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CN101146603A - 管束式反应器的进料装置 - Google Patents

管束式反应器的进料装置 Download PDF

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CN101146603A
CN101146603A CNA2006800094341A CN200680009434A CN101146603A CN 101146603 A CN101146603 A CN 101146603A CN A2006800094341 A CNA2006800094341 A CN A2006800094341A CN 200680009434 A CN200680009434 A CN 200680009434A CN 101146603 A CN101146603 A CN 101146603A
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M·贺夫曼
R·纳丁尼
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Sued Chemie AG
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Abstract

一种管束式反应器的进料装置，具有许多个能够装填物料例如具有催化涂层的载体材料的配料箱。每一个配料箱均连接一根下降管或是其他的供料装置，配料箱内的物料可以经由这些下降管或是供料装置进入管束式反应器的每一根管子。本发明的特征在于配料箱可以经由组合成一个可更换的前室单元的各前室装料。

Description

管束式反应器的进料装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的管束式反应器的进料装置。
背景技术
管束式反应器的进料通常需要将粒状固体倾倒入管束式反应器的管子。长久以来就已知，为了达到进料的目的，从机械构造的角度来看，管束式反应器最好是具有许多彼此平行的管子。美国专利USP2070868提出的管束式反应器就是这种管束式反应器的一种例子。在这个美国专利中已指出应尽可能使要倾倒到管子内的物料在这些彼此平行的管子内具有相同的流速。为了得到可接受的反应结果。应尽可能以均匀的方式进料。为了达到均匀进料的目的，采用自动进料(例如专利USP3913806)事后经常必须以人工方式进行调整。如果可能的话，应避免出现架桥现象，并采用较为缓慢及小心的倾倒进料方式。
近10年来业已出现多种大型的反应器，例如具有20000或40000根管子的反应器。以人工倾倒的方式小心的对这种大型反应器进料需花费很长的时间，而且反应器上方的空间通常相当狭窄，因此也没办法让许多工人同时进行进料的工作。因此在任何情况下，以人工进料都是一项十分耗费时间的事，而且除了必须支付昂贵的工资外，经营者还必须计算因工人休息而无法进料造成反应器闲置的成本。
因此过去已经有许多人尝试以自动进料的方式来取代人工进料。为了确保每一根管子的进料量都能够相同，因此有必要使用适当的秤重装置，例如德国专利DE-A13020845提出的方法。这个德国专利提出的方法是使用一种进料用皮带秤以确保每一根管子的进料量都相同。
由于要倾倒到管子内的物料通常是具有颗粒稠度且带有催化涂层的载体材料，因此前面提及解决方案除了本身的构造已经很复杂外，还会因为物料的性质而产生其他的问题。由于颗粒状的物料在管子内是一颗一颗叠在一起，因此会导致每一根管子内的进料量不同。
此外，还要能够将不同的物料或催化剂倾倒到管束式反应器的管子内。这些不同的物料有些具有不同的稠度，而且所要求的每一种物料的进料量通常也不相同。因此在进料时很重要的一点是不仅要能够使每一根管子都达到正确的进料高度及堆积密度，而且要能够将正确的物料及正确的数量倾倒到每一根管子内。例如经常需要将3种或4种不同的物料依次倾倒到管子内。
在这种情况下，为了能够确保达到正确的进料高度，有一种方法是仅对配料箱进行部分进料。但是进行部分进料的缺点是配料箱的进料高度很难被控制。
另外一种被提出的解决方法是使用很小的配料箱，并进行多次的进料动作。例如，如果是按照3∶5∶1的比例将3种不同的物料倾倒到管束式反应器的管子内，则可以利用配料箱先将第一种物料倒入管子内3次并将配料箱清空，然后再利用配料箱将第2种物料倒入管子内5次，最后再利用配料箱将第3种物料倒入管子内1次。和人工进料方式一样，这种方法的缺点也是十分耗费时间，因此并不可行。
另外一种被提出的解决方法是将已事先按比例调配好的物料装入配料箱内。不过这种方法的成本过于高昂，因此在实践中并不可行。
此外，美国专利US-P5890868提出一种可以在轨道上行走的配料车，当从储存容器流出的物料将配料车装满后，配料车就可以进行所需的配料工作。这个储存容器是利用一个以气动式汽缸驱动的可移动的悬吊式闸门将物料注入配料车的各个配料箱中，并应以进料漏斗将各个配料箱中不同的进料高度调整成相同的进料高度。基本上这种方法对需要对管子进行多次进料的情况而言是一种不好的方法，尤其是当每一种物料所需的进料高度不同时，这种方法尤为不利。
而且使用这种方法的进料装置会使进到管束式反应器的每一根管子内的物料都具有不同的堆积密度，原因是掉落到管子中的物料颗粒会倾向于以不同的方式叠在一起。由于叠合方式不同，因此物料在每一根管子内的流动阻力就不一样，因此导致管束式反应器的每一根管子会因为压差损失的不同而出现不同的反应时间，造成反应产物的品质明显降低。
为了避免上述缺点，在以自动进料方式完成进料动作后，通常还需要以人工方式进行调整，这种作法和人工进料一样都需要耗费大量的时间，或者是不以人工进行调整，但就必须接受反应产物品质不佳的缺点。
发明内容
本发明的任务是提出一种具有如权利要求1前序部分特征的管束式反应器的进料装置，这种进料装置不但可以提高管束式反应器的反应产物的品质，而且可以在不需要大幅政变管束式反应器的构造的情况下大幅提高进料的效率。
上述任务根据本发明通过权利要求1达成。由各从属权利要求得到进一步的改良措施。
本发明的管束式反应器的进料装置的第一个特征是配料箱，一下降管或其他的供料装置从配料箱出发向下延伸。按照本发明的方式，可以经由组装成一个可更换的前室单元内的各前室将物料装入这些配料箱中。这样就可以根据所选择的前室单元精确地使每一个配料箱达到正确的进料高度。物料优选通过振动器从配料箱流入管子内，以确保物料具有相同的堆积密度，在本发明的一种有利的实施方式中设置一个密封唇口作为排料唇，其与配料箱的底部共同作用，并确保按照需要将物料颗粒分开。
排料唇的得益于其均化作用，其弹性限定物料的层厚或体积流量高度。
根据本发明为此可以使用到一种受限制的剪切作用，这种剪切作用出现在配料装置的在振动器底部及排料唇之间相对弹性移动的各表面之间。按照本发明的方式可以利用这种剪切作用将物料颗粒分开，而不会使物料颗粒被打碎或被拍碎。本发明的排料唇的动作十分柔和且具有弹性，因此可以与要排出的载体材料的输送形状形成完美的配合。
本发明的一种有利的实施方式是利用一个选择装置预先选出所需的前室单元。为了防止因疏忽而使用到不对的前室单元，这个选择装置可以和一个编码器组合在一起。在本发明的一种特别有利的实施方式中，只有当选择装置例如一根操纵杆的位置及与其相应的前室单元彼此一致时，闸门才会打开让装在前室内的物料流到配料箱内。
在本发明的另外一种有利的实施方式中，要输送的物料并非以自由落体的方式进到管子内，而是经由倾斜的下降管进到管束式反应器的管子内。经由调整下降管的倾斜角度可以按照需要在更大的范围内调整物料的排出速度。
令人意想不到的是，利用本发明的进料装置可以对管束式反应器的管子十分均匀地进料。因此即使是对管子内的进料均匀度及反应产物的品质的要求很高的情况，在以本发明的进料装置完成自动进料的工作后几乎不需要以人工进行事后调整的工作。
本发明的一种有利的实施方式规定，首先共同给各前室装料，然后再打开闸门或闭锁装置让物料共同地流到配料箱内。这种措施可以使进到每一个配料箱内的物料量都相同。不论是否采取此种措施，由于本发明的进料装置的进料动作十分和缓，因此以本发明的进料装置进料可以有效避免物料颗粒被推开。
根据本发明特别有利的是，前室单元设计成封闭式的装料盒。利用一个抽屉式的闸门可以将前室单元封闭住，以防止物料外泄，这样就可以提高运送时安全性。
根据本发明特别有利的是，经由操作闸门使物料同时从所有的前室落到所有的配料箱内。因此几乎存在一种预先分份。接着立刻将装有下一种所需物料的下一个前室单元放置到配料箱单元上。此时最好已经开始对管束式反应器需要进料的管子列进料，进料时振动器会被启动，并使物料从配料箱倾斜的底部导入相应的管子内，进料时可以利用排料唇减缓物料的流动速度。进料时只要调整气动式振动器的振动强度或振动速度即可调整进料速度及物料在管子内的堆积密度。
一旦第一种物料的进料工作完成后，就会重新拉动前室单元的闸门，让下一种物料流入管子内，直到用于相关的管子列的所有的不同的前室单元和物料被导入。
在本发明的一种特别有利的实施方式中，进料装置可以自动地在管束式反应器的上面上移动。为此需设置两根适当的栓钉，这两根栓钉能够嵌合到管子内，使进料装置能够以管子的栅距向前移动，因此在装满一排管子后，进料装置就可以立刻移向下一排管子。
在本发明的一种特别有利的实施方式中，多层催化剂系统中各个催化剂层的活性都能够与沿反应器轴的反应过程相配合。这种方式的优点是不但能够提高有价值的反应物的产量，同时又可以尽可能降低不需要的中间产物的生成量。
本发明的进料装置的应用范围并非仅限于特定的物料。例如物料颗粒的形状可以是环形、球形、扁平状、穿孔的扁平状、三叶片形、穿孔的三叶片形，星形条、扁平的星形(Sterntabletten)、车轮形、挤压形、药丸形、圆筒形或是颗粒状：而且这些物料可以是全催化剂的材料，也可以是具有催化涂层的载体材料。如果是具有催化涂层的载体材料，则最好是以金刚砂或滑石作为载体材料，但也可以用石英、陶瓷、二二氧化矽(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或粘土作为载体材料。
利用这种管束式反应器可以制造出多种不同的有价值的产物，例如邻苯二甲酸酐、马来酸酐、甲醛、丙烯醛、丙烯、甲基丙烯酸、丙烯氰、乙二醛、环氧乙烷，氨乙烯、醋酸乙烯酯、羰基乙醇、苯乙烯等反应产物。也可以将管束式反应器用于炔烃及二烯烃的选择性氢化作用，例如用于烯族物料流。
附图说明
以下借助附图以本发明的有利的实施方式对本发明的其他细节，优点、以及特征作进一步的说明。
图1：本发明的进料装置的一部分(配料箱单元)的透视图；
图2：本发明的进料装置的另外一部分(前室单元)的透视图；
图3：本发明的进料装置的如图2的前室单元的另外一种实施方式的透视图；
图4：本发明的进料装置的一个剖面图；
图5：管束式反应器的进料装置的俯视图，其中进料装置系以示意方式示出。
具体实施方式
图1显示的进料装置10具有一个框架12，这个框架12的作用是承载一个由许多个配料箱14集中组成的配料箱单元18。在配料箱14的排料端设有下降管24，这些下降管24止于如图5的管束式反应器的管子的上方。下降管24的直径略小于管束式反应器的管子的直径。
配料箱14的宽度大致对应于下降管的宽度。例如并排设置20个配料箱14，当然配料箱的数量可以根据进料所需在很大的范围内加以变化。每一个配料箱的排料端都具有一个像围裙一样伸入配料箱的排料通道20内的排料唇64。经由支持板22，每个排料唇64可调整地支承在排料通道20内。
配料箱单元18的两端各具有一个把手26、28，握住这两个把手26、28可以将配料箱单元18移动到管束式反应器的上侧。操纵杆30属于选择装置的一部分，操作者可以利用选择装置选出所需的物料。操纵杆30具有3个调整阶段I、II、III。在放置相应的前室单元时，操纵杆与一个编码器32共同作用。本实施方式使用的编码器32是一种微动开关，不过本发明也可以使用其他任何形式的编码器。
图2显示一个前室单元34。前室单元34具有许多个前室16。前室单元34具有的前室16的数量和配料箱14的数量是相同的，且其会被移动到配料箱单元18上。前室单元34也具有把手36、37。前室单元34的底部被一个在图2中仅以示意方式示出的闸门38封闭。因为有编码器32的关系，只有当操纵杆30位于与前室单元34相配合的位置时，才能够将闸门38打开。从图2的前室单元34的实施方式可看出，每一个前室16的长度均小于配料箱14的长度，因此每一个前室16的装填容量均小于配料箱14的装填容量。这一点和图3示出的前室单元34是不一样的，图3显示的前室单元34能够提供更大的装填容量。经由这种方式让操作者可以按照需要预先配调不同的物料量；
从图4可以看出进料装置10的一个断面构造。配料箱单元18具有许多个在图面上一个接一个排列的配料箱14。每一个配料箱14都利用一个倾斜的底部56封闭，而且每一个配料箱14的底部56连贯地构成，因此底部56对于所有配料箱14是共同的。底部56与一个在图4中仅以示意方式示出的振动器58连接，由于底部56是向下倾斜的，因此当配料箱内装的是粗颗粒状的物料，这些粗颗粒物料就具有向下流动至排料唇64的倾向。从图4也可以看到断面形状为U形的排料通道20。最好是装填颗粒状的具有催化涂层的载体材料或全催化剂材料，而且每一种物料颗粒的形状可以是环形、扁平形、或是片状。和其他形状相比，具有上述形状的具有催化涂层的载体材料或全催化剂材料具有较大的催化表面，当然除了上述形状外，也可以使用球形的载体材料颗粒。
从图5的示意图可以看出，进料装置10位于管束式反应器40上方很靠近管束式反应器40的位置。管束式反应器40具有许多根垂直设置的管子42，这些容纳物料用的管子42设置在彼此偏置的各列中。例如管子列44具有20根管子，因此进料装置10相应地也具有20个前室16、20个配料箱14以及相应的具有相同栅距的下降管24，因此即使要依次使用多种不同的物料，也能够一口气完成一整个管子列44的进料工作。
由于管子列的彼此偏置，因此最好沿着偏置方向推进进料装置。在图4显示的实施方式中，管子列的偏置方向为30度。进料装置10的前进是由两个推力缸46、48负责。设置在进料装置10上的推力缸46、48分别支撑在作用在反应器上的两根栓钉或支柱50、52上。
当管子列44装满物料后，就会向前移动管束式反应器的管子42的一个栅距，这样就可以对下一个管子列进行进料。
当然在实践中管束式反应器的每一个管子列所拥有的管子数可能远多于20根。因此进料装置20也可以拥有远多于20个配料箱等，因此在大型管束式反应器的情况下规定，接连地优选大致彼此偏置地使用倾斜的进料装置。当然，如果不使用以上描述的仅使用一个进料装置的进料方式，也可以同时使用多个进料装置对大型管束式反应器进行进料工作。
本发明的进料装置每一小时最多可以完成2000根管子的进料工作，因此即使是用于大型管束式反应器也可以在1到2天内完成所有的进料工作，也就是说可以将在采用人工进料时管束式反应器必须停机的时间从4个星期缩短为1天。
附图标记清单
10：进料装置
12：框架
14：配料箱
16：前室
18：配料箱单元
20：排料通道
22：支持板
24：下降管
26：把手
28：把手
30：操纵杆
32：编码器
34：前室单元
36：把手
37：把手
38：闸门
40：管束式反应器
42：管子
44：管子列
46：推力缸
48：推力缸
50：栓钉
52：栓钉
56：底部
58：振动器
64：排料唇
I：调整阶段
II：调整阶段
III：调整阶段

Claims (20)

1.一种管束式反应器的进料装置，具有许多个能够装填物料、例如具有催化涂层的载体材料的配料箱，每一个配料箱均连接一下降管或其他的供料装置，管束式反应器的每一根管子可以经由所述下降管或其它的供料装置装料，其特征在于，配料箱(14)可以分别经由各前室(16)装料，所述前室组合成一个可更换的前室单元(盒子34)。
2.如权利要求1的进料装置，其特征在于，前室单元(34)制作成盒状的并且设有至少两个具有不同物料的盒子，所述物料可以加入配料箱(14)内。
3.如权利要求1或2的进料装置，其特征在于，将配料箱(14)组合成一个配料箱单元(18)，该配料箱单元(18)和前室单元(34)基本上具有相同的长度及宽度。
4.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，由各配料箱(14)组装而成的配料箱单元(18)具有一个选择装置(30)，经由该选择装置(30)可以选择待放置到配料箱单元(18)上的前室单元(34)。
5.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，在前室单元(34)及配料箱单元(18)之间设有一个编码器(32)，只有当选择装置(30)的位置和所选择的前室单元(34)一致时，该编码器(32)才会根据选择装置(30)的位置允许清空前室单元(34)。
6.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，在前室单元(34)及一个由各配料箱(14)组装而成的配料箱单元(18)之间设有一个闸门(38)，通过操作闸门(38)物料可从前室单元(34)转入配料箱单元。
7.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，前室单元(34)可与配料箱(14)在空间上分离地装填相应所需物料。
8.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，配料箱(14)具有一个排料口，该排料口位于一个排料唇(64)及配料箱(14)的一底部(56)之间，而且排料唇(64)被固定在配料箱(14)上。
9.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，排料唇(64)按照围裙的形式悬挂在每一个配料箱(14)的排料口上。
10.如权利要求9的进料装置，其特征在于，排料唇(64)高度位置可调地支承在配料箱(14)上，而且排料唇(64)特别是弯曲松弛的，其中排料唇特别是终止于配料箱(14)的底部(56)上方1mm至4cm、最好是1cm至2cm的位置。
11.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，配料箱(14)为漏斗状且具有一个倾斜的底部(56)，而且底部与水平线所夹的倾斜角度介于15度至60度之间，优选介于25度至45度之间，且最好是35度。
12.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，大量、特别是大于5个且小于50个并且最好大约20个配料箱(14)和供料装置或下降管(24)依次相继地设置在一列(44)中。
13.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，在打开配料箱(1 4)的一特别是可通过闸门封住的输入开口时，物料从前室(16)掉落到配料箱(14)内，而且每一个配料箱(14)都配备一个前室(16)。
14.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，供料装置构成为下降管(24)或是滑动轨道，其开口小于管束式反应器(40)的管子(42)的内径。
15.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，下降管(24)的长度小于30cm，且最好是10cm左右。
16.如上述权利要求之一项的进料装置，其特征在于，振动器(58)至少与配料箱(14)的一个底部(56)连接，物料可经由振动器输送给配料出口。
17.一种操作管束式反应器的进料装置的方法，其特征在于，首先将一种物料装入一个前室单元内，而后经由具有配料箱的配料箱单元将物料导入管束式反应器的管子列中，然后再将至少另外一种不同的物料装入另外一个前室单元内，并且经由同一个配料箱单元的相同的配料箱导入管束式反应器的管子中。
18.一种操作管束式反应器的进料装置的方法，其特征在于，将一种全催化剂材料或具有催化涂层的载体材料装入一个可更换地支承在配料箱单元上的前室单元内，而且至少两个前室单元可以与一个配料箱单元组合。
19.一种操作管束式反应器的进料装置的方法，其特征为：将尤其是不同量的各不同的物料装入可与进料装置的一个配料箱单元组合的各不同的前室单元内，所述物料的形状可以是环形、球形、扁平状、穿孔的扁平状，三叶片形、穿孔的三叶片形、星形条、扁平的星形、车轮形、挤压形、药丸形、圆筒形或颗粒状。
20.一种操作管束式反应器的进料装置的方法，进料装置具有一个配料箱单元及至少一个、最好是至少两个可与配料箱单元组合的前室单元，其特征在于，在配料箱单元上支承一个传动装置，该传动装置嵌入管束式反应器的至少一根管子内，或是支承在管束式反应器表面的一个后切部上，并且配料箱单元经由传动装置以管束式反应器的管子的栅距为单位移动。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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