專利名稱：一種氣力輸送催化劑在線加注裝置及加注方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣力輸送催化劑在線加注裝置及加注方法，屬于石油化工領(lǐng)域， 適用于向反應(yīng)器內(nèi)加注催化劑，特別是用于向沸騰床反應(yīng)器內(nèi)在線加注催化劑。
背景技術(shù)：
石油化工、環(huán)保、礦山冶金、電力等領(lǐng)域均存在固體顆粒輸送問題。一般地，固體顆 粒輸送方式有機(jī)械傳送、氣流輸送和水力輸送。采用水力輸送方式給密閉系統(tǒng)輸送固體顆粒通常需進(jìn)行制漿工序，并采用渣漿泵 注入設(shè)備內(nèi)，存在工序繁雜、設(shè)備臺(tái)數(shù)多，動(dòng)力消耗大、機(jī)泵磨損嚴(yán)重、運(yùn)行周期短、檢修量 大、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)。目前使用最多的離心式渣漿泵的過流件，如葉輪、護(hù)套軸、蝸殼等使 用壽命一般為500 1000小時(shí)，不僅造成了人力、物力的極大浪費(fèi)，而且影響裝置的正常生 產(chǎn)。采用氣力輸送通常以高速氣流為載體，以風(fēng)壓為動(dòng)力源，到達(dá)工位后采用旋風(fēng)分離器將 氣固分離，實(shí)現(xiàn)粉體顆粒的輸送。其優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、布置靈活、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化；其缺點(diǎn)是管道磨損、物料的破碎、系統(tǒng)需防爆。中國(guó)專利ZL200420086396. 8 (CN2764742Y)公開了一種涌流式氣力輸送裝 置，由儲(chǔ)料倉(cāng)、發(fā)送罐、氣化噴嘴及多組閥門構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差。中國(guó)專利 200510059627. 5 (CN1686603A) ,99104300. 6 (CN1259478A)公開了一種催化劑顆粒逆壓輸送 方法及其裝置，包括一個(gè)上部容器、一個(gè)中間容器和一個(gè)下部容器，由降壓、裝料、加壓和卸 料四個(gè)工序，工序較復(fù)雜。沸騰床工藝技術(shù)可以處理高金屬、高浙青質(zhì)含量的重、劣質(zhì)原料油，具有壓力降 小、溫度分布均勻、可保持整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期反應(yīng)器內(nèi)催化劑活性均一、可在運(yùn)轉(zhuǎn)中加入新鮮催 化劑和取出廢催化劑而無需停工等特點(diǎn)，特別是用于粘度大、雜質(zhì)多的渣油加氫領(lǐng)域。該工 藝需要催化劑在線加注，如果只實(shí)施水力沖送，需設(shè)置高溫、高壓泵，而且其輸送漿液的固 含率無法得到有效控制沖送過程中固含率高時(shí)，容易堵塞管道、磨損閥門和設(shè)備，沖送過 程固含率過低時(shí)，所需的沖送液液量大、對(duì)反應(yīng)器沸騰狀態(tài)及溫度場(chǎng)影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種氣力輸送催化劑在線加注裝置及方法。本發(fā) 明的催化劑在線加注裝置，可以氫氣為輸送動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加注。本發(fā)明的催化劑在線加注裝置，包括催化劑加注罐，所述催化劑加注罐底部通過 管路與反應(yīng)器頂部連接；催化劑加注罐加熱盤管入口與反應(yīng)器氣相出口連接；催化劑加注 罐頂部通過管路與氫氣管線、氮?dú)夤芫€、催化劑輸送管線及放空管線連接。所述的催化劑加注罐包括設(shè)備筒體、設(shè)備封頭、錐形導(dǎo)流體、氮?dú)夥植计?、噴射器?加熱盤管和催化劑出口。所述的錐形導(dǎo)流體位于筒體下部，與筒體之間為密閉連接。在催 化劑加注罐內(nèi)設(shè)置氮?dú)夥植计?，向催化劑加注罐?nèi)注入氮?dú)猓捣飨侣溥^程中的催化劑，將 其含塵揚(yáng)起，以實(shí)現(xiàn)催化劑粉塵的分離；所述的噴射器位于錐形導(dǎo)流體底部，與錐形導(dǎo)流體相連，噴射器從上往下依次包括輸氣管、灰倉(cāng)、收縮段、喉管、擴(kuò)張段和接管。所述噴射器采 用高壓氫氣做輸送介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)催化劑的加注；設(shè)置錐形導(dǎo)流體，便于固體顆?；浜驮?底部的聚集，便于催化劑的輸送。工作時(shí)，向加催化劑加注罐投加催化劑；同時(shí)利用氮?dú)夥植计飨虼呋瘎┘幼⒐迌?nèi) 注入氮?dú)?，吹拂下落過程中的催化劑，將其含塵揚(yáng)起，設(shè)置放空口，氮?dú)鈹y帶粉塵排出催化 劑加注罐，實(shí)現(xiàn)催化劑粉塵的分離，完成催化劑投加。催化劑投加完成后將催化劑加注罐密 閉，利用氮?dú)夥趴湛趯⒋呋瘎┘幼⒐蕹榈揭欢ㄕ婵斩群箨P(guān)閉氮?dú)夥趴湛?，連通氮?dú)夤芫€，向 催化劑加注罐內(nèi)注入氮?dú)?，達(dá)到設(shè)定壓力后關(guān)閉氮?dú)夤芫€；再次利用氮?dú)夥趴湛趯⒋呋瘎?加注罐抽到真空度，排除罐內(nèi)氮?dú)?，達(dá)到一定真空度后氮?dú)夥趴湛?；連通氫氣入口，將催化 劑加注罐升壓，并實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)器等壓，至此，完成氣體置換。將反應(yīng)器氣相出口與加熱盤管 熱媒入口連通，加熱盤管熱媒出口與去高分管線連通口連通，進(jìn)行升溫工序，溫升達(dá)到設(shè)定 值，實(shí)現(xiàn)催化劑預(yù)熱。打開催化劑加注罐的催化劑出口閥，將催化劑加注罐與反應(yīng)器連通， 向催化劑加注罐加注高壓氫氣，抽吸催化劑顆粒進(jìn)入噴射器，在氫氣氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入反 應(yīng)器，噴射器的灰倉(cāng)段形成真空，導(dǎo)致催化劑顆粒連續(xù)下落，形成連續(xù)供料，催化劑加注罐 設(shè)置料面計(jì)，指示加注進(jìn)度，當(dāng)加注完成后關(guān)閉催化劑加注罐和反應(yīng)器間的閥門；打開油氣 放空口，實(shí)現(xiàn)催化劑加注罐的放空、卸壓。至此完成一次催化劑加注工序。本發(fā)明的催化劑加注裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸送平穩(wěn)，不會(huì)堵塞管道，無需輸送油，不會(huì) 對(duì)反應(yīng)器床層溫度產(chǎn)生影響，適用于向沸騰床反應(yīng)器內(nèi)連續(xù)或間斷地在線加注新鮮催化 劑。


圖1為本發(fā)明的催化劑在線加注裝置示意圖。圖2為本發(fā)明的催化劑加注罐結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的氮?dú)夥植计鹘Y(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的氮?dú)夥植计鲊娮旆植际疽鈭D。圖5為本發(fā)明的噴射器結(jié)構(gòu)示意圖。其中01-催化劑加注罐，02-沸騰床反應(yīng)器，1-催化劑加注口，2-氫氣入口，3-油 氣放空口，4-氮?dú)夥趴湛冢?-氮?dú)馊肟冢?-高壓氫入口，7-加熱盤管熱媒入口，8-催化劑出 口，9-加熱盤管熱媒出口，10-反應(yīng)器頂氣相出口，11-設(shè)備封頭，12-氮?dú)夥植计鳎?3-壓 力平衡管，14-設(shè)備筒體，15-錐形導(dǎo)流體，16-噴射器，17-加熱盤管，18-接管，19-噴嘴， 20-環(huán)形分布管，21-輸氣管，22-灰倉(cāng)，23-收縮段，24-喉管，25-擴(kuò)張段，26-接管。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的催化劑在線加注裝置，可采用高壓氫氣為輸送動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)催化劑的在 線加注。根據(jù)本發(fā)明提供的催化劑在線加注工藝，由催化劑投加、氣體置換、催化劑預(yù)熱及 催化劑加注四步工序構(gòu)成；催化劑投加同時(shí)，注入氮?dú)膺M(jìn)行催化劑粉塵的分離；催化劑加 熱升溫?zé)崦讲捎梅磻?yīng)器氣相生成物。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。如圖1所示，本發(fā)明的催化劑在線加注裝置包括催化劑加注罐01，催化劑加注罐01和沸騰床反應(yīng)器02呈上下布置。催化劑加注罐的催化劑出口 8通過工藝管線與沸騰床 反應(yīng)器頂部管口連接；加熱盤管熱媒入口 7通過工藝管線與反應(yīng)器氣相出口管線連接，加 熱盤管熱媒出口 9通過工藝管線引入高分系統(tǒng)。如圖1 5所示，所述的催化劑加注罐01包括設(shè)備筒體14、設(shè)備封頭11、錐形導(dǎo) 流體15、氮?dú)夥植计?2、噴射器16、加熱盤管17、壓力平衡管13、催化劑加注口 1、氫氣入口 2、油氣放空口 3、氮?dú)夥趴湛?4、氮?dú)馊肟?5、高壓氫入口 6和催化劑出口 8。本發(fā)明的催化劑加注罐，所述的氮?dú)夥植计?2由接管18、環(huán)管20和若干噴嘴19 構(gòu)成；噴嘴設(shè)置在環(huán)管的下表面，與催化劑加注罐筒體軸線平行；噴嘴總截面積為接管截 面積的1/3 1倍。所述的噴射器16由輸氣管21、灰倉(cāng)22、收縮段23、喉管24、擴(kuò)張段25和接管沈 構(gòu)成。噴射器的輸氣管截面積為喉管截面積的0. 3 0. 9倍，優(yōu)選0. 5 0. 7倍；擴(kuò)張段的 擴(kuò)張角為5° 16°，優(yōu)選6° 8° ；收縮段的收縮角為20° 45°，優(yōu)選23° 28°。設(shè)置氮?dú)夥植计?，向催化劑加注罐?nèi)注入氮?dú)猓捣飨侣溥^程中的催化劑，將其含 塵揚(yáng)起，設(shè)置放空口，氮?dú)鈹y帶粉塵由此排出催化劑加注罐，實(shí)現(xiàn)催化劑粉塵的分離；在催 化劑加注罐內(nèi)設(shè)置噴射器，采用高壓氫氣做輸送介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)催化劑的加注；設(shè)置錐形導(dǎo)流 體，便于固體顆?；浜驮诘撞康木奂淮呋瘎┘幼⒐薜腻F形導(dǎo)流體位于筒體下部，與筒體 之間為密閉連接；催化劑加注罐在距筒體邊緣處設(shè)置壓力平衡管，其下端與錐形導(dǎo)流體為 密閉連接；上端為180°的彎頭，或設(shè)置雨帽；設(shè)置壓力平衡管，當(dāng)設(shè)備需承壓時(shí)，消除錐形 導(dǎo)流體的承壓，從而降低設(shè)備造價(jià)。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種氣力輸送催化劑在線加注方法，其使 用了前面所述的催化劑在線加注裝置，包括如下步驟(1)往催化劑加注罐內(nèi)投加催化劑，同時(shí)用氮?dú)獯祾邠P(yáng)塵，實(shí)現(xiàn)對(duì)催化劑粉塵的分 1 ；(2)催化劑加注罐依次進(jìn)行氮?dú)庵脫Q、氮?dú)鈿饷?、氫氣置換和氫氣氣密，并將催化 劑加注罐的壓力調(diào)整至與反應(yīng)器等壓；(3)利用加熱盤管對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)熱升溫；(4)打開催化劑加注罐與反應(yīng)器的連通管，往噴射器的輸氣管中注入高壓氫氣，催 化劑顆粒在氫氣氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加注。本發(fā)明所述的催化劑在線加注方法一般為間歇操作。步驟(1)中所述的催化劑投加催化劑加注罐上封頭設(shè)置放空口、筒體中上部設(shè) 置氮?dú)夥植计鳎蜷_上述兩路管線，向催化劑加注罐注入氮?dú)?，形成一定表觀速度的上升氣 流，催化劑加注罐上封頭設(shè)置催化劑投加口，通過該口向罐內(nèi)投加催化劑；下落的催化劑和 上升的氮?dú)庑纬赡媪髁鲬B(tài)，氮?dú)獯捣飨侣溥^程中的催化劑，氣量將其含塵揚(yáng)起，實(shí)現(xiàn)催化劑 粉塵的分離，凈化的催化劑顆粒跌落罐內(nèi)，夾帶粉塵的氮?dú)膺M(jìn)入除塵系統(tǒng)；催化劑加注罐上 封頭設(shè)置料面計(jì)，達(dá)到設(shè)定料位后關(guān)閉催化劑進(jìn)料工藝管線和氮?dú)夤芫€，至此完成催化劑 的投加。步驟O)的氣體置換過程利用氮?dú)夥趴湛趯⒋呋瘎┘幼⒐蕹榈揭欢ㄕ婵斩群螅?關(guān)閉氮?dú)夥趴湛?，連通氮?dú)夤芫€，通過氮?dú)夥植计飨虼呋瘎┘幼⒐迌?nèi)注入氮?dú)猓_(dá)到設(shè)定壓 力后，關(guān)閉氮?dú)夤芫€；再次利用氮?dú)夥趴湛趯⒋呋瘎┘幼⒐蕹榈秸婵斩龋懦迌?nèi)氮?dú)?，達(dá)到一定真空度后關(guān)閉氮?dú)夥趴湛?；連通氫氣入口，將催化劑加注罐升壓，并實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)器等 壓，至此完成氣體置換。步驟(3)中的催化劑預(yù)熱催化劑加注罐內(nèi)設(shè)置加熱盤管，引入高溫?zé)崦?，例如?以引入部分反應(yīng)器的氣體產(chǎn)物，作為催化劑預(yù)熱的熱媒；將反應(yīng)器氣相出口與加熱盤管熱 媒入口連通，加熱盤管熱媒出口與去高分管線連通口連通，進(jìn)行升溫工序，溫升達(dá)到設(shè)定值 后，關(guān)閉加熱盤管進(jìn)出口管線，實(shí)現(xiàn)催化劑預(yù)熱升溫。步驟(4)中的催化劑加注打開噴射器16的高壓氫入口管線6及催化劑加注罐催 化劑出口 8，噴射器抽吸催化劑顆粒進(jìn)入噴射器的灰倉(cāng)，并在喉管處提速，催化劑顆粒在氫 氣氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入反應(yīng)器，噴射器的灰倉(cāng)段形成真空，導(dǎo)致催化劑顆粒連續(xù)下落，形成連 續(xù)供料，催化劑加注罐設(shè)置料面計(jì)，指示加注進(jìn)度，當(dāng)加注完成后關(guān)閉催化劑加注罐和反應(yīng) 器間的閥門及高壓氫入口管線；打開催化劑加注罐的放空閥，實(shí)現(xiàn)放空和卸壓。至此完成一 次催化劑加注工序。本發(fā)明的催化劑在線加注系統(tǒng)使用的催化劑粒徑范圍為0. 04mm 3mm。
權(quán)利要求
1.一種氣力輸送催化劑在線加注裝置，包括催化劑加注罐，所述催化劑加注罐和沸騰 床反應(yīng)器呈上下布置，催化劑加注罐的催化劑出口通過工藝管線與沸騰床反應(yīng)器頂部管口 連接；所述的催化劑加注罐包括設(shè)備筒體、設(shè)備封頭、錐形導(dǎo)流體、氮?dú)夥植计?、噴射器和?熱盤管，所述的錐形導(dǎo)流體位于設(shè)備筒體下部，與設(shè)備筒體之間密閉連接，所述加熱盤管位 于設(shè)備筒體中下部；所述的噴射器位于錐形導(dǎo)流體底部，與錐形導(dǎo)流體相連，噴射器從上往 下依次包括輸氣管、灰倉(cāng)、收縮段、喉管、擴(kuò)張段和接管。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的氮?dú)夥植计靼ń庸?、環(huán)管和噴嘴。
3.按照權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的噴嘴設(shè)置在環(huán)管的下表面，噴嘴軸 線與催化劑加注罐筒體軸線平行；噴嘴總截面積為接管截面積的1/3 1倍。
4.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴射器的輸氣管截面積為喉管截面 積的0.3 0.9倍，擴(kuò)張段擴(kuò)張角為5° 16°，收縮段收縮角為20° 45°。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的裝置，其特征在于，所述噴射器的輸氣管截面積為喉管截 面積的0.5 0.7倍，擴(kuò)張段擴(kuò)張角為6° 8°，收縮段收縮角為23° 。
6.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在距設(shè)備筒體邊緣處設(shè)置壓力平衡管，其 下端與錐形導(dǎo)流體為密閉連接，上端為180°的彎頭，或者上端設(shè)置雨帽。
7.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的加熱盤管包括加熱盤管熱媒入口 和加熱盤管熱媒出口，加熱盤管熱媒入口通過工藝管線與反應(yīng)器氣相出口連接，加熱盤管 熱媒出口通過工藝管線與高分系統(tǒng)相連。
8.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述催化劑加注罐還包括催化劑加注口、 氫氣入口、油氣放空口和氮?dú)夥趴湛凇?br> 9.一種氣力輸送催化劑在線加注方法，其應(yīng)用了權(quán)利要求1 8任一權(quán)利要求所述的 加注裝置，包括如下步驟(1)催化劑投加往催化劑加注罐內(nèi)投加催化劑，同時(shí)用氮?dú)獯祾邠P(yáng)塵；(2)催化劑加注罐依次進(jìn)行氮?dú)庵脫Q、氮?dú)鈿饷堋錃庵脫Q和氫氣氣密，并將催化劑加 注罐的壓力調(diào)整至與沸騰床反應(yīng)器等壓；(3)利用催化劑加注罐中的加熱盤管對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)熱升溫；(4)打開催化劑加注罐與反應(yīng)器的連通管，往噴射器的輸氣管中注入高壓氫氣，催化劑 顆粒在氫氣氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加入。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述的加熱盤管中采用沸騰 床反應(yīng)器的氣體產(chǎn)物作為熱媒。
11.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟(5)，催化劑加注完 成后，關(guān)閉催化劑加注罐和反應(yīng)器間的閥門及噴射器的高壓氫入口管線，打開催化劑加注 罐的放空閥，放空、卸壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣力輸送催化劑在線加注裝置及加注方法。所述加注裝置包括催化劑加注罐，所述加注罐包括錐形導(dǎo)流體、氮?dú)夥植计?、噴射器和加熱盤管。所述的錐形導(dǎo)流體位于設(shè)備筒體下封頭內(nèi)；加熱盤管位于設(shè)備筒體中下部；噴射器位于錐形導(dǎo)流體底部，從上往下依次包括輸氣管、灰倉(cāng)、收縮段、喉管、擴(kuò)張段和接管。通過往噴射器中通入高壓氫氣，抽吸催化劑顆粒進(jìn)入噴射器，并在氫氣氣流的帶動(dòng)下進(jìn)入反應(yīng)器，可以實(shí)現(xiàn)催化劑的在線加注。本發(fā)明催化劑在線加注裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需輸送油、輸送過程平穩(wěn)、不會(huì)堵塞管道，適用于向沸騰床反應(yīng)器連續(xù)或間斷地在線加注新鮮催化劑。
文檔編號(hào)B65G53/04GK102049223SQ20091018810
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者彭德強(qiáng), 方向晨, 李欣, 齊慧敏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院