。为了均等地将输入的反应物进料跨催化剂床顶部散布并防止催化剂粒料和细粉回流入立管120，可以将立管120的上端装备倒锥形筛124，使得化学反应物离开立管120顶部并通过倒锥形筛124跨催化剂床的顶部散布。备选地，立管120的上端可以是封闭的并且围绕立管上端周长钻成的孔阵列126提供流体出口，使得化学反应物均等地跨催化剂床顶部散布。在后一实施方案中，孔阵列126有利地被网眼(为了清楚，未显示)围绕，使得反应物可以离开立管，但催化剂粒料或颗粒不能进入和堵塞它。
[0023]通过催化剂床后，化学反应物反应并转化为化学产物，其随后聚集在筒底座106的上表面上，并且通过向下穿过筒底的出口孔116而离开筒。如果需要，随后进一步收集化学产物并且加工。
[0024]图4是转化器容器底部200的详细横截面，催化剂筒100坐落于其中。显示了，入口管207的上部具有合适的直径，以当催化剂筒放置在在入口管207的肩部207b上时，所述上部适合于配合进入催化剂筒的立管入口孔120a。底部200具有内部空间200a(其可以是半球形的或椭圆形的)和用于移除反应产物的出口孔208。入口管207设置有连接法兰207c(其可以螺栓固定到下部200的下表面上)和入口法兰207a(用于连接至外部入口管道(未示出))。
实施例
[0025]将自燃催化剂的前体装载入根据本实用新型的催化剂筒并且用活化气体在升高的温度进行活化约4至8天。在将所述催化剂活化后，在气体气氛下冷却，用氮吹扫，并且如果需要，储存在容器中直到需要时。然后将活化的催化剂筒移动并装载入反应容器中用于进行化学反应，并且化学反应开始，直到所述催化剂失去活性。在催化剂变得失去活性后，可以将其用以不同的可移动筒提供的新鲜的活化的催化剂替代，并且随后将所述失去活性的催化剂筒移入钝化容器，其中将所述失去活性的催化剂用控制量的另一种气体随时间钝化，以使得所述催化剂至少较不自燃，或不自燃。更换反应器中活化的催化剂和筒的周转时间总共约2天或更少，导致催化反应过程的快速重新开始。
[0026]比较实施例
[0027]将自燃催化剂的前体装载入常规反应容器中并且用活化气体在升高的温度进行活化约4至8天。在将所述催化剂活化后，将其在气体气氛下冷却。化学反应开始，直到所述催化剂失去活性。当催化剂变为失去活性时，将其用控制量的另一种气体随时间钝化，从而使得所述催化剂至少较不自燃，或不自燃，这之后，将其从反应容器移出并且用新鲜催化剂前体代替。在化学反应可以重新开始之前，钝化失去活性的催化剂、从反应器卸载钝化的催化剂、将反应器重新填装新鲜催化剂前体，以及活化所述催化剂所需的时间范围可以从14到21天，导致显著的与每次催化剂更换相关的停机时间。
[0028]尽管通过参考特定实施方案描述和说明本实用新型的装置，本领域普通技术人员将理解，所述装置本身适于并不必须在本文所述的变型。那么，因此，为了确定本实用新型的装置的真正范围，仅应该参考对所附权利要求。
【主权项】
1.一种用于化学反应器的催化剂筒(100)，所述催化剂筒(100)包含: 圆柱形外壳(I 10)，所述圆柱形外壳(I 10)具有顶端(105)和底座(106); 一个或多个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圆柱形外壳的高度的上端;和安置在所述外壳内的催化剂。2.权利要求1所述的筒，其中所述立管(120)和其入口孔(120a)位于所述筒的中央。3.权利要求1所述的筒，所述筒还包含穿过所述立管(120)的所述上端的一部分钻得的并且被网眼围绕的孔阵列(126)。4.权利要求3所述的筒，所述筒还包含围绕所述立管(120)的所述上端的倒锥形筛(124)05.权利要求1所述的筒，所述筒还包含多个连接在所述催化剂筒的上表面上的吊环(155)0
【专利摘要】一种用于化学反应器的催化剂筒100，其包括：圆柱形外壳110，所述圆柱形外壳具有顶端105和底座106；一个或多个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圆柱形外壳的高度的上端；和安置在所述外壳内的催化剂。
【IPC分类】B01J8/02
【公开号】CN205340762
【申请号】CN201520711002
【发明人】赵增勋, 迈克尔·C·奎因三世, 约翰·J·奥斯特麦尔, 道格拉斯·J·里斯特勒
【申请人】因温斯特技术公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年9月14日