專利名稱：用催化劑顆粒裝填立管的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用催化劑顆粒裝填立管的方法。這種催化劑填充管用于進行各種催化氣相反應。取決于催化反應的類型，管從外部加熱或者通過熱交換介質例如鹽熔體圍繞而除去熱。催化劑顆粒由用或不用適合的粘合劑通過擠出、壓片等已經(jīng)成型而得到成型體(全活性催化劑)的催化活性組合物組成，或者它們包括以殼的形式涂覆到惰性載體上的催化活性組合物(涂層催化劑)。它們也可以是球體、環(huán)形、圓柱體、立方體、長方體或其它幾何體的形式。
當將催化劑顆粒引入管中時，取決于所用催化劑的橫向壓縮強度和破碎強度，由于機械應力，催化劑顆?？赡芷扑榛蛘叽呋钚越M合物可能部分地從載體上脫離。形成的碎片或者磨損的材料增加了催化劑床的密度并且在管式反應器的后期操作中不利地導致壓降的增加。
因此已經(jīng)提出通過使用特別的填充輔助裝置降低在引入管中的過程中催化劑顆粒降落的速度。這樣，EP-A 548 999描述了一種裝填管的方法，其中將催化劑顆粒沿著具有柔性鬃的線引入，柔性鬃橫向延伸并且彼此相隔一段距離。
US 3,608,751描述了將催化劑顆粒引入管中的另一方法。這里使用的填充輔助裝置是附有斜葉片的柔性體，例如麻繩。
雖然已知的方法非常適合于填充典型地內(nèi)徑約為10cm的蒸汽轉化裝置管，但它們不適于有較小內(nèi)徑的管，如通常用于放熱的氣相反應，尤其是氣相氧化的管。將帶有鬃或葉片的線剛好引入窄管困難得多。此外，在管徑小的情況下，已知的填充輔助裝置的鬃或葉片很快導致管的堵塞或者絆住催化劑顆粒。
本發(fā)明的目的是提供一種方法，通過該方法如用于氣相氧化反應的具有小管徑的立管可以裝填催化劑顆粒，同時首先避免催化劑的破碎或者磨損，其次避免堵塞和絆住催化劑顆粒。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過一種用催化劑顆粒裝填內(nèi)徑小于或等于50mm，優(yōu)選小于或等于40mm，尤其是20-30mm的立管的方法可以實現(xiàn)這個目的，該方法包括-將填充輔助裝置(3)引入立管(1)，其中填充輔助裝置包括柔性伸長體，并且柔性伸長體的橫截面與管(1)的橫截面之比為0.003-0.08，優(yōu)選0.005-0.07，特別優(yōu)選0.01-0.06，以及-將催化劑顆粒(2)引入管(1)。
填充輔助裝置沒有從柔性體徑向向外伸出并且其在與填充輔助裝置的縱向垂直的平面上的投影面積大于柔性體的橫截面，優(yōu)選大于柔性體的一半橫截面的元件如鬃或葉片。在優(yōu)選的實施方式中，當填充輔助裝置具有垂直于填充輔助裝置的縱向伸出的隔離物時，它們的投影面積相比于柔性體的橫截面可以忽略。
已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)在管的橫截面小的情況下，通過適當?shù)娜嵝泽w橫截面可以實現(xiàn)催化劑顆粒降落速度的充分降低，并且不需要從柔性體徑向向外伸出并能夠導致絆住催化劑顆粒的額外緩沖元件。催化劑顆粒的減速推測是由于柔性體的橫向擺動或者空氣旋渦的形成的激發(fā)。
填充輔助裝置的柔性伸長體可以是例如線、帶或者繩。通常，柔性體包括紡織線或者紡織帶，例如編織的天然或者合成纖維如尼龍。然而，由金屬細制成的繩如不銹鋼繩同樣適合。
在優(yōu)選的實施方式中，柔性伸長體具有基本圓形的橫截面。柔性伸長體的直徑與管的直徑之比優(yōu)選為0.1-0.3，更優(yōu)選0.1-0.25。適合的柔性體例如是直徑為約2.5-5mm的尼龍線，包括非圓形橫截面，例如Bonder0.5-2/5-10mm。
作為選擇，可以使用其柔性伸長體具有非圓形如長方形橫截面的填充輔助裝置。因此，可以成功地采用厚度為0.5-2mm并且寬度為5-10mm的帶子。
填充輔助裝置優(yōu)選在其下端具有密度大于柔性體密度的剛性終端元件。將填充輔助裝置引入管是通過這種終端元件的輔助。
在優(yōu)選的實施方式中，填充輔助裝置在引入管中的長度上是均勻的。此時填充輔助裝置是沒有緩沖器、隔離物等的光滑填充輔助裝置。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有時具有彼此相隔一段距離放置并垂直于填充輔助裝置的縱向伸出的隔離物對于填充輔助裝置是有利的。這樣的隔離物確保填充輔助裝置總是基本懸掛在管的中心。隔離物優(yōu)選非常薄，以使由下行催化劑顆粒引起的堵塞的風險最小化。
通常，隨著催化劑顆粒引入的進行，將填充輔助裝置從管中逐步或連續(xù)地抽出，以使填充輔助裝置的下端總是在管中催化劑顆粒的填充高度的上方。
適合的工序包括-將填充輔助裝置以使得填充輔助裝置的下端位于第一高度的方式引入管中，-將催化劑顆粒引入管中到第一高度下面，-如果需要，將填充輔助裝置從管中部分地抽出，使得填充輔助裝置的下端位于第二或其他高度并將催化劑顆粒引入管中到第二或其他高度下面，-將填充輔助裝置從管中完全抽出并用催化劑顆粒裝填該管直到最終的填充高度。
在最簡單的實施方式中，將填充輔助裝置引入管中，以使其下端將管長度分成任意所需的比例，將第一層催化劑顆粒引入管中的填充輔助裝置的末端下面，將填充輔助裝置從管中抽出，并將第二層(相同或不同的)催化劑顆粒引入管中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當采用本方法的這個實施方式時，壓降比不使用填充輔助裝置裝填管時低達10％。
在本發(fā)明方法的另一實施方式中，填充輔助裝置最初伸進管中到管長度的2/3，然后將催化劑顆粒引入填充輔助裝置的下端下面，接著將填充輔助裝置抽出到管長度的1/3，然后將催化劑顆粒引入到填充輔助裝置的下端下面，接著將填充輔助裝置完全抽出，并且然后用催化劑顆粒完全填滿。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法的這個實施方式在管長度為3-8米的情況下有利。在管反應器的操作過程中，壓降比采用其中不使用填充輔助裝置而引入催化劑顆粒的裝填方法時低達20％。
在本發(fā)明方法的另一實施方式中，填充輔助裝置最初伸進管中到基本管的整個長度。然后引入催化劑顆粒并將填充輔助裝置以與催化劑顆粒的填充高度增加相應的速度從管中同時抽出。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在管長度為3-6米的情況下，本方法的這個實施方式致使壓降比不使用填充輔助裝置而裝填管時低達40％。
優(yōu)選將催化劑顆粒以基本恒定的速度引入管中，尤其是通過適合的裝料機。這樣的裝料機通常制成用于同時裝填多個管。它們有具有多個室的進料斗，從這里將催化劑顆粒注入傾斜的振動滑槽。當振動滑槽開動時，催化劑顆粒均勻地在滑槽上滑動并通過滑槽中的孔落入位于下面的管中。
催化劑顆粒通常的(最大)直徑為2-15mm，優(yōu)選3-8mm。全活性催化劑由催化活性組合物組成，催化活性組合物用或不用適合的粘合劑通過擠出、壓片或其它方法成型而得到成型體例如擠出物、球粒等。涂層催化劑包括以殼的形式涂覆到惰性載體上的催化組合物，通常是混合的金屬氧化物。它們可以是球體、環(huán)形、圓柱體、立方體、長方體或其它幾何體的形式。
這樣的催化劑本身是已知的，并用于例如通過醛、烷烴或烯烴的氣相氧化而制備不飽和脂族羧酸或醛，如丙烯酸、甲基丙烯酸或丙烯醛；通過烷烴或烯烴的氨氧化而制備腈，如丙烯腈、甲基丙烯腈或者通過芳烴如甲苯、鄰二甲苯或萘的氣相氧化而制備芳族羧酸或酐，如苯甲酸或鄰苯二甲酸酐。其他催化劑是催化各種類型的加氫的催化劑或者用于從合成氣合成甲醇的催化劑。
已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)當使用本發(fā)明的方法裝填管時，產(chǎn)生堆密度比不使用填充輔助裝置輔助而裝填管時低的較不致密裝填的較疏松床。這導致當在操作期間氣體通過裝填管時壓降的有利降低。由于降低的壓降，在反應器操作期間可以節(jié)省壓縮能，因為進入反應器的氣體不得不壓縮到較低的壓力水平。此外，較疏松的催化劑床的優(yōu)點在于管中的反應區(qū)分布在較大的長度上，在強放熱反應的情況下其導致在反應條件下管中溫度增加較小。另一方面，當裝填較大直徑的管，例如上述現(xiàn)有技術中的蒸汽轉化裝置管時，與不采用填充輔助裝置相比，使用填充輔助裝置得到催化劑床的堆密度較高的較高有序裝填。
現(xiàn)在將通過實施例和


本發(fā)明。
圖1顯示根據(jù)第一實施方式的填充輔助裝置已經(jīng)懸掛在其中的管的剖面，圖2顯示根據(jù)第二實施方式的填充輔助裝置已經(jīng)懸掛在其中的管的剖面。
在下述實施例中，管1裝填催化劑顆粒2。多個平行的管1形成適用于進行氣相氧化反應的管殼式反應器。在裝填管1之前，將充當填充輔助裝置的柔性線3引入管中。如圖1所示的線是沒有隔離物的光滑線，而圖2所示的線是以規(guī)則間隔引入隔離物5的線。在將線3引入管1后，將催化劑顆粒2注入管1。作為用于催化劑顆粒2的運輸設備6，可以使用振動滑槽或者傳送帶。而且，通過結合多個并行操作的運輸設備，可以同時裝填許多管。這樣，可以使用將線3引入管1并再將它們抽出的自動退卷設備。
本發(fā)明通過下面的實施例來說明。在實施例中，管通過裝料機裝填，裝料機借助振動滑槽通過振動將催化劑顆粒從原料容器引入管中。
實施例1(比較例)不使用填充輔助裝置，將內(nèi)徑為25mm并且長度為4500mm的管裝填2160g催化劑(環(huán)形；外徑×高×內(nèi)徑7×7×4mm)。裝填花費約1分鐘。然后測定當2000標準l/h空氣(20℃)通過時產(chǎn)生的壓差。
實施例2重復實施例1，但是將直徑為4mm并且末端重的尼龍線懸掛到管中2600mm的深度，引入720g催化劑，將線抽出以使它懸掛到管中1200mm的深度，引入另外的720g催化劑，將線移出，并引入另外的720g催化劑。對于引入的每一層，裝填花費約20秒。
實施例3重復實施例1，但是將直徑為4mm并且末端重的尼龍線懸掛到管中2000mm的深度，引入1080g催化劑，將線移出，并引入另外1080g催化劑。對于引入的每一層，裝填花費約30秒。
實施例4重復實施例1，但是將直徑為4mm并且末端重的尼龍線懸掛到管中4300mm的深度。引入2160g催化劑，并隨著裝填的進行連續(xù)拉線。裝填花費約1分鐘。
可以看出填充線的使用導致較不致密(壓差較小)和更均勻的裝填(壓差的標準偏差較小)，實施例4得到最好的結果。
實施例5使50ml的催化劑(環(huán)形；外徑×高×內(nèi)徑5.5×3×3mm)落入內(nèi)徑為21mm并且長度為6400mm的管中，并測定破碎的催化劑顆粒的比例。
實施例6(比較例)
用催化劑(環(huán)形；外徑×高×內(nèi)徑5.5×3×3mm)裝填內(nèi)徑為21mm并且長度為6400mm的管，填充高度為6000mm。裝填花費約4分鐘。
實施例7重復實施例6，但是使直徑為4mm并且末端重的尼龍線懸掛到管中3500mm的深度，引入630g催化劑，將線移出，并引入另外620g催化劑，并且然后使催化劑的量達到6000mm的填充高度。對于引入的每一層，裝填花費約2分鐘。
實施例6和實施例7的比較顯示實施例7中的催化劑床較疏松(堆密度較低)并導致較小的壓差。
權利要求
1.一種用催化劑顆粒(2)裝填內(nèi)徑小于或等于50mm的立管(1)的方法，其包括-將填充輔助裝置(3)引入立管(1)，其中所述填充輔助裝置包括柔性伸長體并且所述柔性伸長體的橫截面與所述管(1)的橫截面之比為0.003-0.08，以及-將催化劑顆粒(2)引入所述管(1)。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述柔性伸長體具有基本圓形的橫截面。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述柔性伸長體的直徑與所述管(1)的直徑之比為0.005-0.07。
4.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中所述柔性伸長體由紡織線或紡織帶組成。
5.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中所述填充輔助裝置(3)具有密度大于所述柔性體密度的剛性終端元件(4)。
6.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中所述填充輔助裝置(3)具有隔離物(5)，該隔離物彼此相隔一段距離放置并垂直于所述填充輔助裝置(3)的縱向伸出。
7.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中在引入催化劑顆粒(2)的過程中將所述填充輔助裝置(3)抽出，以使所述填充輔助裝置的下端總是在管(1)中的催化劑顆粒(2)的填充高度的上方。
8.如權利要求7所述的方法，其接連包括-將所述填充輔助裝置(3)以使得所述填充輔助裝置(3)的下端位于第一高度的方式引入管(1)，-將催化劑顆粒(2)引入管(1)中到第一高度下面，-如果需要，將所述填充輔助裝置(3)從所述管(1)中部分地抽出，以使所述填充輔助裝置(3)的下端位于第二或其他高度并將催化劑顆粒(2)引入管(1)中到第二或其他高度下面，-將所述填充輔助裝置(3)完全從管(1)中抽出并用催化劑顆粒填充所述管(1)直到最終的填充高度。
9.如前述權利要求中任意一項所述的方法，其中所述催化劑顆粒包括由催化活性組合物組成的成型體。
10.如權利要求1-8中任意一項所述的方法，其中所述催化劑顆粒包括以殼的形式涂覆到惰性載體上的催化組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用催化劑顆粒裝填內(nèi)徑小于或等于50mm的立管的方法。根據(jù)所述方法，將包括柔性伸長體的填充輔助裝置引入立管，柔性伸長體的橫截面與管的橫截面之比為0.003－0.08，并且該管用催化劑顆粒裝填。
文檔編號B01J8/06GK1835790SQ200480023666
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月17日 優(yōu)先權日2003年8月19日
發(fā)明者V·迪爾, S·里塞爾, S·貝恩特, M·杜達, K·埃格爾, M·赫爾茨勒, V·恩松達 申請人:巴斯福股份公司