專利名稱：一種氣力輸送催化劑在線加注裝置及加注方法
技術領域：
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，屬于石油化工領域， 適用于向反應器內(nèi)加注催化劑，特別是用于向沸騰床反應器內(nèi)在線加注催化劑。
背景技術：
石油化工、環(huán)保、礦山冶金、電力等領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行制漿工序，并采用渣漿泵 注入設備內(nèi)，存在工序繁雜、設備臺數(shù)多，動力消耗大、機泵磨損嚴重、運行周期短、檢修量 大、運行費用高等缺點。目前使用最多的離心式渣漿泵的過流件，如葉輪、護套軸、蝸殼等使 用壽命一般為500 1000小時，不僅造成了人力、物力的極大浪費，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，以風壓為動力源，到達工位后采用旋風分離器將 氣固分離，實現(xiàn)粉體顆粒的輸送。其優(yōu)點是工藝流程短、結構簡單、布置靈活、容易實現(xiàn)自動 化；其缺點是管道磨損、物料的破碎、系統(tǒng)需防爆。中國專利ZL200420086396. 8 (CN2764742Y)公開了一種涌流式氣力輸送裝 置，由儲料倉、發(fā)送罐、氣化噴嘴及多組閥門構成，結構復雜、可靠性差。中國專利 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，包括一個上部容器、一個中間容器和一個下部容器，由降壓、裝料、加壓和卸 料四個工序，工序較復雜。沸騰床工藝技術可以處理高金屬、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、可保持整個運轉周期反應器內(nèi)催化劑活性均一、可在運轉中加入新鮮催 化劑和取出廢催化劑而無需停工等特點，特別是用于粘度大、雜質(zhì)多的渣油加氫領域。該工 藝需要催化劑在線加注，如果只實施水力沖送，需設置高溫、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，容易堵塞管道、磨損閥門和設備，沖送過 程固含率過低時，所需的沖送液液量大、對反應器沸騰狀態(tài)及溫度場影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術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，可以氫氣為輸送動力源，實現(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 管路與反應器頂部連接；催化劑加注罐加熱盤管入口與反應器氣相出口連接；催化劑加注 罐頂部通過管路與氫氣管線、氮氣管線、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備筒體、設備封頭、錐形導流體、氮氣分布器、噴射器、 加熱盤管和催化劑出口。所述的錐形導流體位于筒體下部，與筒體之間為密閉連接。在催 化劑加注罐內(nèi)設置氮氣分布器，向催化劑加注罐內(nèi)注入氮氣，吹拂下落過程中的催化劑，將 其含塵揚起，以實現(xiàn)催化劑粉塵的分離；所述的噴射器位于錐形導流體底部，與錐形導流體相連，噴射器從上往下依次包括輸氣管、灰倉、收縮段、喉管、擴張段和接管。所述噴射器采 用高壓氫氣做輸送介質(zhì)，可以實現(xiàn)催化劑的加注；設置錐形導流體，便于固體顆?；浜驮?底部的聚集，便于催化劑的輸送。工作時，向加催化劑加注罐投加催化劑；同時利用氮氣分布器向催化劑加注罐內(nèi) 注入氮氣，吹拂下落過程中的催化劑，將其含塵揚起，設置放空口，氮氣攜帶粉塵排出催化 劑加注罐，實現(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，利用氮氣放空口將催化劑加注罐抽到一定真空度后關閉氮氣放空口，連通氮氣管線，向 催化劑加注罐內(nèi)注入氮氣，達到設定壓力后關閉氮氣管線；再次利用氮氣放空口將催化劑 加注罐抽到真空度，排除罐內(nèi)氮氣，達到一定真空度后氮氣放空口 ；連通氫氣入口，將催化 劑加注罐升壓，并實現(xiàn)與反應器等壓，至此，完成氣體置換。將反應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，進行升溫工序，溫升達到設定 值，實現(xiàn)催化劑預熱。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器連通， 向催化劑加注罐加注高壓氫氣，抽吸催化劑顆粒進入噴射器，在氫氣氣流的帶動下進入反 應器，噴射器的灰倉段形成真空，導致催化劑顆粒連續(xù)下落，形成連續(xù)供料，催化劑加注罐 設置料面計，指示加注進度，當加注完成后關閉催化劑加注罐和反應器間的閥門；打開油氣 放空口，實現(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構簡單，輸送平穩(wěn)，不會堵塞管道，無需輸送油，不會 對反應器床層溫度產(chǎn)生影響，適用于向沸騰床反應器內(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構示意圖。圖3為本發(fā)明的氮氣分布器結構示意圖。圖4為本發(fā)明的氮氣分布器噴嘴分布示意圖。圖5為本發(fā)明的噴射器結構示意圖。其中01-催化劑加注罐，02-沸騰床反應器，1-催化劑加注口，2-氫氣入口，3-油 氣放空口，4-氮氣放空口，5-氮氣入口，6-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-反應器頂氣相出口，11-設備封頭，12-氮氣分布器，13-壓 力平衡管，14-設備筒體，15-錐形導流體，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，23-收縮段，24-喉管，25-擴張段，26-接管。
具體實施例方式本發(fā)明的催化劑在線加注裝置，可采用高壓氫氣為輸送動力源，實現(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、催化劑預熱及 催化劑加注四步工序構成；催化劑投加同時，注入氮氣進行催化劑粉塵的分離；催化劑加 熱升溫熱媒采用反應器氣相生成物。以下結合附圖對本發(fā)明做進一步詳述。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包括設備筒體14、設備封頭11、錐形導 流體15、氮氣分布器12、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、氮氣放空口 4、氮氣入口 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，所述的氮氣分布器12由接管18、環(huán)管20和若干噴嘴19 構成；噴嘴設置在環(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22、收縮段23、喉管24、擴張段25和接管沈 構成。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；擴張段的 擴張角為5° 16°，優(yōu)選6° 8° ；收縮段的收縮角為20° 45°，優(yōu)選23° 28°。設置氮氣分布器，向催化劑加注罐內(nèi)注入氮氣，吹拂下落過程中的催化劑，將其含 塵揚起，設置放空口，氮氣攜帶粉塵由此排出催化劑加注罐，實現(xiàn)催化劑粉塵的分離；在催 化劑加注罐內(nèi)設置噴射器，采用高壓氫氣做輸送介質(zhì)，實現(xiàn)催化劑的加注；設置錐形導流 體，便于固體顆?；浜驮诘撞康木奂淮呋瘎┘幼⒐薜腻F形導流體位于筒體下部，與筒體 之間為密閉連接；催化劑加注罐在距筒體邊緣處設置壓力平衡管，其下端與錐形導流體為 密閉連接；上端為180°的彎頭，或設置雨帽；設置壓力平衡管，當設備需承壓時，消除錐形 導流體的承壓，從而降低設備造價。本發(fā)明要解決的另一個技術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，同時用氮氣吹掃揚塵，實現(xiàn)對催化劑粉塵的分 1 ；(2)催化劑加注罐依次進行氮氣置換、氮氣氣密、氫氣置換和氫氣氣密，并將催化 劑加注罐的壓力調(diào)整至與反應器等壓；(3)利用加熱盤管對催化劑進行預熱升溫；(4)打開催化劑加注罐與反應器的連通管，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下進入反應器，實現(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置放空口、筒體中上部設 置氮氣分布器，打開上述兩路管線，向催化劑加注罐注入氮氣，形成一定表觀速度的上升氣 流，催化劑加注罐上封頭設置催化劑投加口，通過該口向罐內(nèi)投加催化劑；下落的催化劑和 上升的氮氣形成逆流流態(tài)，氮氣吹拂下落過程中的催化劑，氣量將其含塵揚起，實現(xiàn)催化劑 粉塵的分離，凈化的催化劑顆粒跌落罐內(nèi)，夾帶粉塵的氮氣進入除塵系統(tǒng)；催化劑加注罐上 封頭設置料面計，達到設定料位后關閉催化劑進料工藝管線和氮氣管線，至此完成催化劑 的投加。步驟O)的氣體置換過程利用氮氣放空口將催化劑加注罐抽到一定真空度后， 關閉氮氣放空口，連通氮氣管線，通過氮氣分布器向催化劑加注罐內(nèi)注入氮氣，達到設定壓 力后，關閉氮氣管線；再次利用氮氣放空口將催化劑加注罐抽到真空度，排除罐內(nèi)氮氣，達到一定真空度后關閉氮氣放空口 ；連通氫氣入口，將催化劑加注罐升壓，并實現(xiàn)與反應器等 壓，至此完成氣體置換。步驟(3)中的催化劑預熱催化劑加注罐內(nèi)設置加熱盤管，引入高溫熱媒，例如可 以引入部分反應器的氣體產(chǎn)物，作為催化劑預熱的熱媒；將反應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，進行升溫工序，溫升達到設定值 后，關閉加熱盤管進出口管線，實現(xiàn)催化劑預熱升溫。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入噴射器的灰倉，并在喉管處提速，催化劑顆粒在氫 氣氣流的帶動下進入反應器，噴射器的灰倉段形成真空，導致催化劑顆粒連續(xù)下落，形成連 續(xù)供料，催化劑加注罐設置料面計，指示加注進度，當加注完成后關閉催化劑加注罐和反應 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器頂部管口 連接；所述的催化劑加注罐包括設備筒體、設備封頭、錐形導流體、氮氣分布器、噴射器和加 熱盤管，所述的錐形導流體位于設備筒體下部，與設備筒體之間密閉連接，所述加熱盤管位 于設備筒體中下部；所述的噴射器位于錐形導流體底部，與錐形導流體相連，噴射器從上往 下依次包括輸氣管、灰倉、收縮段、喉管、擴張段和接管。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的氮氣分布器包括接管、環(huán)管和噴嘴。
3.按照權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述的噴嘴設置在環(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，擴張段擴張角為5° 16°，收縮段收縮角為20° 45°。
5.按照權利要求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，擴張段擴張角為6° 8°，收縮段收縮角為23° 。
6.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于，在距設備筒體邊緣處設置壓力平衡管，其 下端與錐形導流體為密閉連接，上端為180°的彎頭，或者上端設置雨帽。
7.按照權利要求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、油氣放空口和氮氣放空口。
9.一種氣力輸送催化劑在線加注方法，其應用了權利要求1 8任一權利要求所述的 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，同時用氮氣吹掃揚塵；(2)催化劑加注罐依次進行氮氣置換、氮氣氣密、氫氣置換和氫氣氣密，并將催化劑加 注罐的壓力調(diào)整至與沸騰床反應器等壓；(3)利用催化劑加注罐中的加熱盤管對催化劑進行預熱升溫；(4)打開催化劑加注罐與反應器的連通管，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下進入反應器，實現(xiàn)催化劑的在線加入。
10.按照權利要求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 床反應器的氣體產(chǎn)物作為熱媒。
11.按照權利要求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，關閉催化劑加注罐和反應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流體、氮氣分布器、噴射器和加熱盤管。所述的錐形導流體位于設備筒體下封頭內(nèi)；加熱盤管位于設備筒體中下部；噴射器位于錐形導流體底部，從上往下依次包括輸氣管、灰倉、收縮段、喉管、擴張段和接管。通過往噴射器中通入高壓氫氣，抽吸催化劑顆粒進入噴射器，并在氫氣氣流的帶動下進入反應器，可以實現(xiàn)催化劑的在線加注。本發(fā)明催化劑在線加注裝置結構簡單、無需輸送油、輸送過程平穩(wěn)、不會堵塞管道，適用于向沸騰床反應器連續(xù)或間斷地在線加注新鮮催化劑。
文檔編號B65G53/04GK102049223SQ20091018810
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者彭德強, 方向晨, 李欣, 齊慧敏 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院