專利名稱：固體催化劑的裝填方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體催化劑的裝填方法，尤其涉及一種在固定床多管反應(yīng)器中裝填氣相氟化固體催化劑的裝填方法。
背景技術(shù)：
在固定床多管反應(yīng)器中裝填固體催化劑的已知方法通常為從反應(yīng)管的上部裝入催化劑并使催化劑落下進(jìn)行裝填。裝入的催化劑在下落時(shí)產(chǎn)生物理沖擊使催化劑破裂或粉末化，每根反應(yīng)管裝填催化劑的破裂或粉末化程度不同，造成裝填密度不同，另外催化劑裝填所用時(shí)間不同，也會(huì)產(chǎn)生裝填密度不同，裝填時(shí)間長(zhǎng)催化劑的裝填密度大，裝填時(shí)間短則催化劑的裝填密度小。因此，傳統(tǒng)的裝填方法使催化劑顆粒在反應(yīng)器的不同反應(yīng)管中分布不均勻，造成反應(yīng)器的各反應(yīng)管的壓降不同。
為了解決傳統(tǒng)的裝填方法的不足，中國(guó)專利CN1697685A報(bào)導(dǎo)了一種催化劑裝填前先篩選催化劑除去破裂催化劑的裝填方法。中國(guó)專利CN1607032A報(bào)導(dǎo)了一種在反應(yīng)管中插入鏈?zhǔn)轿镔|(zhì)防止催化劑破裂或粉末化的裝填方法。中國(guó)專利CN1050775C報(bào)導(dǎo)了一種通過控制催化劑顆粒流量和裝填時(shí)間使裝填均勻的催化劑裝填方法。中國(guó)專利CN1634756A和CN2741647Y報(bào)導(dǎo)了使用催化劑裝填機(jī)裝填催化劑的方法。
目前已知的氣相氟化催化劑主要是鉻基催化劑，如氧化鉻、氟化鉻、氟化的氧化鉻、負(fù)載于活性炭、氟化鋁、氟化鎂上的氧化鉻、以及添加多種金屬(如Zn、Co、Ni、Ge、In，等)的氧化鉻等，其中氟化的氧化鉻和負(fù)載于氟化鋁的氧化鉻催化劑應(yīng)用最為廣泛，但是氧化鉻、氟化鉻以及氟化鋁成型后機(jī)械強(qiáng)度較差。裝填之前的移動(dòng)、運(yùn)輸和處理過程中的振動(dòng)或碰撞，使得氟化催化劑產(chǎn)生粉末化和破裂。而且在催化劑的裝填過程中，很難避免在移動(dòng)、運(yùn)輸和處理過程中的振動(dòng)或碰撞產(chǎn)生催化劑粉末化或破裂進(jìn)入各反應(yīng)管。
上述催化劑裝填方法主要適用于機(jī)械強(qiáng)度高的固體催化劑，采用已知的催化劑裝填方法裝填氟化催化劑時(shí)，由于下落過程中的物理碰撞易造成氟化催化劑粉末化或破裂，導(dǎo)致各反應(yīng)管的壓降偏差較大，且反應(yīng)管催化劑重裝率較高，導(dǎo)致大量的催化劑浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適宜裝填氟化催化劑的，裝填后反應(yīng)管的壓降偏差小的，反應(yīng)管催化劑重裝率低的固體催化劑的裝填方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的構(gòu)思從固定床多管反應(yīng)器上部裝填成型的催化劑或負(fù)載的催化劑時(shí)，催化劑的下降速率及物理沖擊是造成催化劑的粉末化和破裂的原因，為了減少催化劑的粉末化和破裂，本發(fā)明采用從反應(yīng)管下部向反應(yīng)管中通入流速一定的氣體減緩催化劑的下降速率及物理沖擊，可除去裝填時(shí)因物理沖擊產(chǎn)生的催化劑粉末，達(dá)到催化劑粉末化和破裂的最小化，也可以減少堵塞和橋架現(xiàn)象。另外本發(fā)明采用少量多次的裝填催化劑，每次每根反應(yīng)管的催化劑裝填高度為1m～1.5m，依次裝填全部固定床多管反應(yīng)器的反應(yīng)管后，再進(jìn)行下一輪催化劑裝填，可以有效消除由于催化劑裝填時(shí)間不同而造成各反應(yīng)管的壓降不同。本發(fā)明在各反應(yīng)管上部預(yù)留出高度為10cm～30cm的空間，并根據(jù)裝填催化劑后的各反應(yīng)管的壓降情況，在各反應(yīng)管上部預(yù)留空間裝填直徑為正常催化劑直徑0.4～0.7的破裂催化劑，調(diào)節(jié)各反應(yīng)管的壓降，達(dá)到減小了裝填催化劑后各反應(yīng)管的壓降偏差的目的。
本發(fā)明提供一種固體催化劑的裝填方法，包括以下步驟(1)篩選催化劑，除去破裂或粉末化的催化劑，收集直徑為正常催化劑直徑0.4～0.7倍的破裂催化劑備用；(2)從反應(yīng)管下口向反應(yīng)管中通入氣體，向反應(yīng)管中裝填步驟(1)得到的正常催化劑，每次催化劑的裝填高度為1m～1.5m，依次裝填全部固定床多管反應(yīng)器的反應(yīng)管后，再進(jìn)行下一輪裝填，并在各反應(yīng)管上部預(yù)留出10cm～30cm的高度；(3)催化劑裝填完后，選取反應(yīng)管總數(shù)的0.5％～5％反應(yīng)管測(cè)量其壓降，并計(jì)算出反應(yīng)管平均壓降，控制各反應(yīng)管裝填催化劑后的壓降為反應(yīng)管平均壓降值的±10％范圍之內(nèi)，對(duì)于低于平均壓降值的反應(yīng)管，向其上部預(yù)留的10cm～30cm的高度裝填步驟(1)收集的破裂催化劑調(diào)節(jié)壓降；對(duì)于高于平均壓降值的反應(yīng)管，則取出催化劑并按步驟(2)重新裝填。
催化劑裝填時(shí)，從反應(yīng)管下部通入氣體以降低催化劑的下降速率，出于安全考慮，本發(fā)明通過反應(yīng)管的優(yōu)選氣體為空氣，氣體流量為5L/h～10L/h。
本發(fā)明在催化劑裝填后從全部反應(yīng)管中隨機(jī)選取0.5％～5％，優(yōu)選1％～2％的反應(yīng)管，測(cè)量其壓降，并計(jì)算平均壓降。壓降測(cè)量可通過如下方法進(jìn)行將流速恒定的氣體通過反應(yīng)管，同時(shí)測(cè)量其壓降。流過反應(yīng)管的氣體的量沒有特別限制，優(yōu)選與反應(yīng)過程穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)際流過的氣體量。出于安全考慮，通過反應(yīng)管的氣體優(yōu)選空氣。
本發(fā)明對(duì)于低于平均壓降的反應(yīng)管，裝填直徑為原催化劑直徑0.4～0.7，優(yōu)選0.5～0.6倍的破裂催化劑調(diào)節(jié)壓降，將壓降調(diào)節(jié)至反應(yīng)管平均壓降的±10％，優(yōu)選±5％范圍之內(nèi)。對(duì)于壓降高于反應(yīng)管平均壓降10％的反應(yīng)管，則取出并重新裝填催化劑。反應(yīng)管中的催化劑可通過從反應(yīng)管的下部拆除催化劑托架并使催化劑落下而取出，也可采用真空從反應(yīng)管上部取出。
本發(fā)明中，固定床多管反應(yīng)器是常用的且沒有特別的限制，可為絕熱反應(yīng)器，也可為等溫反應(yīng)器。固定床多管反應(yīng)器的反應(yīng)管長(zhǎng)度為2m～6m，內(nèi)徑為25mm～50mm。
本發(fā)明對(duì)催化劑的形式(形狀、尺寸)沒有特別的限制，且對(duì)催化劑的成型方法也沒有特別的限制，可以使用擠壓成型方法或壓片成型方法的成型的催化劑。另外，也可使用負(fù)載型催化劑。催化劑的形狀可以是任何形狀，如球形、圓柱形等。
本發(fā)明尤其適用于機(jī)械強(qiáng)度較低的氣相氟化催化劑，如氧化鉻、氟化鉻、氟化的氧化鉻、氟化鋁、氟化的氧化鋁、負(fù)載于活性炭、氟化鋁、氟化鎂上的氧化鉻、以及含有多種金屬(如Zn、Co、Ni、Ge、In等)的氧化鉻等已知具有催化氟化活性的催化劑。也適用于其它類型的催化劑。
本發(fā)明的催化劑裝填方法既可以采用人工手動(dòng)裝填，也可以采用裝填機(jī)自動(dòng)裝填。裝填機(jī)自動(dòng)裝填催化劑可以有效地控制催化劑的裝填速率和裝填時(shí)間，催化劑在反應(yīng)管中分布均勻，因此，優(yōu)選裝填機(jī)自動(dòng)裝填。
本發(fā)明可以有效地降低反應(yīng)管裝填催化劑過程中催化劑的粉末化和破裂，適合于機(jī)械強(qiáng)度較差的氣相氟化催化劑的裝填，各反應(yīng)管裝填催化劑后的壓降可控制在反應(yīng)管平均壓降值的±10％范圍之內(nèi)，需重新裝填催化劑的反應(yīng)管為反應(yīng)管總數(shù)的5％～10％。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
實(shí)施例1先將壓片成型氧化鉻催化劑進(jìn)行篩選，除去運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的粉末，并收集直徑為正常催化劑直徑0.5～0.6的破裂催化劑待用。按裝填密度為0.8kg/L計(jì)算每根反應(yīng)管的催化劑裝填量，分3輪向具有3195根高4m、內(nèi)徑為45mm反應(yīng)管的固定床多管反應(yīng)器中人工手動(dòng)裝填催化劑，并在反應(yīng)管上部留出20cm的高度用于調(diào)節(jié)壓降。裝填時(shí)，在反應(yīng)管下部通入流量為5L/h的空氣，降低催化劑的下降速率，每次裝填催化劑的高度約1.25m，裝填完全部反應(yīng)管后再進(jìn)行下一輪裝填。裝填完所有催化劑后，隨機(jī)抽取50根反應(yīng)管測(cè)量其壓降，平均壓降為50kPa。對(duì)壓降低于45kPa的反應(yīng)管添加直徑為正常催化劑直徑0.5～0.6的破裂催化劑調(diào)節(jié)壓降，對(duì)壓降高于55kPa的反應(yīng)管采用真空系統(tǒng)從上部將催化劑抽出并重新裝填。控制裝填催化劑后各反應(yīng)管的壓降在平均壓降的±10％范圍之內(nèi)，重新裝填催化劑的反應(yīng)管共為207根，占固定床多管反應(yīng)器反應(yīng)管總數(shù)的6.5％。
實(shí)施例2與實(shí)施例1相同的操作，所不同的是將人工裝填改為裝填機(jī)自動(dòng)裝填，裝填機(jī)每次可同時(shí)裝填6根反應(yīng)管。此時(shí)，反應(yīng)管的平均壓降為45kPa，各反應(yīng)管裝填催化劑后的壓降在反應(yīng)管平均壓降的±10％范圍之內(nèi)，需重新裝填催化劑的反應(yīng)管為152根，占固定床多管反應(yīng)器反應(yīng)管總數(shù)的4.8％。
權(quán)利要求
1.一種固體催化劑的裝填方法，包括以下步驟(1)篩選催化劑，除去破裂或粉末化的催化劑，收集直徑為正常催化劑直徑0.4～0.7倍的破裂催化劑備用；(2)從反應(yīng)管下口向反應(yīng)管中通入氣體，向反應(yīng)管中裝填步驟(1)得到的正常催化劑，每次催化劑的裝填高度為1m～1.5m，依次裝填全部固定床多管反應(yīng)器的反應(yīng)管后，再進(jìn)行下一輪裝填，并在各反應(yīng)管上部預(yù)留出10cm～30cm的高度；(3)催化劑裝填完后，選取反應(yīng)管總數(shù)的0.5％～5％反應(yīng)管測(cè)量其壓降，并計(jì)算出反應(yīng)管平均壓降，控制各反應(yīng)管裝填催化劑后的壓降為反應(yīng)管平均壓降值的±10％范圍之內(nèi)，對(duì)于低于平均壓降值的反應(yīng)管，向其上部預(yù)留的10cm～30cm的高度裝填步驟(1)收集的破裂催化劑調(diào)節(jié)壓降；對(duì)于高于平均壓降值的反應(yīng)管，則取出催化劑并按步驟(2)重新裝填。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體催化劑的裝填方法，其特征是步驟(2)所述的氣體為空氣，流量為5L/h～10L/h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體催化劑的裝填方法，其特征是步驟(2)所述的反應(yīng)管的高度為2m～6m，內(nèi)徑為25mm～50mm。
全文摘要
本發(fā)明公開一種固體催化劑的裝填方法，包括以下步驟(1)篩選催化劑，除去破裂或粉末化的催化劑，收集直徑為正常催化劑直徑0.4～0.7倍的破裂催化劑；(2)從反應(yīng)管下口向反應(yīng)管中通入氣體，向反應(yīng)管中裝填步驟(1)篩選后的正常催化劑，每輪催化劑的裝填高度為1～1.5m，全部反應(yīng)管裝填完后再進(jìn)行下一輪裝填，并在各反應(yīng)管上部預(yù)留出10～30cm的高度；(3)催化劑裝填完后，選取0.5～5％的反應(yīng)管測(cè)量其壓降并計(jì)算平均壓降，對(duì)于低于平均壓降的反應(yīng)管，向其上部預(yù)留的10～30cm的高度裝填步驟(1)收集的破裂催化劑調(diào)節(jié)壓降；對(duì)于高于平均壓降的反應(yīng)管，則取出催化劑并按步驟(2)重新裝填。本發(fā)明主要應(yīng)用于在固定床多管反應(yīng)器中裝填機(jī)械強(qiáng)度不高的氣相氟化催化劑。
文檔編號(hào)B01J8/06GK101073759SQ200710090538
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者張偉, 呂劍, 寇聯(lián)崗, 石磊, 王博, 崔文華 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所