УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛОТНЫХ КАТАЛИЗАТОРНЫХ СЛОЕВ Российский патент 2005 года по МПК B01J8/06 B01J4/00 

Изобретение относится к процессу загрузки зернистых катализаторов в трубчатые печи и реакторы и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известно устройство для загрузки катализаторов традиционным методом "из чулка", где порцию катализатора засыпают в чулок, после чего его край подворачивают и чулок по веревке опускают в трубу до дна или до поверхности слоя катализатора. Далее, поддергивая за веревку, загружающий добивается распрямления подвернутого края чулка, и катализатор высыпается в трубный объем. После загрузки определенного количества чулков катализатора слой уплотняют определенным количеством ударов по фланцу трубы и операцию повторяют снова. В процессе загрузки проводят контрольные замеры гидравлического сопротивления слоя и его высоты, после чего могут назначать дополнительные удары по фланцу до заполнения трубы и реактора в целом. (Способы загрузки и выгрузки катализаторов парового риформинга. Р.W.Fаrmеll - ICI Katalko, cтp. 3).

Недостатком этого устройства является то, что ударное воздействие на поверхность трубы вызывает уплотнение не только вновь формируемого слоя катализатора, но и нижерасположенного, уже уплотненного участка, с соответствующей его усадкой. При этом достичь максимальной плотности невозможно, так как существует вероятность разрушения гранул катализатора. В условиях малого соотношения диаметра трубы к характерному размеру гранулы катализатора, наличия шероховатости внутренней поверхности трубы и сварных швов высока вероятность образования сводов и полостей в структуре слоя. Разрушение сводов, как правило, достигается только частичным или полным разрушением образующих их гранул. Несмотря на наличие в слое 2 указанных неоднородностей, величина контролируемых параметров загрузки (высоты слоя и его сопротивления) может быть вполне благополучной.

Наиболее близким техническим решением устройства является устройство для формирования плотных каатлизаторных слоев, состоящее из бункера и дозирующей системы (Заявка ЕПВ №0041144, МКИ В 01 J 4/00, 1981 г.).

Недостатком известного устройства является то, что при загрузке каатлизатора в трубы высотою 10-14 м высока вероятность разрушения гранул катализатора, кроме того, формируется неоднородный слой катализатора по высоте трубы.

В основу изобретения поставлена задача создания такого устройства для формирования плотных катализаторных слоев, в котором, благодаря заданной подаче катализаторных гранул и конструкции тормоза, обеспечивается задержка падающих гранул и распределение их по сечению загружаемой трубы, что позволяет формировать слои с плотностью, близкой к максимальной, без разрушения гранул катализатора.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для формирования плотных катализаторных слоев, состоящем из бункера, дозирующей системы, согласно изобретению, имеется трос с закрепленным на нем тормозом, который выполнен в виде трубчатого разрезного стержня с ярусным расположением жестких, покрытых упругим материалом лучей и закреплен на тросе с помощью подпружиненного прижима, а расстояние между ярусами составляет 2-5 характерных размера гранул катализатора.

Подъем троса с закрепленным тормозом осуществляют с помощью подъемного устройства.

В подъемном устройстве предусмотрена блокировка работы подъемного устройства и питающей системы.

Для формирования плотных катализаторных слоев предлагается устройство, техническая сущность и принцип действия которого поясняются чертежами, на которых показаны:

фиг.1 - устройство для плотной дозированной загрузки катализатора в трубы, продольное сечение;

фиг.2 - элемент системы ограничения высоты свободного падения гранул, так называемый тормоз.

Устройство состоит из закрепленного на фланце загружаемой трубы 1 бункера 2, под которым расположена дозирующая система, например, вибролоток 3 с электродинамическим приводом 4 и блоком управления 5. К верхней части бункера над загружаемой трубой закреплен подпружиненный подъемник тормоза 6 с блок-контактами 7. Барабан подъемника снабжен электроприводом 8, запитанным через блок-контакты 7. Привод вибролотка также запитан через блок-контакты. Тормоз 9 устанавливают на тросе 10 с помощью подпружиненного прижима 11. При включении привода подъемника тормоза трос наматывается на барабан, и тормоз извлекают из трубы. Тормоз (фиг.2), который служит для ограничения высоты свободного падения гранул, имеет жесткую конструкцию и выполнен в виде трубчатого стержня 1 с продольным пазом по всей длине. К стержню тремя ярусами приварены жесткие лучи 2 перпендикулярно оси стержня. Расстояние между ярусами составляет 3-5 характерных размеров катализаторных гранул. Количество лучей и их расположение обусловлены размерами гранул и диаметром загружаемой трубы, но не может быть менее 2 и более 4-х. Лучи каждого яруса смещаются относительно друг друга так, чтобы расстояние между ними в самом широком месте не превышало характерный размер гранул.

Устройство работает следующим образом. Перед началом загрузки загрузочное устройство (ЗУ) устанавливают на подставку, в приемный бункер загружают навеску катализатора, после чего включают вибролоток и с помощью блока управления подбирают требуемый расход гранул в соответствии с выполненным расчетом. Как правило, делают отсечки времени по 10-20 секунд, а затем подсчитывают количество гранул, поданных вибролотком за 1 секунду. При необходимости скорость подачи уменьшают или увеличивают до значения ±5% от расчетной величины. Пожение задатчика блока управления фиксируют. Далее ЗУ устанавливают на фланце. Трос подъемника тормоза с закрепленными в прижимах тормозами опускают в трубу с таким расчетом, чтобы нижняя часть нижнего тормоза располагалась на высоте 15-20 характерных размеров гранул от поддерживающей решетки. Затем в трубу из мерного сосуда с малым расходом засыпают навеску гранул заданного объема для создания матричного слоя высотой 8-10 характерных размеров гранул. Включив подъемник, оператор загрузки быстро поднимает тормоза на заданную высоту падения гранул и включает привод вибролотка и подъемника в рабочий режим. Скорость подачи катализатора в трубу и скорость подъема тормоза контролируют по соответствию маркеров бункера на тросе подъемника. Скорость подъема тормоза устанавливают в соответствии с расчетом, поэтому при необходимости корректировки подъем осуществляют быстро или делают паузу в подъеме. При подъеме тормоза над срезом трубы последний снимают с троса, для чего приподнимают прижим и тормоз отводят в сторону так, чтобы трос вышел из паза. В случае заклинивания тормоза в трубном объеме величина натяжения троса подъемника превышает допустимое значение, что приводит к размыканию блок-контактов с отключением электропривода вибролотка и подъемника в минимальное время.

Результаты испытаний показали, что при разовом сбросе на тормоз в трубе диаметром 71 мм 20 гранул катализатора последние проходят тормоз за 2 секунды. После прохождения тормоза частицы падают без взаимного касания равномерно по сечению трубы.

Доказательством осуществления предлагаемого устройства являются приведенные ниже примеры.

Примеры 1-4.

Катализатор К 905 Д-1 размером 15×15×6 в количестве 20 кг загружают в приемный бункер ЗУ, закрепленный на верхнем фланце загружаемой трубы диаметром 71+1,27 мм и высотой 9,88 м. Трос подъемника с закрепленным на нем тормозом опускают в трубу на глубину 9,58 м. Из мерного сосуда объемом 0,8 л гранулы катализатора высыпают в трубу в течение 8-10 секунд. Трос поднимают на высоту 7,58 м или на 2 м от поверхности слоя и включают дозирующую систему. В этом случае расчетная скорость загрузки с учетом форм гранул катализатора составляет 20+1 гранул в секунду. Подъем троса выполняют постоянно с расчетной скоростью в соответствии со скоростью роста высоты слоя катализатора. Об этом судят по соответствию маркеров на тросу, расположенных через 0,5 м, и контрольным меткам на поверхности бункера. Необходимая корректировка производится или ускоренным подъемом тормоза, или временным отключением подъемника. Данные сравнительных испытаний приведены в таблице.

Из таблицы видно, что использование предлагаемого устройства для формирования плотных катализаторных слоев по сравнению с прототипом обеспечивает более высокую плотность, а следовательно, и более высокую стабильность формируемой структуры. При этом достигается достаточно высокая воспроизводимость результатов.

Таким образом, использование предлагаемого загрузочного устройства позволяет упростить процедуру загрузки катализатора и снизить ее трудоемкость. Отпадает необходимость промежуточных замеров характеристик слоя катализатора в процессе загрузки, достигается однородность слоя по высоте каждой трубы и печи в целом при увеличении его плотности, обеспечивается устойчивая работа печи и увеличивается срок службы труб за счет устранения локальных перегревов их поверхности.

Устройство для формирования плотных катализаторных слоев, состоящее из бункера, дозирующей системы, отличающееся тем, что оно имеет трос с закрепленным на нем тормозом, который выполнен в виде трубчатого разрезного стержня с ярусным расположением жестких, покрытых упругим материалом лучей и закреплен на тросе с помощью подпружиненного прижима, а расстояние между ярусами составляет 2-5 характерных размера гранул катализатора. Использование данного устройства позволяет осуществлять формирование катализаторных слоев без разрушения гранул катализатора. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Устройство для формирования плотных катализаторных слоев, состоящее из бункера, дозирующей системы, отличающееся тем, что оно имеет трос с закрепленным на нем тормозом, который выполнен в виде трубчатого разрезного стержня с ярусным расположением жестких, покрытых упругим материалом лучей и закреплен на тросе с помощью подпружиненного прижима, а расстояние между ярусами составляет 2-5 характерных размера гранул катализатора.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подъем троса с закрепленным тормозом осуществляют с помощью подъемного устройства.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в подъемном устройстве предусмотрена блокировка работы подъемного устройства и питающей системы.