УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2017 года по МПК B01J8/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в целом относится к загрузочному лотку для загрузки сыпучего материала в группу труб. Конкретнее, изобретение относится к загрузочному лотку для катализатора для загрузки сыпучего катализатора в реакционные трубы каталитических реакторов. В других аспектах изобретение относится к элементу загрузочного лотка для сборки в загрузочный лоток; и способу загрузки сыпучего катализатора в каталитический реактор при помощи загрузочного лотка для катализатора. В частности, изобретение относится к устройству и способу загрузки гранул катализатора в сосуды каталитического реактора, имеющие множество вертикально выровненных, параллельных реакционных труб.

2. Описание предшествующего уровня техники

Химические вещества часто производят в промышленных масштабах посредством реакции в крупных промышленных каталитических реакторах. Приведен часто применяемый тип промышленного каталитического реактора с множеством вертикальных, параллельно расположенных реакционных труб, частично или целиком заполненных частицами катализатора в процессе работы. Химические реагенты пропускают через реакционные трубы, и они вступают в контакт с катализатором для реакции. Такие реакторы часто называют многотрубными реакторами. Эти типы реакторов известны и описаны в патентных публикациях Великобритании GB 3223490 и США US 6409977.

Типичные каталитические реакторы цилиндрические, их диаметр составляет от 2 до 9 м, а высота – от 5 до 50 м. Каталитические реакторы – это обычно специально изготовленные конструкции, разработанные для конкретных химических процессов или с учетом требований, предъявляемых к участку, и, таким образом, отдельные реакторы могут значительно отличаться по своим размерам. В принципе, такой реактор может быть любого размера и в частности может быть больше или меньше приведенных выше типичных размеров; ограничения связаны с физическими особенностями конструкции и требованиями к заданной реакции. В последние годы наблюдался общий тренд к увеличению размеров каталитических реакторов, в особенности в нефтехимической промышленности.

Реактор, как правило, оснащен цилиндрической оболочкой, содержащей большое число вертикально выровненных и параллельных реакционных труб, приблизительно от 500 до 40000. Реакционные трубы имеют верхние и нижние отверстия, которые присоединены, например, приварены к отверстиям в верхних и нижних трубных решетках. Трубные решетки проходят горизонтально в цилиндрической оболочке и, как правило, их прилегающими концевыми фланцами. Верхние и нижние концы оболочки реактора закрываются крышками, которые можно открыть, чтобы обеспечить доступ внутрь для обслуживания и замены катализатора в реакционных трубах. Например, крышки могут быть оснащены люками для обеспечения доступа работников и могут быть съемными. Часто крышки несъемные или по меньшей мере условно несъемные, поскольку охлаждающие трубы проходят через крышку в центр (активную зону) реактора. Эти охлаждающие трубы могут осложнять или делать невозможным удаление крышки реактора.

Эти реакционные трубы открыты на концах и могут обладать внутренним диаметром примерно от 2 до 15 см. Они присоединены (например, путем сварки) к схеме отверстий, обеспеченной в трубной решетке. Число труб и схема отверстий в трубных решетках соответствуют химической реакции и масштабу реакции, проводимой в реакторе, но обычно отверстия расположены равномерно на расстоянии друг от друга и предпочтительно с одинаковым шагом (т.е. кратчайшим расстоянием между внешней периферией одного отверстия и внешней периферией соседнего отверстия) примерно от 0,3 до 5 см и более.

Частицы катализаторы загружены в реакционные трубы. Частицы катализаторы имеют различные размеры и формы, как правило, сферические и цилиндрические, и обладают номинальным диаметром в области примерно от 1 мм или 25 мм, более предпочтительно в диапазоне от 2 до 15 мм. Реакционные трубы и гранулы (пеллеты) катализатора имеют соответствующие друг другу размеры, что позволяет частицам контролируемо попадать в реакционные трубы, что минимизирует риск закупорки. Как правило, частицы обладают максимальными размерами примерно в 0,1–0,8 раз больше, чем внутренний диаметр реакционной трубы, более предпочтительно в 0,15–0,6 раз и еще более предпочтительно в 0,25–0,4 раз.

Аккуратная загрузка частиц катализатора в реакционные трубы очень важна для обеспечения желательного протекания каталитической реакции. В частности, необходимо: достичь правильной плотности загрузки частиц в реакционную трубу; удостовериться в том, что плотность загрузки в каждой реакционной трубе одинакова в пределах диапазона допустимых значений; во избежание закупорки, т.е. образования пустоты, когда две или более частиц зацепляются друг за друга и застревают в трубе, образуя искусственное основание; обеспечить заполнение катализатором в реакционной трубе до правильного уровня, т.е. позволяющее обеспечить достаточный свободный объем в трубе; избегать по мере возможности попадание пыли в реакционные трубы; и избегать раздробления и/или истирания частиц катализатора при неаккуратном заполнении. При загрузке катализатора в реакционные трубы лучше всего ограничить загрузочное отверстие так, чтобы частицы катализатора проходили по одной, преимущественно потому, что это снижает риск закупорки.

Учитывая эти требования, загрузка катализатора в большое число реакционных труб в каталитическом реакторе требует больших затрат времени и трудозатрат. Это приводит к избыточному времени простоя дорогостоящих реакторных установок, а также к возможным ошибкам при заполнении, что приводит к низкому качеству реакций и продукции.

Обычно используемый способ загрузки – это загрузка при помощи матрицы. В этом способе применяется большая, специально разработанная матрица. Матрица образует сетку из отверстий с интервалом, соответствующим схеме отверстий реакторных труб в трубной решетке. Матрица уложена поверх трубной решетки реактора. Катализатор насыпают на матрицу и загружают в отверстия реакторных труб путем сметания катализатора на матрицу, которое осуществляют до четырех человек.

В известном уровне техники была предпринята попытка ускорить загрузку катализатора в каталитические реакторы посредством применения вспомогательных средств для загрузки.

В международном патенте WO 98/14392 и патенте США US 4402643 обсуждаются системы загрузки реакционных труб. Эти системы имеют вид загрузочных тележек на колесах с многочисленными трубами для загрузки катализатора для одновременной установки множества реакционных труб. Тележки можно прокатывать поверх трубных решеток.

В патенте США US 3913806 обсуждается загрузчик катализатора для одновременной загрузки частиц катализатора через многочисленные трубы. Загрузчик катализатора имеет вид подвижной несущей конструкции, включающей множество трубчатых элементов, удерживающих заданное количество каталитического материала, для загрузки материала в реакционные трубы. Эту конструкцию применяют для заполнения множества реакционных труб и затем перемещают к другому набору пустых реакционных труб для их заполнения.

В патентах США US 3223490 и US 2985341 обсуждаются загрузчики для каталитических реакторов в виде матриц, расположенных поверх трубной решетки. В патенте США US 2958341 матрица связана с отверстиями в трубной решетке, и частицы катализатора насыпают на матрицу, откуда их путем вибрации ссыпают в отверстия и оттуда в реакционные трубы. В международном патенте WO 2010/068094 обсуждается загрузочное устройство с плитой с шаблоном или загрузочными отверстиями со средствами просеивания между загрузочными отверстиями. Устройство закрывает группу отверстий реакционных труб, одновременно обеспечивая удаление пыли.

В патенте США US 5906229 обсуждается загрузчик катализатора, позволяющий одновременно заполнять многочисленные трубы путем высыпания частиц катализатора в отверстия реакционных труб.

В Европейском патенте EP 0963785 обсуждаются вставки в реакторные трубы с многоугольными головками, образующими загрузочную поверхность с регулярными зазорами между вставками. Зазоры образуют гнезда для сбора пыли, когда частицы катализаторов сметают поверх вставок.

В международном патенте WO 2010/068094 обсуждается недавняя разработка загрузки катализатора с применением матрицы в форме параллелограмма с группой из примерно 96 отверстий, окруженных вертикальной стенкой. Матрица расположена поверх трубной решетки, оснащенной штуцерами для заполнения.

Затем загрузочную матрицу по мере насыпания частиц катализатора смещают обратно, параллельно трубной решетке. Обратное смешение обеспечивает сметание частиц в реакционные трубы. Известно такое устройство производства компании Mourik International BV, Нидерланды, под маркой The Shuffle Loader™. Преимущество этого устройства заключается в том, что оно позволяет осуществлять загрузку матрицы, что применимо в случае почти любого каталитического реактора с соответствующим интервалом между трубами (шагом) в трубной решетке.

Еще одна проблема, существующая при обычных способах загрузки, заключается в высвобождении и формировании пыли и мелких фракций катализатора. Хотя каталитический материал, как правило, просеивается для отделения пыли во время производства или отгрузки, не всю пыль можно удалить, и неизбежно образуются новая пыль и мелкие фракции вследствие истирания частиц в процессе транспортировки и загрузки.

Пыль и мелкие фракции являются проблемой, поскольку они могут загрязнять рабочую среду для персонала; они могут отрицательно влиять на каталитическую реакцию в сосуде путем увеличения плотности упаковки и из-за блокировки потока реагента; они также могут загрязнять продукт реакции.

При известном уровне техники были сделаны попытки решить проблему образования пыли и мелких фракций.

В международном патенте WO 2006/104832 и патентах США US 2006/0233631 и US 4077530 была предложена, например, вставка в реакционные трубы снижающих скорость устройств для замедления падения частиц в трубы.

В патенте США US 4737269 обсуждается загрузочная воронка для катализатора со шламовым отверстием в верхней части воронки, которое может быть соединено с желобом для отвода пыли из верхнего конца воронки, и ситом в нижней части воронки для отделения катализатора от любых мелких или маломерных частиц катализатора. Это устройство может улавливать часть пыли, образующейся в результате истирания во время транспортировки, но желательны улучшения. Кроме того, данное устройство не решает проблему возникновения пыли во время загрузки частиц катализатора в реакционные трубы, например, при сметании или встряхивании частиц.

В патенте США US 3409411 обсуждается способ отделения мелких фракций сыпучего катализатора при загрузке с применением всасывания. Указанный каталитический реактор – это реактор с безбортовой платформой, который загружается при помощи единственного шланга, а не матрицы для загрузки катализатора.

Остается потребность для улучшения практики загрузки и загрузочных устройств.

ИЗОБРЕТЕНИЕ

Согласно настоящему изобретению имеется загрузочный лоток для загрузки сыпучего материала в группу по существу вертикальных труб; где загрузочный лоток включает множество элементов загрузочного лотка, а каждый элемент загрузочного лотка содержит по меньшей мере одно отверстие для загрузки, и по меньшей мере несколько элементов загрузочного лотка содержит по меньшей мере два отверстия для загрузки, и элементы загрузочного лотка подогнаны друг к другу, образуя группу отверстий для загрузки.

При сборе в загрузочный лоток элементы загрузочного лотка прилегают друг к другу, образуя загрузочную матрицу с протяженной группой из загрузочных отверстий. Элементы загрузочного лотка предпочтительно плотно примыкают друг к другу, оставляя небольшое пространство или не оставляя пространства между прилегающими краями.

В одном из вариантов осуществления изобретения применяется загрузочный лоток для катализатора для загрузки гранул катализатора в каталитический реактор, включающий группу по существу вертикальных реакционных труб; в нем загрузочный лоток имеет блочную структуру и состоит из множества модулей загрузочного лотка, где каждый модуль загрузочного лотка содержат два и больше загрузочных отверстий, и модули загрузочного лотка подогнаны друг к другу, образуя матрицу с загрузочными отверстиями.

Обычные загрузочные матрицы для катализатора сконструированы с учетом размеров реактора, так, что их можно использовать только в случае каталитического реактора, для которого они были разработаны. Эти стандартные матрицы требуют трудоемкого заполнения персоналом, сметающим частицы катализатора на матрицу.

Такое трудоемкое заполнение персоналом было в некоторой степени устранено в рамках известного уровня техники при помощи применения вспомогательных средств для загрузки. Такие вспомогательные средства для загрузки более дорогостоящие и громоздкие, чем простые матрицы, и при обеспечении реактора конкретными вспомогательными средствами для загрузки становится важным вопрос стоимости и использования площади. Поэтому была предпринята попытка создания погрузчиков для катализатора, которые можно использовать в различных каталитических реакторах. Например, погрузчики в форме параллелограмма с возвратно-поступательным движением гораздо меньше, чем типичные трубные решетки и, таким образом, их можно применять в случае различных трубных решеток. Хотя они очень полезны для обеспечения хорошей загрузки катализатора, их применение ограниченно, поскольку они не могут достичь всех реакционных труб каталитического реактора, например, расположенных на периферии по окружности цилиндрического каталитического реактора или расположенных рядом или на одной линии с опорами трубных решеток или труб охлаждения. Это создает особую проблему, поскольку радиус и, таким образом, внешняя кривая различны для разных каталитических реакторов. Кроме того, расположение опор и труб охлаждения не стандартизовано. Реакционные трубы, которые не заполняются при помощи вспомогательных средств для загрузки, необходимо заполнить вручную, что соответственно увеличивает трудозатраты, время простоя и риск неоднородного заполнения реакционных труб.

Настоящее изобретение предусматривает загрузочный лоток, сконструированный из элементов или модулей загрузочного лотка. Загрузочный лоток можно удобно сконструировать из загрузочных элементов на месте поверх трубной решетки, так, чтобы на месте можно было собрать временную, специально разработанную загрузочную матрицу, формирующую группу загрузочных отверстий. Элементы загрузочного лотка, из которых конструируют загрузочный лоток, включают множество элементов загрузочного лотка различного размера, так, что можно сформировать загрузочный лоток различной формы для обеспечения соответствия форме конкретной трубной решетки и группы труб. Например, загрузочный лоток можно смонтировать так, что он будет соответствовать по форме внутреннему периферийному радиусу трубной решетки, так, чтобы он включал площадки, на которых его собирают вокруг фиксированных охлаждающих труб и т.д.

Это обеспечивает большую гибкость вспомогательного устройства для загрузки, поскольку его можно использовать для загрузки множества каталитических реакторов. Преимущество особенно ярко проявляется в том, что специалист–загрузчик катализатора способен добавлять катализатор во множество каталитических реакторов с применением всего лишь одной блочной системы загрузочного лотка, и не требуется обеспечивать особые матрицы для реакторов или использовать матрицы, принадлежащие владельцу реактора и требующие особого обучения.

В других известных способах представлены единичные загрузочные трубы, которые можно вставить по одной и удалить по одной из реакторных труб. Это занимает много времени и требует больших затрат труда.

Предпочтительно элементы загрузочного лотка для катализатора соединены друг с другом при помощи разъемного соединения и образуют группу загрузочных отверстий для катализатора. Разъемное соединение элементов загрузочного лотка образует плоскую поверхность, на которую можно насыпать гранулы катализатора. Предпочтительно такое соединение приводит к по существу малому количеству или отсутствию щелей между элементами загрузочного лотка, в которые могут падать гранулы катализатора и/или пыль.

Модули загрузочного лотка предпочтительно соединены с прилегающими модулями в плоскую группу при помощи разъемных механических креплений. Элементы загрузочного лотка предпочтительно соединены так, чтобы блокировать горизонтальное перемещение, так чтобы предотвратить или снизить по существу горизонтальное смещение во время процедуры загрузки.

Возможно, что крепления вертикально фиксируются по меньшей мере в одном направлении. Это позволяет формировать из модуля загрузочного лотка автономный элементарный загрузочный лоток для катализатора, который можно поднимать как единый элемент. В этом отношении крепления могут обеспечивать вертикальную и горизонтальную фиксацию модулей загрузочного лотка.

В другом случае элементы загрузочного лотка соединены вместе только по горизонтали, так, что в значительной мере предотвращается смещение по горизонтали, но не по вертикали. Это позволяет использовать единый загрузочный лоток, расположенный сверху или поверх трубной решетки, но позволяет удалить каждый элемент загрузочного лотка со сборки загрузочного лотка при помощи простого подъема данного единичного элемента. Индивидуальный подъем каждого элемента лотка может позволять снижать вес при подъеме вручную. Подъем вручную может быть необходим, когда ограниченность объема под крышкой означает, что нельзя использовать подъемные устройства.

В предпочтительном варианте осуществления загрузочного лотка для катализатора модули загрузочного лотка закреплены при помощи разъемного соединения в группу посредством щелевого соединения, предпочтительно Т-образного пазового соединительного элемента, L-образного пазового соединительного элемента или соединений типа «ласточкин хвост». Для эксперта очевидно, что модульные элементы могут быть снабжены пазами и вставками в различных конфигурациях, однако считается практичным монтировать каждый модуль загрузочного лотка со стороной с прорезями и выпуклой стороной. Предпочтительно оборудуют щелевые крепления для по существу вертикальной вставки и удаления, поскольку это обеспечивает легкость соединения.

Каждый из загрузочных элементов предпочтительно снабжен по меньшей мере 2, предпочтительно по меньшей мере 3, более предпочтительно по меньшей мере 4 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 5 загрузочными отверстиями. Предпочтительно каждый из загрузочных элементов снабжен менее чем 40 загрузочными отверстиями, предпочтительно менее чем 30 загрузочными отверстиями и более предпочтительно менее чем 20 загрузочными отверстиями.

Обычно желательно снабдить модули загрузочного лотка с максимальным числом загрузочных отверстий, которое практически допускают размеры и вес. Максимальное число загрузочных отверстий обеспечивает максимальное покрытие матрицы, что означает меньшее количество стадий монтажа, необходимых для получения конечного загрузочного лотка. Это, конечно, сбалансировано необходимостью обеспечить гибкость при монтаже модульных систем для соответствия различным каталитическим реакторам и с учетом веса элементов загрузочного лотка.

Предпочтительная форма загрузочных элементов продолговатая, с загрузочными отверстиями, расположенными вдоль одной линии. Полоса загрузочных отверстий обеспечивает легкий монтаж продольных загрузочных элементов, подогнанных друг к другу со стороны длинных кромок. Загрузочные отверстия имеют линейную конфигурацию, поскольку это типичная схема реакционных труб в реакторе, которая обеспечивает легкий монтаж со значительной степенью гибкости при конструкции формы. Можно рассматривать включение в загрузочный лоток квадратных, прямоугольных с двумя и более множествами загрузочных отверстий и треугольных загрузочных элементов с квадратными, прямоугольными или треугольными группами загрузочных отверстий для закрытия больших площадей реакционных труб для экономии времени.

Стыковочные края элементов загрузочного лотка могут представлять собой длинные прямые края, которые плотно прилегают друг к другу, практически не оставляя щелей, позволяющих пыли или частицам попадать между элементами вдоль стыкуемых кромок. Условно стыкуемые кромки практически прямые; однако также можно использовать волнистые или зубчатые стыковочные поверхности.

Иные конфигурации загрузочных отверстий, нежели линейные, менее предпочтительны, но могут оказаться подходящими, когда желательно применение загрузочного лотка в более нестандартной схеме группы труб.

Как обсуждалось выше, загрузочный лоток для катализатора можно смонтировать из модулей загрузочного лотка различного размера или формы. Например, при монтаже загрузочного лотка с плотно подогнанным изогнутым внутренним краем реактора желательно смонтировать загрузочный лоток из модулей загрузочного лотка с постепенным снижением длины и/или числа загрузочных отверстий на один элемент загрузочного лотка при подгонке загрузочного лотка к изогнутой стенке каталитического реактора.

В другом случае, в отсутствие охлаждающей трубы или вертикальной опоры из трубной решетки матрица из более длинных модулей загрузочного лотка может перемежаться одним или более короткими модулями загрузочного лотка для создания полости в загрузочном лотке для катализатора, через которую может проходить опора или охлаждающая труба.

В этом отношении предпочтительно иметь набор элементов загрузочного лотка различной длины, ширины и/или формы, из которых можно сконструировать множество форм, соответствующих схеме конкретной трубной решетки и реактора.

В предпочтительном варианте загрузочный лоток оснащен одной и более вертикальными боковыми стенками на периферии или за периферией группы загрузочных отверстий. Эта стенка образует лоток, в который можно насыпать частицы. Стенки удерживают сыпучий материал в загрузочной области, предотвращая его попадание за пределы этой области, в трубы, которые в данный момент не заполняются; в частности, боковые стенки обладают достаточной высотой, чтобы предотвратить выброс катализатора в случае загрузки при помощи встряхивания загрузочного лотка.

Вертикальные боковые стенки предпочтительно включают элементы боковых стенок, присоединенные посредством разъемных соединений. Элементы боковых стенок предпочтительно присоединены при помощи таких же или аналогичных разъемных креплений, что и обсужденные выше для совместной фиксации модулей загрузочного лотка.

В предпочтительном варианте осуществления отверстия для загрузки приспособлены для присоединения и закрепления загрузочных труб, вставляемых через загрузочные отверстия в реакционные трубы. Загрузочные трубы для катализатора общеизвестны и позволяют легко обеспечить желательный недогруз реакционных труб путем создания временно ограниченного объема в верхней части реакционных труб во время заполнения. Такие трубы известны, например, из международного патента WO 2004/085051.

Загрузочная труба включает верхнюю часть с загрузочным отверстием и элементом для крепления опоры и трубчатую трубу, направленную вниз от верхней части, так, чтобы отверстие для загрузки катализатора вело к внутренней части трубчатой трубы. Элемент для крепления опоры – это предпочтительно фланец. Фланец касается периферии загрузочного отверстия и крепится к ней. Предпочтительно имеется гнездо на краю загрузочного отверстия, на котором крепится верхний фланец. Более предпочтительно для гнезда характерна глубина, которая соответствует толщине верхнего фланца, так, что смонтированный верхний фланец находится заподлицо с принимающей частицы поверхностью элемента загрузочного лотка. Это обеспечивает плоскую поверхность, принимающую частицы, для загрузочного лотка; это позволяет избежать сбивания на сторону загрузочной трубы, что могло бы создать помехи процессам заполнения.

Загрузочное отверстие загрузочной трубы позволяет частицам попадать внутрь и, таким образом, оно имеет предпочтительный диаметр, по меньшей мере в 1,1 раз и предпочтительно в 1,2 раз превышающий наибольший размер загружаемых частиц. Размер загрузочного отверстия предпочтительно ограничен и сдерживает проход частиц до одной или двух частиц за раз. Если частицы проходят по одной, диаметр отверстия предпочтительно по меньшей мере в два раза меньше, чем наибольшие загружаемые частицы. Когда пропускаются две частицы за раз, диаметр предпочтительно по меньшей мере в три раза меньше, чем размер частицы по наибольшему измерению. Это позволяет избежать закупорки.

Предпочтительно, чтобы загрузочные трубы имели вертикальные опоры в загрузочных отверстиях смонтированного загрузочного лотка, поскольку тогда их можно удалить смещением по вертикали от реакционных труб вместе с загрузочным лотком или элементами загрузочного лотка, когда их поднимают. Это предпочтительно позволяет обеспечить одну стадию удаления как элемента загрузочного лотка, так и загрузочной трубы, что устраняет необходимость в длительном удалении каждой загрузочной трубы по отдельности, как в случае загрузочных устройств в рамках известного уровня техники. Загрузочные трубы предпочтительно вставляются при помощи разъемных соединений в загрузочные отверстия.

Еще одно преимущество связано с наличием загрузочных труб в загрузочных отверстиях: поскольку загрузочные трубы вставлены в трубы группы, они способствуют фиксации загрузочного лотка в правильном положении над группой труб, что предотвращает горизонтальное смещение, например, при вибрации.

Для обеспечения попадания частиц катализатора в отверстия для заполнения катализатора и предпочтительного устранения необходимости сгребания вручную, по меньшей мере часть загрузочного лотка предпочтительно подвергают вибрации для перемешивания частиц катализатора, чтобы они попадали в загрузочные отверстия.

Предпочтительно один, более или наиболее предпочтительно каждый модуль загрузочного лотка оснащен виброгрохотом. Виброгрохот обеспечивает вибрацию загрузочного элемента и встряхивает частицы, засыпая их в загрузочные отверстия. Снабжение виброгрохотом каждого или большинства элементов загрузочного лотка обеспечивает равномерное распределение вибрации по загрузочному лотку в сборке в отсутствие необходимости применения избыточно мощной вибрации из единой точки.

Во время загрузки материала сыпучего катализатора присутствие пыли катализатора может создать проблему. Пыль формируется в поставляемом каталитическом материале, но также может образовываться при истирании во время процессов загрузки. Попадание этой пыли в реакционные трубы может отрицательно повлиять на катализируемую реакцию и может загрязнить продукт химической реакции. Известно, что можно удалить пыль в процессе загрузки при помощи всасывания; однако требуются усовершенствования. Пыль по своим размерам отличается от загружаемых сыпучих материалов или гранул. Как уже указано, загружаемые частицы обычно имеют номинальный диаметр в диапазоне от 1 мм до 25 мм. С другой стороны, считается, что пыль включает компоненты в диапазоне 100 мкм и менее.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения загрузочный лоток также содержит одну и более опор для фиксации смонтированной загрузочной матрицы поверх трубной решетки с образованием области между смонтированной загрузочной матрицей и верхней трубной решеткой; а вакуумный выпуск для всасывания объема между загрузочной матрицей и верхней трубной решеткой, когда загрузочная матрица смонтирована для применения.

Всасывание объема непосредственно перед попаданием частиц катализатора в реакционные трубы позволяет удалить пыль и мелкие фракции, присутствующие в материале катализатора на конечной стадии загрузки, что снижает количество пыли и мелких фракций, которые могут формироваться далее, после стадии удаления пыли.

В связи с этим, по меньшей мере некоторые, предпочтительно большинство или еще более предпочтительно фактически все элементы загрузочного лотка в загрузочном лотке включают одну или более опор для расположения матричного элемента над трубчатой решеткой для обеспечения объема под матричным элементом; и вакуумный выпуск для обеспечения отсоса в объеме под матричным элементом.

Объем между трубной решеткой и элементами загрузочной матрицы в значительной степени закрыт для обеспечения хорошей струи воздуха поверх и сквозь поток частиц при их прохождении через данный объем при падении в трубы. Так, при сборке в протяженный загрузочный лоток обеспечивается множество по существу раздельных камер под элементами загрузочного лотка, и каждый объем снабжен по меньшей мере одним собственным вакуумным выпуском. Таким образом, можно применять тщательное всасывание для удаления пыли из фактически всего загрузочного лотка в сборе. Поскольку элементы загрузочного лотка предпочтительно линейные, имеется множество отдельных удлиненных камер, где каждая камера снабжена вакуумным выпуском, что позволяет обеспечить эффективный приток воздуха к вакуумным выпускам.

Когда загрузочные отверстия расположены в ряд, можно обеспечить хорошо контролируемый приток воздуха, когда на коротком конце расположен вакуумный выпуск.

Предпочтительно снабдить вакуумным выпуском по меньшей мере каждые 40, более предпочтительно по меньшей мере каждые 30 и наиболее предпочтительно по меньшей мере каждые 20 загрузочных отверстий. Это обеспечивает соответствующий приток воздуха под загрузочные отверстия и, таким образом, улавливаются пыль и мелкие фракции. Таким образом, можно смонтировать загрузочные матрицы, включающие, например, 300 или более, 400 или более или 500 или более загрузочных отверстий.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения имеется канал между нижней частью отверстий для загрузки катализатора в матрице и верхней частью отверстий реакционных труб; этот канал снабжен боковыми отверстиями с ситами, которые имеют размер, позволяющий блокировать проход частиц катализатора, но пропускают пыль и мелкие фракции, которые удаляют при помощи всасывания. Отверстия сит предпочтительно имеют размер, предотвращающий прохождение частиц с размером по одному из измерений не менее чем примерно 0,2 от верхнего внутреннего диаметра канала. Отверстия сит могут иметь форму пазов, круговых отверстий, образующих решетку из отверстий, обеспечивающих поток воздуха, или могут представлять собой отверстия в сетке или проволочном каркасе.

Вакуумная фильтрация может продуктивно сочетаться с применением специально адаптированной загрузочной трубы; загрузочная труба содержит верхнюю часть с отверстием для загрузки катализатора и элемент для крепления загрузочной матрицы; трубчатую трубу, направленную вниз от указанной верхней части, так, что отверстие для загрузки катализатора ведет во внутреннюю часть трубчатой трубы; где трубчатая труба оснащена боковыми отверстиями сита, не пропускающими сыпучий катализатор, но пропускающими пыль. Таким образом, загрузочная труба образует фильтрующий канал между отверстием для загрузки катализатора и отверстием реакционной трубы.

Предпочтительно, чтобы отверстия сит были расположены по меньшей мере частично в верхней четверти трубчатой трубы, предпочтительно в верхней 1/8 части.

Альтернативой заправочным штуцерам, когда они не требуются для обеспечения свободного объема в реакционных трубах, являются короткие ситовидные трубы, которые образуют ограниченный канал между отверстиями для загрузки катализатора и отверстиями реакционных труб; отверстия в боковых стенках ситовидных труб снабжены ситами, как указано выше.

Отверстия сит наиболее эффективны для удаления пыли, когда они по меньшей мере частично расположены внутри области между загрузочной матрицей и верхней трубной решеткой, поскольку именно там всасывание наиболее интенсивно. Предпочтительно отверстия сит имеются только в этой области. Отверстия сит также предпочтительно представляют собой простые отверстия и не оснащены клапанами, запорами и т.д.

В предпочтительном варианте осуществления перед вакуумным выпуском может быть установлен отражатель потока воздуха для снижения всасывания канала (каналов), ближайших к вакуумному выпуску, одновременно обеспечивая соответствующий поток воздуха в каналах, находящихся дальше от вакуумного выпуска. В одном из вариантов осуществления отражатель может представлять собой полукруглую стенку, вогнутая сторона которой обращена к каналу или загрузочному каналу, ближайшему к вакуумному выпуску.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения загрузочные трубы, расположенные внутри загрузочных отверстий для катализатора, оснащены в верхней части отверстиями сита с размерами, позволяющими удерживать частицы катализатора в загрузочной трубе, но пропускающими пыль и фрагментированные частицы. При использовании всасывания вне загрузочной трубы в области, прилегающей к отверстиям сита, большую часть пыли и фрагментированный материал частиц удаляют из частиц катализатора при их высыпании в реакционную трубу.

Эта особенность в особенности предпочтительно осуществлена в сочетании с загрузочными элементами в настоящем изобретении, когда каждому из загрузочных элементов соответствует по существу закрытый объем вокруг верхней области загрузочных труб, и имеется вакуумный выпуск, позволяющий применить всасывание в по существу закрытой области. Поскольку модули образуют меньшую закрытую область, чем формируемая обычной сплошной матрицей, можно лучше обеспечить эффективный поток воздуха в данной области. Это в особенности так в случае, когда матричный модуль линейный.

Поскольку каждый из модулей матрицы оснащен своим собственным вакуумным выпуском, вся область смонтированной матричной группы может быть подвергнута всасыванию для удаления пыли в отсутствие необходимости дорогостоящей, специально изготовленной матрицы, используемой только в одном реакторе.

В другом варианте осуществления изобретения имеется способ заполнения группы по существу вертикальных реакционных труб с сыпучим материалом, включающий стадии: расположения загрузочного лотка, как указано здесь, поверх труб, так, чтобы отверстия для загрузки были расположены на одной линии с отверстиями труб; подачи сыпучего материала в группу загрузочных отверстий, так, чтобы сыпучий материал проходил через загрузочные отверстия и отверстия труб; и отведение загрузочного лотка от группы труб.

Способ предпочтительно применяется для заполнения каталитического реактора, включающий группу по существу вертикальных реакционных труб с сыпучим катализатором. Более предпочтительно способ также включает стадию установки загрузочных труб по меньшей мере в некоторые загрузочные отверстия до стадии заполнения и даже более предпочтительно удаление установленных загрузочных труб из загрузочных отверстий после заполнения.

Загрузочный лоток может быть смонтирован или частично смонтирован до расположения поверх трубной решетки, но также может быть смонтирован или частично смонтирован на месте из загрузочных элементов.

В предпочтительном варианте осуществления способ включает стадии:

a. оснащения загрузочного лотка для катализатора вакуумными выпусками, как указано, поверх реакционных труб каталитического реактора, так, что загрузочные отверстия для катализатора расположены на одной линии с реакционными трубами;

b. подачи сыпучего материала катализатора на группу загрузочных отверстий, так, чтобы сыпучий каталитический материал проходил через отверстия для загрузки катализатора и отверстия труб реактора;

c. всасывания через вакуумный выпуск во время по меньшей мере части стадии b, предпочтительно в течение фактически всей стадии b и наиболее предпочтительно до и/или после стадии b; и

d. удаления загрузочного лотка для катализатора из каталитического реактора.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения поставляется набор деталей, включающих множество элементов загрузочного лотка, как описано выше, где элементы загрузочного лотка имеют различные размеры. Обеспечив набор деталей с элементами загрузочного лотка различного размера (т.е. элементами загрузочного лотка с различным числом загрузочных отверстий) можно смонтировать специально изготовленный загрузочный лоток, отвечающий форме конкретной группы труб. Такой набор деталей может включать элементы загрузочного лотка, содержащие от одного до 40 (и более) загрузочных отверстий и все системы между ними. Например, набор деталей может включать множество элементов загрузочного лотка с 20 загрузочными отверстиями, множество элементов с 10 загрузочными отверстиями, множество элементов с 5 загрузочными отверстиями, множество элементов с 4 загрузочными отверстиями, множество элементов с 3 загрузочными отверстиями, множество элементов с 2 загрузочными отверстиями и множество элементов с 1 загрузочным отверстием.

Предпочтительно с набором загрузочных труб, вставляемых в загрузочные отверстия элементов загрузочного лотка, также поставляется набор запасных частей.

Более предпочтительно набор деталей обеспечен множеством боковых элементов, прикрепленных с возможностью снятия к элементам загрузочного лотка.

Хотя устройство и способ в настоящем изобретении направлены прежде всего на загрузку частиц катализатора в каталитические реакторы, их также можно использовать для загрузки вообще любого гранулированного сыпучего материала, в которой применяется загрузочная матрица. Примером такого применения может быть загрузка зерна в силосную башню, сортировка камня или гравия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Особенности и преимущества изобретения далее будут рассмотрены при ссылке на соответствующие чертежи, представленные только для примера, где:

Фиг. 1 – это частичный вид в перспективе каталитического реактора (боковая стена не показана) с загрузочным лотком, расположенным на трубной решетке;

Фиг. 2A – это вид в перспективе загрузочного лотка, оснащенного вертикальной периферийной стенкой;

Фиг. 2B – это вид в перспективе загрузочного лотка на фиг. 2A с удаленной частью периферийной стенки;

Фиг. 3 – это вид в перспективе элемента боковой стенки;

Фиг. 4 – это вид в перспективе единичного элемента загрузочного лотка;

Фиг. 5 – это вид в перспективе элемента загрузочного лотка для катализатора на фиг. 4 с удаленной боковой стенкой; и

Фиг. 6 – это вид в перспективе загрузочной трубы.

ОПИСАНИЕ ПРОИЛЛЮСТРИРОВАННЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 1 показан частичный вид каталитического реактора 10, оснащенного верхней трубной решеткой 8 с группой отверстий 24 реакционных труб. Каждое отверстие 24 реакционной трубы ведет к реакционной трубе 9, проходящей снизу от трубной решетки в каталитическом реакторе 10. Каталитический реактор 10, как правило, оснащен охватывающей боковой стенкой и нижней трубной решеткой, образующими закрытое пространство, например, для охладителя. Для упрощения объяснения боковая стенка и нижняя трубная решетка не показаны на чертежах.

Загрузочный лоток 2 установлен поверх трубной решетки 8 для внесения материала сыпучего катализатора (катализатора в виде частиц) через отверстия 24 реакционных труб в реакционные трубы 9. Загрузочный лоток 2 образует выемку, в которую можно насыпать сыпучий катализатор, например, из воронки. Загрузочный лоток 2 сам по себе оснащен группой загрузочных отверстий 12, выровненных с отверстиями 24 реакционных труб в трубной решетке 8. При использовании частицы катализатора проходят через загрузочные отверстия 12, через отверстия 24 реакционных труб и загружаются в реакционные трубы 9.

На фиг. 2A показан более подробный вид в перспективе загрузочного лотка 2. Загрузочный лоток 2 оснащен съемными вертикальными элементами 26 боковых стенок. Эти элементы 26 боковых стенок образуют вертикальную периферийную боковую стенку 30 желоба, в который можно насыпать сыпучий катализатор. Элементы 26 боковых стенок смонтированы при помощи разъемных соединений на загрузочный лоток 2 путем вертикальной установки в Т-образные пазовые соединительные элементы 28. Более ясный вид удаленного элемента 26 боковой стенки показан на фиг. 3. Показанный элемент 26 боковых стенок подходит только к одному Т-образному пазовому соединительному элементу 28, а вертикальная периферийная боковая стенка 30 на фиг. 2A состоит из двенадцати таких элементов, прилегающих друг к другу. В некоторых случаях можно преимущественно использовать элементы 26 боковых стенок, подогнанными одновременно более чем к одному T-образному пазовому соединительному элементу 28, так что по меньшей мере одна сторона вертикальной периферийной боковой стенки 30 может быть образована единственным элементом 26. Например, четыре элемента 26 боковых стенок ближайшей стороны загрузочного лотка на фиг. 2A можно заменить единственным элементом 26, подходящим к четырем пазам 28.

На фиг. 2B показан загрузочный лоток 2 на фиг. 2A с удаленной ближайшей из боковых стенок 30, так, что открыта загрузочная матрица 14, включающая группу загрузочных отверстий 12.

Как можно видеть, загрузочный лоток 2 смонтирован из двух удлиненных элементов 4 загрузочного лотка, соединенных друг с другом по одной из их сторон. Каждый из показанных загрузочных элементов оснащен четырьмя загрузочными отверстиями 12. При соединении двух элементов 4 загрузочного лотка вместе образуется удлиненная плоская группа из восьми загрузочных отверстий 12, позволяющая загружать сыпучий катализатор в некоторое количество реакторных труб одновременно. Естественно, могут быть установлены элементы загрузочного лотка, содержащие более четырех или меньше четырех загрузочных отверстий.

Элементы 4 загрузочного лотка соединены при помощи разъемного T-образного пазового соединительного элемента 28, позволяющего модулям 4 вертикально перемещаться, соединяясь и разъединяясь. Для экспертов в данной области техники понятно, что можно использовать другие формы разъемного соединения, такие как L-образные пазовые соединительные элементы, соединения типа «ласточкин хвост» и магнитные соединения.

Хотя на фиг. 2A и 2B показаны только два связанных друг с другом модуля 2 загрузочного лотка для катализатора, где протяженные загрузочные лотки с группами из гораздо большего числа загрузочных отверстий 12 можно сконструировать при помощи модульной сборки большего, чем показанное, числа элементов загрузочного лотка 4. Сборки загрузочного лотка с группами из приблизительно 50, 80, 100, 300 и более загрузочных отверстий 12 для катализатора особенно практичны для быстрой и эффективной загрузки катализатора в каталитический реактор.

Элементы загрузочного лотка 4 также можно смонтировать в загрузочный лоток разной формы, например, путем смещения прилегающих модулей 4 по отношению друг к другу, как показано на фиг. 2A и 2B. Таким образом, можно собрать загрузочные лотки 2 с различными схемами с различными размерами трубных решеток каталитических реакторов, например, для обеспечения соответствия конкретной схеме группы труб с учетом внутреннего радиуса реактора или с четом схемы вокруг охлаждающих труб, проходящих через трубную решетку. На практике эта особенность позволяет сконструировать загрузочный лоток 2 так, чтобы подогнать его под внешний радиус конкретных каталитических реакторов, чтобы не требовалась специально изготовленная матрица или заполнение вручную реакционных труб, пропущенных «универсальным» загрузчиком катализатора.

Особенно полезная особенность загрузочного лотка 2 заключается в том, что его можно смонтировать из набора деталей, включающих множество элементов 4 загрузочного лотка различных размеров, т.е. с различным числом загрузочных отверстий 12. Поскольку загрузочные отверстия в элементах загрузочного лотка в конкретном наборе расположены с одинаковым шагом, элементы с большим количеством загрузочных отверстий 12 будут больше и предпочтительно длиннее, и загрузочные отверстия 12 на них будут выстроены в одну линию. При наличии в наборе элементов загрузочного лотка различных размеров можно дополнительно менять формы загрузочного лотка для катализатора, которые можно смонтировать из элементов 4.

Набор деталей может включать 25 и более элементов загрузочного лотка с 20 загрузочными отверстиями, 15 и более элементов с 10 загрузочными отверстиями, 10 и более элементов с 5 загрузочными отверстиями, 5 и более элементов с 4 загрузочными отверстиями, 5 и более элементов с 3 загрузочными отверстиями, 5 и более элементов с двумя загрузочными отверстиями и 5 и более элементов с 1 загрузочным отверстием.

Элементы загрузочного лотка 4 и боковые элементы 26 можно сформировать из множества материалов, которые может выбрать эксперт на основании конкретного применения загрузочного лотка 2. В случае загрузки катализатора важно, чтобы материал загрузочного лотка был инертным в отношении катализатора во избежание химической коррозии загрузочного лотка или химических изменений материала катализатора. Предпочтительные конструкционные материалы – это нержавеющая сталь и алюминий. Для соединительных механизмов, например, показанного на чертежах Т-образного пазового соединительного элемента, можно использовать пластик, позволяющий обеспечить свободное скольжение по вертикали при определенной гибкости. Например, в качестве пластика можно использовать полипропилен и поливинилхлорид.

На фиг. 4 показан единственный загрузочный элемент 4, относящийся к типу, приведенному на фиг. 2A и 2B. Как вино, имеются две загрузочные трубы 40 и 42. Загрузочная труба – это устройство, применяемое для загрузки катализатора в реакторную трубу. Загрузочные трубы 40, 42 снабжены верхними фланцами 44, соответствующими загрузочным отверстиям 12 загрузочной матрицы 14, и они определяют положение загрузочных отверстий 54 с диаметром, меньшим, чем диаметр загрузочных отверстий 12. Загрузочные трубы 40, 42 снабжены направленными вниз трубами 46, которые проникают в реакционные трубы каталитического реактора. Загрузочные трубы, как правило, применяются для загрузки катализатора при известном уровне техники для обеспечения контролируемого уровня свободного объема в загруженных реакторных трубах. Поскольку объем внутри загрузочной трубы меньше объема окружающей части реакторной трубы 12, когда его удаляют после заполнения, туда вносят ограниченное количество частиц катализатора в верхнюю часть реакционной трубы, и это ограниченное количество затем падает, заполняя больший объем реакторной трубы. Результат – это контролируемый уровень свободного объема в реакционной трубе. В процессе работы, все или только некоторые загрузочные отверстия катализатора 12 оснащены загрузочными трубами 40, 42.

В некоторых случаях одно и более загрузочных отверстий 12 для катализатора можно заблокировать при помощи пробки (не показана), если оно не требуется, чтобы катализатор можно было добавить в заданное место.

Как можно видеть на фиг. 5, загрузочная матрица 14 для катализатора крепится в приподнятом положении над трубной решеткой 8 при помощи опор 48 для создания объема 38 между загрузочной матрицей 14 для катализатора и трубной решеткой 2. На фиг. 4 и в процессе использования этот объем по существу закрыт за исключением вакуумного выпуска 18, к которому можно подсоединить насос (не показан) для всасывания объема 38; загрузочные отверстия 12 для катализатора и отверстия реакционных труб 8.

На фиг. 5 и 6 показана предпочтительная загрузочная труба 42, предусмотренная в верхней части, непосредственно под фланцем с множеством загрузочных отверстий 50. Их можно хорошо рассмотреть на фиг. 6. Размеры ячеек сита таковы, что они могут блокировать прохождение частиц катализатора, но легко пропускают пыль и мелкие фракции. При всасывании объема 38 через вакуумное отверстие 18 из загруженного сыпучего материала удаляют пыль и мелкие фракции непосредственно перед его попаданием в реакционные трубы.

Как видно на фиг. 5, элемент 4 загрузочного лотка 4 вытянут к загрузочным отверстиям 12 для катализатора, расположенным в ряд вдоль общей линии. Это позволяет обеспечить хороший поток воздуха к вакуумному отверстию 18, через которое пыль и мелкие фракции, попадающие в объем 38, можно легко удалить через вакуумное отверстие 18. В предпочтительном варианте осуществления (не показан) полукруглый отражатель потока воздуха может находиться перед вакуумным выпуском 18 с вогнутой стороной, обращенной к загрузочной трубе 42, ближайшему к вакуумному выпуску 18. Такой отражатель может предпочтительно улучшать поток воздуха в объеме 38 и может предотвращать избыточное всасывание в ближайшей загрузочной трубе, одновременно обеспечивая соответствующий поток воздуха в более глубокие области в объеме 38.

Для эксперта в данной области техники понятно, что в случае, когда загрузочные трубы не требуются для достижения заданного свободного объема в процессе загрузки катализатора, в объеме 38 можно оборудовать трубчатые элементы с отверстиями сита в боковой стенке в качестве альтернативных компонентов сит. Трубчатые элементы образуют канал от каждого загрузочного отверстия 12 к соответствующему отверстию 24 реакционной трубы. Таким образом, можно эффективно удалять пыль и мелкие фракции в процессе загрузки катализатора в отсутствие загрузочных труб.

Уловленная пыль и материал мелких фракций предпочтительно собирают и рециркулируют для формирования свежего катализатора, поскольку он, как правило, содержит, ценные каталитические металлы.

Также считается предпочтительным включение сенсорного датчика пыли в потоке из вакуумного выпуска. Такой датчик может измерять концентрацию пыли, удаленной при помощи всасывания, и поставлять информацию, относительно содержания пыли в партии катализатора и общего количества извлеченной пыли.

Возвращаясь к фиг. 4, элемент 4 для загрузки катализатора оснащен виброгрохотом 32, находящимся в вибрационном контакте с загрузочной матрицей 14. Виброгрохот 32 вызывает вибрацию загрузочной матрицы 14, так, чтобы сыпучий катализатор, присутствующий на загрузочной матрице 14 для катализатора, перемешивается и падает в загрузочные отверстия 12 для катализатора.

Как можно видеть на фиг. 2A и 2B, каждый из модулей для загрузки катализатора оснащен таким виброгрохотом 32. При конструировании большего загрузочного лотка 2 для катализатора из множества модулей 4 виброгрохоты 32 на каждом модуле позволяют осуществить вибрацию в протяженной загрузочной матрице 14 для катализатора. Это предпочтительно позволяет избежать необходимости сметания вручную или автоматически частиц катализатора в загрузочные отверстия 12 для катализатора.

Как показано на фиг. 5, загрузочная матрица 14 для катализатора поднята на упругих опорах 34, предпочтительно сконструированных из резины или аналогичного упругого материала, который изолирует матрицу от остальной части элемента 4 и каталитического реактора.

В типичном способе загрузки в многотрубный каталитический реактор 10 сыпучего (гранулированного) каталитического материала каталитический материал загружается в каждую из реакторных труб 9 при помощи показанного на чертеже загрузочного лотка 2. Элементы 4 загрузочного лотка перемещают в несмонтированном виде в рабочее пространство над трубной решеткой 8 через люк или другое отверстие. Первый из загрузочных элементов 4 располагают поверх трубной решетки 8 с загрузочными отверстиями 12, расположенными в соответствии с отверстиями 24 трубной решетки. Еще один элемент 4 загрузочного лотка затем сцепляют с уже смонтированным загрузочным лотком 4 с применением механизма Т-образного пазового соединительного элемента 28. Такой монтаж прочих элементов загрузочного лотка 4 продолжают для конструирования растянутой группы загрузочных отверстий 12 в растянутой плоской матрице 14. Элементы загрузочного лотка 4 различной длины и формы добавляют в группу для обеспечения желательного покрытия с соответствием по форме и размеру трубной решетке и реактору, т.е. соответствием внешней кривой и для монтажа вокруг охладительных труб.

Периферийные элементы 26 боковых стенок закрепляют во внешних Т-образных пазовых соединительных элементах 28 смонтированной группы с образованием закрытого загрузочного лотка для гранул катализатора, на который их насыпают.

Загрузочные трубы 40, 42 вставляют в загрузочные отверстия 12; при этом их верхние фланцы 44 закрепляют внутри матрицы 14, а загрузочные отверстия 12 ограничены по размеру с учетом загрузочного отверстия 54 загрузочной трубы 40, 42. Загрузочные трубы 40, 42 можно добавлять до, во время или после монтажа протяженной матричной группы. Обычно загрузочная труба 40, 42 будет вставлена в каждое загрузочное отверстие 12, однако в некоторых случаях может быть так, что катализатор не загружают в одно и более из отверстий; в этом случае в избранное отверстие (отверстия) 12 можно вставить пробку.

Вакуумную линию оборудуют на вакуумных выпусках 18 для всасывания пыли из каждого из объемов между матрицами 14 загрузочного лотка и трубной решеткой 8.

Каталитический материал насыпают на смонтированный загрузочный лоток 2, в то время как виброгрохоты 32 вызывают вибрацию матриц 14. Частицы катализатора встряхивают или перемешивают и насыпают в загрузочные отверстия 54, пропуская через загрузочные трубы 40, 42 и в реакционные трубы. При прохождении материала катализатора через верхнюю часть загрузочных труб 40, 42 используют всасывание через вакуумный выпуск 18 для удаления пыли и фрагментов через отверстия сита 50.

Загрузочные трубы 40, 42 заполняют доверху, а затем избыточный каталитический материал из загрузочного лотка 2 удаляют. Это удобно сделать путем удаления по меньшей мере части периферической боковой стенки и сметания избытка катализатора через открытый край загрузочного лотка в приемник.

Элементы 4 загрузочного лотка затем поднимают с трубной решетки 8, одновременно поднимая загрузочные трубы 40, 42. Катализатор в загрузочных трубах 40, 42 падает в реакторные трубы и заполняет трубы до желательного уровня со свободным объемом. Вибрацию можно продолжать во время и после подъема для обеспечения высыпания частиц катализатора из загрузочных труб.

Элементы 4 загрузочного лотка можно поднимать по отдельности или группами. Поскольку подъем часто осуществляют вручную, элементы загрузочного лотка предпочтительно поднимают по одному.

Можно закрыть всю трубную решетку 8 смонтированным загрузочным лотком 2. Однако для обеспечения эффективной загрузки часто лучше монтировать загрузочный лоток 2 поверх только одной секции трубной решетки 2, поскольку это позволяет другому работнику работать с другими секциями трубной решетки, что приводит к более быстрому заполнению.

В структуры и способы, описанные здесь, можно внести дальнейшие изменения в дополнение к уже описанным без отклонения от сущности и объема изобретения. Соответственно, хотя были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, это только примеры, и они не ограничивают объем изобретения.

Изобретение относится к загрузочному лотку для загрузки сыпучего материала в группу труб и может быть использовано для загрузки сыпучего катализатора в реакционные трубы каталитических реакторов. Загрузочный лоток для загрузки сыпучего материала в группу, по существу, вертикальных труб содержит множество элементов загрузочного лотка, каждый из которых содержит по меньшей мере одно отверстие для загрузки и по меньшей мере несколько элементов загрузочного лотка содержат по меньшей мере два отверстия для загрузки, при этом элементы загрузочного лотка подогнаны друг к другу для образования группы отверстий для загрузки. Изобретение обеспечивает улучшение практики загрузки. 6 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Загрузочный лоток для загрузки сыпучего материала в группу, по существу, вертикальных труб; причем загрузочный лоток содержит множество элементов загрузочного лотка, а каждый элемент загрузочного лотка содержит по меньшей мере одно отверстие для загрузки, и по меньшей мере несколько элементов загрузочного лотка содержат по меньшей мере два отверстия для загрузки, и элементы загрузочного лотка подогнаны друг к другу для образования группы отверстий для загрузки.

2. Загрузочный лоток по п. 1, в котором каждый элемент загрузочного лотка оснащен механической муфтой для разъемного соединения с соседним элементом загрузочного лотка.

3. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором каждый элемент загрузочного лотка оснащен механическим крепежом и элементы загрузочного лотка механически закрепляются в группе с возможностью отсоединения.

4. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором элементы загрузочного лотка закрепляют с возможностью отсоединения в группу при помощи Т-образных пазовых соединительных элементов, L-образных пазовых соединительных элементов, соединений типа "ласточкин хвост", взаимосоединяющихся контуров или магнитных соединений.

5. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором один и более из модулей загрузочного лотка содержит по меньшей мере 3, предпочтительно по меньшей мере 4, более предпочтительно по меньшей мере 5 и наиболее предпочтительно по меньшей мере 6 загрузочных отверстий.

6. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором элементы загрузочного лотка содержат менее 40 загрузочных отверстий, предпочтительно менее 30 загрузочных отверстий и более предпочтительно менее 20 загрузочных отверстий.

7. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один из элементов загрузочного лотка содержит по меньшей мере 4 загрузочных отверстия и эти отверстия расположены линейно.

8. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, оснащенный одной и более вертикальными стенками по периферии и за периферией множества загрузочных отверстий.

9. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, оснащенный одной и более боковыми стенками с возможностью снятия, предпочтительно закрепленными при помощи съемных механических креплений.

10. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одно из загрузочных отверстий имеет форму, подходящую для приема и поддержания загрузочной трубы.

11. Загрузочный лоток по п. 10, в котором по меньшей мере одно из загрузочных отверстий включает периферийное гнездо для приема и поддержания верхнего фланца загрузочной трубы, причем предпочтительно размеры уплотнения и фланца таковы, что при установке фланец находится заподлицо с загрузочным отверстием.

12. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором в загрузочных отверстиях предусмотрены загрузочные трубы.

13. Загрузочный лоток по п. 12, в котором загрузочные трубы поддерживаются вертикально в загрузочных отверстиях, причем предпочтительно каждая загрузочная труба содержит верхний фланец, сцепленный с периферией загрузочного отверстия, на котором он расположен.

14. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором обеспечен по меньшей мере один колебательный мотор для вибрации одного и более загрузочных элементов.

15. Загрузочный лоток по п. 1 или 2, в котором один или более из элементов загрузочного лотка оснащен вакуумным выпуском для удаления пыли.

16. Загрузочный лоток по п. 15, в котором загрузочные трубы расположены в отверстиях для загрузки катализатора и загрузочные трубы в своей верхней части имеют отверстия сита, пропускающие во время использования пыль, но не гранулы.

17. Загрузочный лоток по п. 16, в котором элементы лотка с вакуумным выпуском содержат, по существу, закрытый объем, открытый только для отверстий сит в загрузочных трубах, и вакуумный выпуск.

18. Загрузочный лоток для катализатора для загрузки сыпучего катализатора в каталитический реактор, содержащий группу, по существу, вертикальных реакционных труб, причем загрузочный лоток для катализатора содержит загрузочный лоток по любому из предыдущих пунктов.

19. Элемент загрузочного лотка для загрузочного лотка по любому из предшествующих пунктов, причем элемент загрузочного лотка содержит два и более загрузочных отверстия.

20. Элемент загрузочного лотка по п. 19, включающий съемную муфту для соединения с возможностью разъема модуля загрузочного лотка для катализатора с аналогичным модулем загрузочного лотка для катализатора.

21. Способ заполнения группы, по существу, вертикальных труб сыпучим материалом, включающий этапы, на которых

a) располагают загрузочный лоток по любому из пп. 1–19 над группой труб, так чтобы отверстия для загрузки выравнивались с отверстиями труб;

b) подают сыпучий материал в группу отверстий для загрузки, так чтобы сыпучий материал проходил через отверстия для загрузки и отверстия труб; и

c) отводят загрузочный лоток от группы труб.

22. Способ по п. 21, в котором стадия a) содержит по меньшей мере частичный сбор на месте загрузочного лотка из элементов загрузочного лотка по любому из пп. 19–20.

23. Способ по любому из пп. 21 или 22, в котором обеспечивают вибрацию загрузочного лотка на по меньшей мере части стадии b) и предпочтительно также в течение по меньшей мере части стадии c).

24. Способ по любому из пп. 21 или 22, в котором для удаления пыли применяется всасывание для по меньшей мере части стадии b).

25. Способ заполнения каталитического реактора, включающий группу, по существу, вертикальных реакционных труб с сыпучим катализатором, включающий способ по любому из пп. 21–24.

26. Набор деталей, содержащий

a) множество модулей загрузочного лотка для катализатора по любому из пп. 19 и 20;

b) множество загрузочных труб для катализатора, расположенных в загрузочных отверстиях для катализатора модулей загрузочного лотка для катализатора; и

c) предпочтительно множество модульных концевых стенок прикреплены с возможностью снятия к модулям загрузочного лотка для катализатора.

27. Набор деталей по п. 26, в котором загрузочные трубы снабжены отверстиями в решетке для удержания частиц катализатора и пропускания пыли.