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行裝填。裝入的催化劑在下落時產(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間不同，也會產(chǎn)生裝填密度不同，裝填時間長催化劑的裝填密度大，裝填時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，中國專利CN1697685A報導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。中國專利CN1607032A報導了一種在反應(yīng)管中插入鏈式物質(zhì)防止催化劑破裂或粉末化的裝填方法。中國專利CN1050775C報導了一種通過控制催化劑顆粒流量和裝填時間使裝填均勻的催化劑裝填方法。中國專利CN1634756A和CN2741647Y報導了使用催化劑裝填機裝填催化劑的方法。
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械強度較差。裝填之前的移動、運輸和處理過程中的振動或碰撞，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、運輸和處理過程中的振動或碰撞產(chǎn)生催化劑粉末化或破裂進入各反應(yīng)管。
上述催化劑裝填方法主要適用于機械強度高的固體催化劑，采用已知的催化劑裝填方法裝填氟化催化劑時，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，導致大量的催化劑浪費。

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載的催化劑時，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，可除去裝填時因物理沖擊產(chǎn)生的催化劑粉末，達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，再進行下一輪催化劑裝填，可以有效消除由于催化劑裝填時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)管測量其壓降，并計算出反應(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，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)管中隨機選取0.5％～5％，優(yōu)選1％～2％的反應(yīng)管，測量其壓降，并計算平均壓降。壓降測量可通過如下方法進行將流速恒定的氣體通過反應(yīng)管，同時測量其壓降。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)時實際流過的氣體量。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)管長度為2m～6m，內(nèi)徑為25mm～50mm。
本發(fā)明對催化劑的形式(形狀、尺寸)沒有特別的限制，且對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)明尤其適用于機械強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裝填，也可以采用裝填機自動裝填。裝填機自動裝填催化劑可以有效地控制催化劑的裝填速率和裝填時間，催化劑在反應(yīng)管中分布均勻，因此，優(yōu)選裝填機自動裝填。
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，適合于機械強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％。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
實施例1先將壓片成型氧化鉻催化劑進行篩選，除去運輸過程中產(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，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)管后再進行下一輪裝填。裝填完所有催化劑后，隨機抽取50根反應(yīng)管測量其壓降，平均壓降為50kPa。對壓降低于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?？刂蒲b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％。
實施例2與實施例1相同的操作，所不同的是將人工裝填改為裝填機自動裝填，裝填機每次可同時裝填6根反應(yīng)管。此時，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)管測量其壓降，并計算出反應(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)管測量其壓降并計算平均壓降，對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)器中裝填機械強度不高的氣相氟化催化劑。
文檔編號B01J8/06GK101073759SQ200710090538
公開日2007年11月21日 申請日期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 申請人:西安近代化學研究所