插入物插入催化反应器的通道内的制作方法
【专利摘要】一种自动插入设备（30），其用于将至少一个插入物（20）插入多个反应器通道（17）中的每个中。该设备包括：用于在进给位置处支撑匣盒（38）的装置（57），所述匣盒保持多个插入物（20）；运输机构（50），所述运输机构限定至少两个支撑通道（60），所述至少两个支撑通道每个都构造成保持单个插入物（20）；用于在与进给位置相邻的输入位置与输出位置（52）之间重复地运输每个支撑通道（60）的装置；和用于将一个插入物（20）从在进给位置处的匣盒（38）进给到在输入位置处的运输机构（50）的支撑通道（60）中的装置。该设备还包括：转移机构（56），所述转移机构用于将插入物（20）推入反应器通道（17）中；和对准机构（32，34），所述对准机构确保正被插入的插入物与反应器通道对准。转移机构（56）与输出位置相邻。运输机构（50）可以是转鼓。
【专利说明】插入物插入催化反应器的通道内
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将插入物插入催化反应器的通道内的改进的设备和方法。这样的插入物可以携带催化材料。
【背景技术】
[0002]催化反应器提供这样的环境，S卩，在所述环境中可以使用催化剂提高化学反应的速度和效率。许多不同类型的反应可以被催化，例如，燃烧、蒸汽甲烷重整和费托合成；这些反应可以全部在气液转化过程中使用。对于GTL转化过程，已知有不同类型的催化反应器，例如，浆床反应器、固定床反应器和紧凑型反应器。紧凑型反应器包括多个通道，所述多个通道延伸通过反应器块，以便提供较大的表面积以用于在不同容积的反应器内的热交换。在紧凑型反应器中，催化剂设置在表面上，并且使反应物与该表面接触。具有催化材料的通道的涂层壁是可行的，但是为了将与催化剂接触的反应物的体积最大化，通道将必须是非常小的。因此，已经建议催化剂可以安装到一个或多个金属结构上，所述金属结构因此可以称为携带催化剂的插入物，所述一个或多个金属结构被引入到反应器通道中的每个中。每个插入物都可以具有与供插入的通道基本相同的长度。
[0003]例如，这种插入物可以是蜂巢结构、翅片结构，或可以包括一个或多个波纹箔。这样的插入物提供较大的表面积以用于在小容积内的催化剂，并且插入物可以具有足够高的空隙度，所述足够高的空隙度不过度阻碍反应体流过通道。另外，如果在使用期间具有会耗尽催化剂的风险，则总体上可以通过简单地替换催化剂插入物而容易地增加反应器的有效寿命。
[0004]较大的反应器可以限定几千个反应器通道，导致插入物的插入将会是耗时的。还必须小心地执行插入以避免损坏插入物和避免阻塞流动通道的风险。这会是有问题的，这是因为插入物的横截面积通常仅略小于通道自身的横截面积，以便将反应体可能绕开插入物的程度最小化。此外，陶瓷涂覆的插入物是高磨损性的，并且因此难以搬运。因为制造公差，不可避免地具有会在插入期间卡住插入物的风险，并且用于插入插入物的自动系统应当能够解决该问题。
[0005]在W02010/046700 (CompactGTL公司)中说明了一种用于将催化剂支撑件插入反应通道中的设备，但是将期望的是这样的设备，即，所述设备可以更加迅速地操作并且更加可靠地处理任何卡住的插入物。
【发明内容】
[0006]根据本发明，提供一种用于将至少一个插入物插入多个反应器通道中的每个中的插入设备，所述设备包括:
[0007]用于将匣盒支撑在进给位置处的装置，所述匣盒构造成布置多个插入物；
[0008]运输机构，所述运输机构限定至少两个支撑通道和用于在与进给位置相邻的输入位置与输出位置之间重复地运输每个支撑通道的装置，所述至少两个支撑通道每个都构造成保持单个插入物；
[0009]进给机构，所述进给机构将一个插入物从在进给位置处的匣盒进给到在输入位置处的运输机构的支撑通道中；
[0010]转移机构，所述转移机构用于将插入物从运输机构的输出位置转移到反应器通道中；和
[0011]对准机构，所述对准机构确保正转移到反应器通道中的插入物与反应器通道对准。
[0012]运输机构可以限定多个支撑通道，所述多个支撑通道布置成穿过介于输入位置与输出位置之间的至少一个中间位置，并且所述多个支撑通道布置成使得保持插入物的支撑通道在相继的位置之间步进运动。
[0013]运输机构将输入位置与输出位置分离，并且从而随着插入物可以在与插入物插入反应器通道中同时地进给到支撑通道之一中，使更加迅速的操作是可行的。如果运输机构限定多个穿过这样的中间位置的支撑通道，则借助在每个中间位置处的插入物提供缓冲，所述缓冲抵抗在输入位置处提供插入物时的任何延迟；例如，当空匣盒用满匣盒替换时，执行该替换所耗费的时间不必影响插入处理，因此运输机构可以被致动成在不停止的情况下通过多个步骤向前运动，直到下一个插入物到达输出位置为止。
[0014]本发明可应用于任何这样的反应器块，S卩，在所述反应器块中具有待插入有插入物的多个反应通道，所述插入物例如是携带催化剂的插入物。反应器块自身可以包括堆叠的板。例如，第一流动通道和第二流动通道可以由相应的板中的槽限定，板被堆叠起来并且继而被粘合在一起。或者，流动通道可以由薄金属片限定，所述薄金属片是堞形的并且与平片交替地堆叠；流动通道的边缘可以由密封条限定。第一流动通道和第二流动通道的性质将依赖于待在反应器块中发生的一个或多个反应。例如，用于放热化学反应的通道可以与用于吸热反应的通道交替地布置在堆栈中；在该情况下，适当的催化剂将必须插入每个通道中。例如，放热反应可以是燃烧反应，并且吸热反应可以是蒸汽甲烷重整。在其它情况下，用于化学反应的通道(第一通道)可以与用于诸如冷却剂的传热介质的通道交替地布置在堆栈中。在该情况下，催化剂插入物将仅要求处于第一通道中。例如，第一通道可以用于执行费托反应，并且传热介质在该情况下将是冷却剂。
[0015]在一个实施例中，运输机构包括转动支撑结构，所述转动支撑结构具有转动轴线并且限定多个支撑通道，所述多个支撑通道每个都构造成保持单个插入物，支撑通道处于这样的位置，即，该位置使得在横剖面中限定以转动轴线为中心的正多边形。在一个实施例中，在输入位置处的支撑通道与在输出位置处的支撑通道直径地相对。例如，转动轴线可以是水平的，输入位置处于转动轴线上方，并且输出位置处于转动轴线下方。转动支撑结构可以是圆筒形鼓，所述圆筒形鼓具有围绕其周边等距地间隔的八个支撑通道。鼓可以在罩内转动，所述罩确保插入物不能随着鼓转动而从支撑通道掉落出来。支撑通道的尺寸可以选择成确保插入物可以沿着通道容易地滑动，所以例如支撑通道的宽度将优选地是至少
0.2mm，该尺寸大于插入物的宽度。
[0016]该设备可以包括导引元件，所述导引元件用于随着插入物转移到反应通道中而导引插入物的运动。因此，对准机构可以包括用于将导引元件与反应器通道对准的装置。另夕卜，该设备还可以包括用于监测导引元件与反应器通道的对准的装置。用于监测的装置可以是照相机，优选地是数字照相机。这种数字成像装置可以与光源结合。或者，监测装置可以使用激光或超声技术以监测导引元件的对准。
[0017]导引元件可以提供孔口，插入物构造成在使用中穿过所述孔口。孔口可以沿着其长度渐缩，并且/或者包括辊，以便使插入物在穿过导引元件期间被略微压缩。
[0018]匣盒可以限定多个槽或室，其中，每个槽或室的尺寸和构造设定成布置一个插入物。或者，匣盒可以限定单个长形槽，在所述单个长形槽中多个插入物可以位于端部对端部的构造中。会优选的是这样的匣盒，即，所述匣盒具有多个槽，所述多个槽中的每个的尺寸都设定成用于单个插入物，这是由于这样将每个插入物必须被推动以将其插入反应器中的距离最小化。由于插入物可以是高磨损性的，所以既对于插入物上的任何催化剂的一体性而言，也对于匣盒而言，优选的是将每个插入物必须被推动的距离最小化。
[0019]作为另一个可替代方案，如果插入物在插入之前是单个物品的形式，则匣盒可以容纳有堆叠在彼此顶部上的插入物，并且在插入设备的每个操作中，插入物之一从匣盒进给到在输入位置处的支撑通道中。
[0020]转移机构可以包括用于将插入物推入反应器通道中的推动构件。推动构件可以作用在输出位置中的或与输出位置相邻的插入物上。例如，转移机构可以包括线性致动器以使推动构件运动。
[0021]转移机构可以包括其它的用于转移插入物的装置，例如，与插入物接触的一个或多个弹性安装的辊可以转动以使插入物运动。将插入物在运输机构的输出位置处从支撑通道转移出来的初始步骤可以使得插入物从支撑通道掉落出来而进入使其继而转移到反应器通道中的位置中。或者，支撑通道的输出位置可以与反应器通道足够好地对准，使得插入物可以例如通过导引元件从支撑通道被直接推出来而进入反应器通道中。
[0022]转移机构可以布置成将插入物以恒定的插入速度或以在插入进程期间改变的插入速度转移到通道中。例如，随着插入物的前端部转移到反应器通道的开口端部中，插入速度可以是较慢的；一旦插入物的前端部处于反应器通道内，插入速度可以增大。插入速度可以连续地或步进地增大。另外地或可替代地，转移机构可以布置成在插入进程中将变力施加到插入物。尤其，随着插入物在通道内的长度增大，力可以连续地或步进地逐渐增大。
[0023]推动构件可以包括具有端面的推杆，所述端面可以构造成在使用中抵靠插入物。端面可以由弹性塑料制成。插入机构可以包括用于监测施加在插入物上的力的传感器。这能够检测卡住的插入物。
[0024]此外，根据本发明，提供一种用于控制上述插入设备的控制系统，所述控制系统包括:微处理器，所述微处理器构造成从一个或多个传感器接收数据；构造成控制推动构件的致动器；和构造成使设备的至少一部分运动以提供与反应器通道对准的致动器。
[0025]传感器之一可以是压力传感器，其位于推动构件上。传感器之一可以是光学传感器，其构造成确定通道的位置。致动器还可以构造成使设备的至少一部分运动以在催化剂插入物与导引元件之间提供对准。传感器之一可以构造成确认通道具有恰当的尺寸并且不被阻塞。如果识别出通道被阻塞，则控制系统将企图不将插入物插入这种通道中。这将减少设备故障的实例的数量，所述设备故障是由插入物被部分地插入阻塞的或错误尺寸的通道中而导致。另外，控制系统还可以包括用于存储反应器布局信息的装置，其构造成记录来自识别阻塞的通道的传感器的数据。用于存储反应器布局信息的装置可以是存储器，所述存储器关于反应器中的通道状态可以用进一步相关数据更新。
[0026]此外，根据本发明的另一个方面，提供一种用于从反应器通道移除插入物的设备。移除设备可以与上述插入设备相关联，并且如果插入物在已经完全插入之前变得卡住，则所述移除设备被激活。适于移除仅部分插入的插入物的移除设备包括凸轮，所述凸轮在被致动时将插入物的位置固定在导引元件内；这可以与用于从反应器撤回导引元件的装置协力地操作，并且由此从反应器通道撤回插入物。
[0027]可替代的移除设备适于在插入物变得卡住而仅让例如小于20mm或小于IOmm的较短长度伸出的情况下使用，该移除设备包括:固定条，所述固定条在一个端部处具有自攻丝螺钉；和框架，所述框架限定插座以配合插入物的端部，插座具有锥形嘴，并且框架在框架的相对的端部处限定孔口，自攻丝螺钉适于通过孔口延伸以突出在插座内。如果插入物部分地突出，则框架将在螺钉收回的情况下向前运动，使得插入物的端部配合在插座内，并且然后，螺钉将在转动的同时被加压到插入物的端部上，以便使螺钉与插入物接合。然后，螺钉和框架将被收回，借助所述螺钉和框架拉动插入物。该移除机构还适于在插入物完全插入通道中的情况下使用。在该情况下，框架将在螺钉收回的情况下向前运动，直到插座与通道的端部相邻并与其对准为止；然后，螺钉将在转动的同时被加压到插入物的端部上，以便使螺钉与插入物接合；然后，螺钉将被撤回，将插入物的端部拉入插座中；并且然后，螺钉和框架将被一起收回，借助所述螺钉和框架拉动插入物。
[0028]如上所述，插入物可以包括蜂巢结构、翅片结构，或可以包括一个或多个波纹箔。由堆叠的波纹箔和平箔组成的插入物将优选地在插入之前被粘合在一起，例如被点焊在一起。插入物可以占据通道的长度的大部分或全部，但是可替代地，插入物可以占据通道的长度的仅一部分。典型地，这样的插入物的长度是至少50mm,更优选地,是至少150mm ;并且这样的插入物具有正好配合在通道内的横截面形状和尺寸。这样的插入物在较小的容积内为催化剂提供较大的表面积，并且插入物可以具有足够高的空隙度，所述空隙度不过度阻碍反应体流过通道。本发明可等同地应用于具有不同结构的插入物，例如，包括泡沫金属或金属网的插入物。在每种情况下，这种金属结构可以用催化材料涂覆，典型地这种金属结构与陶瓷支撑涂层协力。
[0029]在又一个方面中，本发明提供一种使用这种插入设备将插入物插入化学反应器的通道中的方法。该方法还可以包括以下步骤:通过导引元件将第二插入物推入同一个通道中，其中，需要端部对端部地容纳两个插入物的通道。在这样一种情况下，通道容纳含有催化剂的插入物和不含有催化剂的插入物二者。
[0030]推动构件可以具有抵接催化剂插入物的弹塑性端面而没有硬金属端面，以避免损坏插入物的端部，所述弹塑性端面例如是聚丙烯端面。推动构件可以包括力传感器，并且如果测量到的力超出阈值，则插入机构的操作停止。阈值可以在每个插入物插入期间变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]现在将参照附图仅以示例的方式进一步更加详细地说明本发明，在附图中:
[0032]图1示出反应器的端视图；
[0033]图2示出插入设备的示意性平面图；
[0034]图3a和图3b示出在操作期间在相继的位置处图2的插入设备的插入机构和照相机机构的示意性平面图；
[0035]图4示出用于插入物的进给机构的端视图，所述进给机构形成图2a和2b的插入机构的一部分；
[0036]图5示出图2a和2b的插入机构的一部分的侧视图；和
[0037]图6示出移除机构，所述移除机构形成图1的插入设备的一部分。
【具体实施方式】
[0038]将应理解，本发明可应用于广泛范围的不同的反应器，所述反应器的类型是可以称为紧凑型催化反应器的类型的，所述反应器具有用于两种不同流体的多个流动通道。例如，图1示出适于执行费托合成的反应器块10，反应器块10仅部分地示出其剖视图。反应器块10包括堆叠的具有Imm厚度的平板12，所述堆叠的平板12间隔开，从而限定与用于费托合成的通道17交替的用于冷却剂流体的通道15。冷却剂通道15还由具有0.75mm厚度的片材14以及固体边缘条16限定，所述片材14的形状设定成平顶锯齿状的皱纹。用于费托合成的通道17用固体边缘条18密封，并且还由具有1.0mm厚度的片材19限定，所述片材19的形状设定成堞形，所述堞形的高度典型地在4mm至12mm的范围内，例如是5mm。在该示例中所得到的通道17具有10_的宽度和5_的高度；在可替代的示例中，通道17具有7mm的宽度和6mm的高度。通道17从一个面到相对的面笔直延伸通过反应器块10。在用于费托合成的通道17中的每个内，设置催化剂插入物20。例如，该插入物20可以包括堆叠的平箔21和波纹箔22，所述堆叠的平箔21和波纹箔22中的每个都典型地具有在从
20μ m至150 μ m的范围内的厚度，所述厚度例如是50 μ m,陶瓷涂层用作用于催化材料的支撑件(仅示出三个这样的插入物20)。在附图中，每个插入物20都包括:两个大致平坦的箔
21(其实际上可以限定皱纹，所述皱纹具有大约0.1mm的波幅以用于更大的刚度)；和独立的三个纵向的波纹箔22。可替代的插入物20可以包括:单个波纹箔，所述单个波纹箔的皱纹基本是通道17的高度；或可替代地，由平箔分离的两个波纹箔。
[0039]箔可以由合金钢制造，所述合金钢当被加热时形成氧化铝的附着表面涂层，所述合金钢例如是承载铝的铁素体钢，其例如是具有15%的铬、4%的铝和0.3%的钇的铁(例如，铁合金(TM))。当该合金在空气中被加热时，该合金形成氧化铝的附着氧化涂层，该附着氧化涂层保护合金以防进一步氧化和腐蚀。在陶瓷涂层是氧化铝的涂层的情况下，这看起来是粘结至表面上的氧化物涂层。
[0040]在未示出的可替代的示例中，箔提供用于催化剂的衬底，所述箔可以用金属丝网或毡片代替，所述金属丝网或毡片可以是起皱纹的、带浅窝的或起褶的。将应理解，在反应通道17的待发生催化剂反应的整个长度上设置一个或多个催化剂插入物20。反应器通道17可以例如具有150mm或更大的长度,所述长度例如达到Im,例如是600mm ;并且结果,插入物20将具有可比的长度，例如，均具有300mm长度的两个插入物20可以端部对端部地插入具有600_长度的通道中。
[0041]在图1中，反应通道17的宽度(沿着与平板12平行的方向)大于其高度，但是反应通道17反而可以具有正方形横截面，或可替代地，反应通道17的高度大于其宽度。上述催化剂插入物20包括一个或多个波纹箔，所述一个或多个波纹箔的中心平面与平板12平行，但是可替代地，一个或多个波纹箔可以布置成其中心平面与平板12垂直。如果反应通道17的宽度(沿着与平板12平行的方向)小于其高度，则可以更加方便的是将一个或多个波纹箔布置成其中心平面与平板12垂直。
[0042]将强调的是图1仅示出反应器块10的一部分。其中必须插入有插入物20的多个通道17依赖于反应器块10的尺寸，但是例如如果反应器块10的端面是0.36m乘以0.36m,则可以有超过一千个这样的通道17。就上述结构而言，插入物20的宽度和高度恰好小于通道17的宽度和高度(例如，通道17具有10_的宽度和5_的高度，或反而可以具有7_的宽度和6_的高度)，余隙沿着每个方向典型地不超过0.3mm,并且更优选地，余隙不超过
0.1mm ;并且如上所述，每个插入物都可以具有300mm的长度。由于每个箔21或22都具有仅约50微米的厚度，所以每个箔21或22不是刚性的物体；因此，箔21和22可以例如通过点焊被连结在一起，这增加了插入物20的刚度。插入如此大量的催化剂插入物20不是简单的事情。
[0043]在图2中示出自动插入设备30，所述自动插入设备30包括:机械手32，所述机械手32可沿着吊架34运动，如由箭头X指示；所述吊架34自身可以沿着与其长度垂直的方向运动，如由箭头Y指示。机械手32运载以下说明的部件，并且可以升高和降低这些部件。机械手32被封装在安全封壳36内，在封壳36外部设置有控制面板37。控制面板37包括计算机35以控制插入设备30的操作。其中待插入有催化剂插入物20的反应器块10在机械手32的旁边被设立在封壳36内。插入物20设置在匣盒38中，所述匣盒38中的每个都容纳堆叠的若干插入物20。抽屉40使操作员能够在不进入封壳36的情况下用满匣盒38替换空匣盒38 ;抽屉40与由吊架34所提供的路径的一个端部相邻。
[0044]现在参照图3a，其在平面图中更加详细地示出机械手32的某些特征，在该示例中，反应器块10包括周边壁25，所述周边壁25超出反应器块10的面突出了 80mm。机械手32包括插入机构42和数字照相机43，照相机43围绕其透镜设有环灯44以确保反应器块10的面被照亮。插入设备30布置成横过反应器块10的宽度重复地扫描，将插入物20插入每个通道17中；也就是说(参照图1)，插入物20插入由第一片材19所限定的每个通道17中，继而插入由堆叠中的下一个片材19所限定的通道17中，并且继而插入由堆叠中的下一个片材19所限定的通道17中，依此类推。照相机43与插入机构42处于同一高度，所以插入机构42也同样横过反应器块10的面扫描。以下更加详细地说明插入过程。
[0045]在图3a中所示的开始位置中，照相机43与反应器块10的面相距距离P，在该距离P处对反应器块10的面对焦，并且P大于80mm，所以照相机不接触周边壁25。插入机构42也不接触周边壁25。机械手32沿着吊架34运动，使插入机构42和数字照相机43沿着由箭头Q指示的方向运动，并且同时来自照相机43的图像被提供到计算机35，所述计算机35由此获取关于每个通道17的位置信息，并且储存该数据。
[0046]如图3b中所示，当机械手32到达使插入机构42与通道17中的第一个对准的位置时，吊架34如由箭头R指示朝向反应器块10的面运动，并且同时收回照相机43。这确保从照相机43至反应器块10的距离保持为P，但是插入机构42的前端部与通道17相邻。机械手32使用来自计算机35的位置信息而将插入机构42与第一通道17对准，并且继而使吊架34沿着箭头Q的方向进一步运动到下一个通道17。照相机43继续获取关于每个通道17的位置信息，并且继续将该数据提供到计算机35，直到照相机43到达在一排中的最后通道17为止，并且然后，照相机将超越周边壁25，并且停止以获取位置信息。机械手32继续沿着吊架34扫描，并且将插入机构42与在一排中的每个通道17对准。
[0047]当所需的插入物20已经插入在一排中的每个通道17中时，远离反应器块10的面收回吊架34，并且照相机43向前运动；然后,机械手32沿着吊架34运动返回到图3a中所示的开始位置，并且然后向下(或向上)运动，以便使照相机43和插入机构42处于下一排通道17的高度。然后，重复上述过程，直到已经填满每排通道为止。因此，插入物20可以插入反应器块10的每个通道17中。
[0048]现在参照图4和5，更加详细地示出插入机构42。插入物20通过转鼓50从匣盒38进给到输出位置52，输出位置52与导引通道54对准。机械手32确保输出位置52和导引通道54对准下一个空通道17，并且导引通道54的端部与反应器块10的面相邻。在该对准的位置中，插入杆56布置成推压在插入物20的端部上，推动插入物20通过导引通道54，并且如此将插入物20推入反应器块10的通道17中。
[0049]更加详细地参照图4，匣盒38 (仅示出三个)的阵列在转鼓50上方布置在支撑板57上。最初，每个匣盒38都封装若干个插入物20，典型地封装至少二十个(在左边匣盒38中仅示出五个)插入物20，在每个匣盒38中的最下面的插入物20通过弹簧加载的保持块58被固定。转鼓50被支撑在心轴轴承上，并且转鼓50由表面硬化的材料制成,所述转鼓50已经被表面硬化到0.75mm的深度并且被热处理，并且所述转鼓50限定八个平行矩形浅槽60，所述八个平行矩形浅槽60围绕所述转鼓50的周边等距地间隔，每个狭槽60都具有容纳插入物20之一的尺寸，并且提供至少0.2mm的余隙以确保插入物20可以沿着狭槽60自由地滑动。转鼓50每次步进地转动了 45°，所以无论何时转鼓50停止，都有一个矩形狭槽60处于转鼓的顶部，并且有一个矩形狭槽处于底部(如图所示)，底部位置是如上所述的输出位置52。
[0050]与插入物20从底部位置插入通道17中同时地，插入物20在转鼓的顶部处被推入矩形狭槽60中。这需要使弹簧加载的保持块58被释放，并且气动致动的推料叶片62向下推动匣盒38中的插入物20，如由箭头S指示，如此确保插入物20完全位于矩形狭槽60内。转鼓50的右半边(如图所示)由紧密配合的罩64包围，如此确保随着转鼓50转动，插入物20不从矩形狭槽60掉落出来。
[0051]当在转鼓50的转动轴线的正上方的匣盒38是空的时，推料叶片62被撤回，并且匣盒38沿着向右的方向运动(如图所示)，以便使下一个满匣盒38处于转鼓50的转动轴线的正上方的位置。
[0052]现在参照图5，插入杆56布置成将插入物20在转鼓50的底部处从矩形狭槽60推出来，使该插入物20通过导引通道54而进入通道17中。虽然转鼓50、导引通道54和反应器块10的面示出为间隔开，但是实际上它们一起相距较近。导引通道54在该示例中限定矩形横截面的通道，通道朝向与反应器块10的面相邻的端部略微渐缩，最窄的端部略小于反应通道17的尺寸。导引通道54可以是诸如聚四氟乙烯的低摩擦塑性材料；或是诸如不锈钢的硬材料。插入物20是弹性材料，并且导引通道54的作用是充分地挤压插入物20以确保插入物20随着插入而不卡在通道17的边缘上。
[0053]插入杆56包括压力传感器66，所述压力传感器66的信号被提供到计算机35。这能够使计算机35检测到是否通道17被阻塞或是否插入物20在插入期间卡住。插入杆56可以布置成使插入物以变化的速度运动，所述变化的速度在插入物20的前端部已经进入通道17之前以低速开始变化，并且继而加速。如果检测到问题，则计算机35停止插入操作，并且撤回插入杆56。可以从来自压力传感器66的信号增大而检测到问题。用于指示这种问题的阈值也可以在插入期间改变，该阈值随着插入物在通道内的长度越大而增大。如果没有出现这样的问题，则当插入物20完全插入时，插入杆56被撤回，所述插入杆56可以以全速执行。然后，该设备可以继续运动到下一个反应器通道17。
[0054]如图5中所示,在导引通道54上方枢转地安装有蜗旋凸轮70,由虚线示出蜗旋凸轮70的初始位置，并且当蜗旋凸轮70转动时通过导引通道54的顶部中的狭槽72突出。蜗旋凸轮70具有略微锯齿状的表面。蜗旋凸轮70链接到由气压缸74操作的致动器杆73。
[0055]如果当感测到阻塞或卡住时，插入物20的一部分处于导引通道54的在蜗旋凸轮70下方的部分内，然后插入物20可以被移除。首先，气压缸74使致动器杆73运动，从而使蜗旋凸轮70如由箭头T指示枢转，所以蜗旋凸轮70的锯齿状表面与插入物20接触，并且向下加压在插入物20上。然后，吊架34被撤回，使机械手32运动，并且随之使导引通道54远离反应器块10的面。蜗旋凸轮70将插入物20夹持到导引通道54，并且蜗旋凸轮70的形状设定成使得插入物20中的张力越大，夹持力越大。因此，将插入物20从通道17拉出来。然后，气压缸74延伸成使蜗旋凸轮70沿着相反的方向转动，所以使蜗旋凸轮70不再与插入物20接触；然后，插入杆56可以被致动以将插入物20从导引通道54推出到用于被拒的插入物20的储存空间中。然后，机械手32返回到操作位置，并且插入程序在下一个通道17处继续。
[0056]现在参照图6，机械手32还运载移除装置80，如果插入物20在例如小于IOmm或小于20_的仅较短长度从通道17的端部突出的情况下变得卡住，使得蜗旋凸轮70不能夹紧插入物20，则可以利用所述移除装置80。移除装置80包括:框架82，所述框架82限定插座83以配合插入物20的端部，插座83具有锥形嘴，并且框架82还限定圆筒形孔口 84，所述圆筒形孔口 84在框架82的相对的端部处与插座83的后端部连通，并且移除装置80还包括控制杆85，所述控制杆85在一个端部处具有自攻丝螺钉86，所述自攻丝螺钉86可以穿过圆筒形孔口 84。螺钉86的长度比插座83的长度长几毫米。螺钉86可以转动，并且可在收回位置(如图所示)、接合位置和突出位置之间运动，在所述接合位置中螺钉86的整个长度处于插座内或超出插座83的嘴，在所述突出位置中螺钉86的整个长度超出插座83的嘴突出。
[0057]如果部分突出的插入物20将要从通道17移除，则框架82将在螺钉86处于收回位置(如图所示)中的情况下向前运动，所以插入物20的端部配合在插座83内。然后，控制杆85将被操作成在螺钉86转动的同时将螺钉86加压到插入物20的端部上，以便使螺钉86与插入物20接合。当螺钉86到达接合位置时，移除装置80被牢固地固定到插入物20。然后，移除装置80将被收回，将插入物20从通道17拉出来。然后，插入物20可以通过拧松螺钉86而与移除装置80脱开，将螺钉86返回到其收回位置，所以插入物20不再固定在插座83中。
[0058]移除装置80还适于在插入物20完全插入通道17中但待被移除的情况下使用。在该情况下，框架82将向前运动，直到插座83与通道17的端部相邻和对准为止。然后，螺钉86将转动，并且同时螺钉86被加压到插入物20的端部上，以便使螺钉86与插入物20接合并且超出插座83的嘴突出。当螺钉86处于突出位置中时，螺钉86牢固地接合插入物20。然后，螺钉86将撤回到接合位置，将插入物20的端部从通道17拉出而使其进入插座83中。移除装置80将如上所述收回，将插入物20从通道17完全拉出来。
[0059]将应理解，计算机35将最初被提供有与反应器的布局有关的信息，所述反应器包括将需要插入一个或多个箔的多个通道。该反应器布局信息可以被存储在存储器或其它适当的存储装置中。在操作进程中，计算机35保持其中已经插入有插入物20的那些通道17的记录，并且还保持其中不能插入插入物20的那些通道17的记录。因此，可以为操作员提供与阻塞的或错误尺寸的通道有关的细节，当反应器块10中的剩余通道17已经自动填满时，所述细节将需要人工注意。然后，该信息可以被提供给操作员。
[0060]将应理解，以上仅以示例的方式说明插入设备30，并且可以在将插入设备30保持在本发明的范围内的同时以各种方式修改插入设备30。例如，插入设备30使用转鼓50作为运输机构以使支撑通道(矩形狭槽60)在与进给位置相邻的输入位置和输出位置之间重复地运动；转鼓50可以由不同的运输机构代替，所述不同的运输机构例如是可以围绕辊传过的带或链、运载支撑通道以布置插入物20的带或链。
[0061]该设备可以用于将催化剂插入物引入新反应器中或用于在反应器修复期间替换催化剂插入物。反应器的寿命会在10年左右，而催化剂寿命会仅在三年左右。因此，将必要的是通过在反应器的寿命内提供三次或四次的新一组催化剂插入物20来修复反应器。
[0062]如果反应器是在独立的通道中发生放热反应和吸热反应二者的反应器，例如，如果反应器是其中具有用于燃烧的反应器通道和用于蒸汽甲烷重整的反应器通道的蒸汽甲烷重整反应器，则可以从反应器的相对的侧接近不同的通道组。因此，如上所述的两个自动插入设备30可以一起在反应器块的两侧处使用，每侧一个，一个自动插入设备插入用于放热反应的催化剂插入物，而另一个自动插入设备插入用于吸热反应的催化剂插入物。
[0063]类似地，即使例如在费托反应器中所有反应通道需要相同的催化剂插入物，也可以接近反应通道17的两个端部，并且在该情况下，催化剂插入物可以从反应器块的任一侧插入。在该情况下，可以使用两个组设备30同时地将催化剂插入物插入同一个反应器通道中。这尤其在反应器通道长度是催化剂插入物的长度双倍的情况下是有利的。在该情况下，每个设备都可以将一个催化剂插入物插入每个通道中。
【权利要求】
1.一种用于将至少一个插入物插入多个反应器通道中的每个中的插入设备，所述设备包括: 用于将匣盒支撑在进给位置处的装置，所述匣盒构造成定位多个插入物； 运输机构，所述运输机构限定至少两个支撑通道和用于在与所述进给位置相邻的输入位置与输出位置之间重复地运输每个支撑通道的装置，所述至少两个支撑通道每个都构造成保持单个插入物； 进给机构，所述进给机构将一个插入物从在所述进给位置处的匣盒进给到在所述输入位置处的所述运输机构的所述支撑通道中； 转移机构，所述转移机构用于将插入物从所述运输机构的所述输出位置转移到反应器通道中；和 对准机构，所述对准机构确保正转移到反应器通道中的插入物与所述反应器通道对准。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述运输机构限定多个支撑通道，所述多个支撑通道布置成穿过介于所述输入位置与所述输出位置之间的至少一个中间位置，并且所述多个支撑通道布置成使得保持插入物的所述支撑通道在相继的位置之间步进运动。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述运输机构包括转动支撑结构，所述转动支撑结构具有转动轴线并且限定多个支撑通道，所述多个支撑通道每个都构造成保持单个插入物，所述支撑通道处于这样的位置，即，该位置使得在横剖面中限定以所述转动轴线为中心的正多边形。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述转动支撑结构是圆筒形鼓，所述圆筒形鼓具有围绕其周边等距地间隔的多个支撑通道。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述鼓设有罩以确保插入物不会随着所述鼓转动而从所述支撑通道掉落出来。
6.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述支撑通道的尺寸设定成确保所述插入物能够沿着所述通道容易地滑动。
7.根据以上权利要求中任一项所述的设备，还包括导引元件，所述导引元件用于当插入物插入所述反应通道中时导引所述插入物的运动。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述导引元件设置孔口，所述插入物布置成穿过所述孔口，其中，所述孔口沿着其长度是渐缩的。
9.根据以上权利要求中任一项所述的设备，其中，所述转移机构布置成将所述插入物以在所述插入进程期间改变的插入速度转移到所述通道中。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，一旦所述插入物的前端部处于所述反应器通道内，所述插入速度就增大。
11.根据以上权利要求中任一项所述的设备，还包括用于从反应器通道移除插入物的机构。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述插入物移除机构包括夹具以将所述插入物固定在导引元件内。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述夹具包括凸轮。
14.根据权利要求9所述的设备，其中，所述插入物移除机构包括:固定条，所述固定条在一个端部处具有自攻丝螺钉；和框架，所述框架限定插座以配合所述插入物的端部，所述插座具有锥形嘴，并且所述框架在所述框架的相对的端部处限定孔口，所述自攻丝螺钉能够通过所述孔口延伸以突出在所述插座内或突出超出所述插座。
15.根据以上权利要求中任一项所述的设备，还包括控制系统，所述控制系统包括:微处理器，所述微处理器构造成从一个或多个传感器接收数据；构造成控制所述转移机构的致动器；和构造成在所述转移机构与反应器通道之间提供对准的致动器。
16.一种通过使用根据以上权利要求中任一项所述的插入设备将插入物插入化学反应器的通道中的方法。
17.根据权利要求 16所述的方法，还包括以下步骤:将第二插入物推入每个通道中。
【文档编号】B01J19/32GK103747867SQ201280036703
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2011年6月28日
【发明者】M·勒叙厄尔, R·马修斯 申请人:康帕克特Gtl有限公司