使用闭锁料斗的超低压催化剂连续输送的制作方法

优先权声明

本申请要求2015年6月24日提交的美国临时申请no.62/183922的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及固体输送设备。特别地，本发明涉及催化剂颗粒在反应器之间或反应器和再生器之间的低压输送。

背景技术：

许多现代化学工艺利用催化剂来使原料转化为更有价值的产品流。催化剂具有需要催化剂的再生之前的有限使用寿命。在许多化学运行中，工艺包含将催化剂从反应器送至再生器并再次送回以提供长时间的连续运行。

然而，目前使用的连续催化剂再生技术不提供催化剂循环的连续恒定速率。目前的工艺包含使用闭锁料斗和提升装置接合器来使催化剂小批量循环以提供半连续过程。这种分批的催化剂输送过程会引起催化剂架桥和催化剂输送管线的堵塞。

需要改进用于在连续催化剂再生系统中输送催化剂的工艺和设备。

技术实现要素：

本发明是对化学反应器设备中固体的低压输送的改进。

本发明的第一个实施例是一种用于输送催化剂的设备，其包括：紧接/来自终端反应器的容器，其具有入口和出口；非机械阀，其具有与容器出口流体连通的催化剂入口、至少一个提升气体入口、和出口；输送管线，其具有出口和与非机械阀出口流体连通的入口；第一下游容器，其具有与输送管线流体连通的入口、气体出口、和催化剂出口；第二下游容器，其具有出口和与所述第一下游容器出口流体连通的入口；以及第三下游容器，其具有出口和与第二下游容器出口流体连通的入口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，还包括设置在输送管线中并且设置在输送管线中相对于第一下游容器处于提升位置的位置处的无冲击弯头。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中输送管线还包括用于允许第二提升气体进入的第二入口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第二入口处于输送管线中的在紧接/来自非机械阀出口的入口的下方的位置处。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其还包括第二非机械阀，该第二非机械阀具有与第三下游容器出口流体连通的入口、提升气体入口和出口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其还包括第二输送管线，该第二输送管线具有出口和与第二非机械阀出口流体连通的入口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其还包括配置在第二输送管线中并且配置在输送管线中相对于第四下游容器处于提升位置的位置处的第二无冲击弯头。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第二输送管线还包括用于允许第二提升气体进入的第二入口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第二入口处于第二输送管线中的在紧接/来自第二非机械阀出口的入口的下方的位置处。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第一实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中非机械阀包括具有用于允许催化剂颗粒进入的第一入口、用于允许提升气体进入的第二入口和出口的一段水平管道。

本发明的第二实施方案是一种用于将催化剂从反应器输送到再生器的设备，其包括：紧接/来自终端反应器的具有入口和出口的第一容器；第一非机械阀，该第一非机械阀具有与第一容器出口流体连通的催化剂入口、提升气体入口和出口；第一输送管线，该第一输送管线具有出口和与第一非机械阀出口流体连通的入口；第一下游容器，该第一下游容器具有与第一输送管线流体连通的入口以及气体出口和催化剂出口；第二下游容器，该第二下游容器具有出口和与第一下游容器出口流体连通的入口；第三下游容器，该第三下游容器具有出口和与第二下游容器出口流体连通的入口；第二非机械阀，该第二非机械阀具有与第三下游容器出口流体连通的入口、提升气体入口和出口；和第二输送管线，该第二输送管线具有与第二非机械阀出口流体连通的入口和与下游容器再生器流体连通的出口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第二实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第一输送管线还包括用于允许第二提升气体进入的第二入口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第二实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第二入口处于第一输送管线中的在紧接/来自第一非机械阀出口的入口的下方的位置处。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第二实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中非机械阀包括具有用于允许催化剂颗粒进入的第一入口、用于允许提升气体进入的第二入口和出口的一段水平管道。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第二实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第二输送管线还包括用于允许第二提升气体进入的第二入口。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第二实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中第二入口处于第二输送管线中的在紧接/来自第二非机械阀出口的入口的下方的位置处。

本发明的第三实施方案是一种用于将催化剂从反应器输送到另一反应器的方法，其包括：将催化剂从第一容器送至非机械阀；使提升气体进入非机械阀以将催化剂运送到输送管线；使提升气体进入输送管线以沿输送管线向上提升催化剂；以及使被提升的催化剂进入第一下游容器；其中非机械阀的入口处的压力为至少10kpa(表压)。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第三实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中非机械阀的入口处的压力为至少7kpa(表压)。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第三实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中非机械阀的入口处的压力为至少4kpa(表压)。本发明的一个实施方案是直至这一段中的第三实施方案的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中提升气体包括氢气。

根据以下详细描述和附图，本发明的其它目的、优点和应用对本领域的技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

图1是用于将催化剂从终端反应器输送到催化剂再生器的设备；和

图2是用于在上游反应器和下游反应器之间输送催化剂的设备。

具体实施方式

在当前烯烃转化工艺中，使用连续催化剂再生(ccr)技术，其利用分批输送系统，其中少量催化剂被收集然后输送。这利用诸如闭锁料斗和提升装置接合器以及用于将催化剂从反应器输送到再生器的复杂阀系统的设备。经这种设备输送催化剂容易发生输送管线和阀的催化剂堵塞，以及由于催化剂在输送过程中侵蚀而引起的催化剂的磨耗。

本发明允许减少的催化剂堵塞和减少的催化剂磨耗。该设备还提供了向催化剂再生器的连续流动以便再生器能更一致地运行。具体地，在目前的oleflex^tm技术中，催化剂从催化脱氢(oleflex)反应器筛网之间的环形空间经一系列催化剂输送管道流入外部催化剂收集器中。催化剂然后从催化剂收集器流入提升装置接合器中，在此该催化剂批次被提升到下一反应器的顶部中。在最终的oleflex反应器中，闭锁料斗位于催化剂收集器与提升装置接合器之间；闭锁料斗用于将催化剂气氛从氢/烃环境变更为氮环境以使得催化剂可以被安全地再生。类似地，在从ccr再生器到第一催化脱氢(oleflex)反应器的催化剂提升中，在提升装置接合器的上游使用闭锁料斗以在催化剂进入第一反应器之前从氮气氛变更为氢气氛。

经该系统批次提升催化剂使得有必要使用对于恒定速率催化剂循环而言将需要的较高催化剂速度。另外，与较高的催化剂速度相关联的闭锁料斗和提升装置接合器所需的复杂阀系统导致增加的催化剂磨耗率。

本发明是用于输送催化剂的设备。输送是从反应器到再生器。如图1所示，该设备包括紧接终端反应器的容器10，其中容器10具有催化剂入口12和催化剂出口14。容器10也可以是终端反应器的一部分，随着催化剂离开反应器催化剂床，催化剂在所述容器中被收集。其通常紧接移动床反应器，其中催化剂从环形反应器床流下。该设备还包括非机械阀20，所述非机械阀具有催化剂出口24和与容器10的催化剂出口14流体连通的催化剂入口22。输送管线30具有输送管线出口34和连接到非机械阀催化剂出口24的入口32。该设备还包括第一下游容器40，所述第一下游容器具有与输送管线出口34流体连通的入口42，并且第一下游容器40具有气体出口44和催化剂出口46。所述设备还包括第二下游容器50和第三下游容器60，所述第二下游容器50具有出口54和与第一下游容器出口46流体连通的入口52，第三下游容器60具有出口64和与第二下游容器出口54流体连通的入口。

为了最小化催化剂侵蚀或磨耗，该设备可以包括附接到输送管线出口34的无冲击弯头38。输送管线30被定向成将催化剂从非机械阀20提升到第一下游容器40并且被定向成使得出口34具有大于入口32的高度。通常，输送管线将具有竖向取向。输送管线30还可以包括用于允许第二提升气体流进入的第二入口36。输送管线30中的第二入口36的位置在紧接非机械阀出口24的入口32的下方，从而用于提供另外的提升气体以将催化剂颗粒送至输送管线30的出口34。

该设备还可以包括用于将催化剂进一步输送到再生器100的第二部分。第二部分包括第二非机械阀70，所述第二非机械阀具有出口76、与第三下游容器出口64流体连通的入口72和阀的提升气体入口74。第二部分还包括第二输送管线80，所述第二输送管线具有第二输送管线出口84和与第二阀出口76流体连通的入口82。第二输送管线80还可包括用于允许第二提升气体流进入的第二入口86。

第二无冲击弯头90具有与第二输送线出口84流体连通的入口，并且第二输送管线80以其中出口84在入口82上方的竖向取向定向。第二无冲击弯头90具有出口92并且设置在第四下游容器100上方的位置。在该特定实施例中，第四下游容器是再生器。

该设备还可以包括配置在输送管线出口34处并与输送管线出口34和第一下游容器的入口42流体连通的无冲击弯头60。无冲击弯头是用于接纳携带固体颗粒的流动流体的装置，并且具有扩大的直径以允许流体减慢并使颗粒减慢或甚至沉淀而不会冲击该装置的壁。无冲击弯头可以是具有扩大的直径并且弯曲成重新引导流体/使流动改向而不会使催化剂颗粒撞击在弯头的壁上的管道。这减少了催化剂的磨耗。

非机械阀20、70是用于使用流体输送流动的固体的系统。该阀包括具有用于送入固体颗粒的入口和用于用以携带颗粒的流体的第二入口的一段水平管道或管子。该流体可以是提升气体。该管道包括用于包含颗粒的流动流体的出口。非机械阀的出口将包含颗粒的流动流体运送到输送管线30、80，其中颗粒被输送到提升的位置并允许通过重力流向接收容器。

允许颗粒能以连续方式与连续流动的提升气体一起流动，从而在没有移动部件的情况下提供容器之间更平滑、更一致和连续的颗粒输送。

在一个实施例中，第一下游容器40包括分离塔，在分离塔处提升气体和催化剂颗粒被分离。分离塔允许颗粒通过使流动充分减慢而使得颗粒不再能够被提升气体携带而从提升气体中沉淀出来。分离塔具有用于不带颗粒的气体的出口和用于颗粒的第二出口。在该实施例中，第二下游容器50是闭锁料斗，该闭锁料斗用于通过重力驱动模式将颗粒输送至更高压力。闭锁料斗是具有形成压力紧密封的入口阀和形成压力型密封的出口阀的容器。入口阀和出口阀交替打开和关闭，使得两者不同时处于“打开”状态。这允许从闭锁料斗上方的一个容器至闭锁料斗下方的另一个容器的输送。闭锁料斗可以包括对闭锁料斗加压以允许从低压容器输送到高压力容器的能力。在该实施例中，第三下游容器是一个缓冲塔，其允许收集批量的催化剂并提供至第二非机械阀的连续催化剂流动。

在如图2所示的另一个实施例中，该设备可以是用于在串联的反应器之间输送催化剂的催化剂输送系统。用于输送催化剂的设备包括第一催化剂进料管道110，所述第一催化剂进料管道110具有出口114和用于从上游反应器接收催化剂的入口112。该设备还包括非机械阀120，所述非机械阀120具有出口126、与第一催化剂进料管道出口114流体连通的入口122和提升气体入口124。该设备还包括具有与非机械阀出口126流体连通的入口132和输送管线出口134的输送管线130。输送管线130还可以包括第二提升气体入口136，该第二提升气体入口设置在与非机械阀出口流体连通的入口132的下方。输送管线具有基本竖直的取向，其中输送管线出口134处于比输送管线入口132更高的高度。该设备可以包括与输送管线出口134流体连通的无冲击弯头140。烃处理装置中的提升气体可以是氢气。

该设备可以包括用于从上游反应器接收催化剂的容器，或者催化剂可收集在上游反应器的底部以能在重力作用下输送至第一输送管道。

非机械阀和输送管线允许从上游反应器至下游反应器的一致且连续的催化剂输送，以及允许在输送期间的较低压降。这为其提供了在无需添加用于输送催化剂的压缩气体的情况下而在低压系统中输送催化剂的能力。该设备允许以低至3.5kpa的表压降输送催化剂。

本发明的另一个实施例是用于将催化剂从上游反应器输送至下游反应器的方法。该方法包括将催化剂从上游反应器送至非机械阀；以及将提升气体送至非机械阀以产生包含提升气体和催化剂的流体流。流体流被送至输送管线以沿输送管线向上提升催化剂从而产生被提升的催化剂。被提升的催化剂被送至下游反应器或容器，其中用于输送催化剂的压力不超过10kpa(表压)。用于使催化剂通过的压降可低至7kpa，甚至低至4kpa。

尽管已使用目前被认为是优选实施方案的实施方案描述本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的实施方案，而且旨在涵盖被包括在所附权利要求的范围内的各种改型和等同布置结构。