本發(fā)明是一種將顆粒物質(zhì)加入到工業(yè)過(guò)程(例如流化催化裂化(“fcc”))的添加系統(tǒng)，其中所述工業(yè)過(guò)程需要以受控方式加入少量的粉末。

背景技術(shù)：

當(dāng)今市場(chǎng)上可用的技術(shù)很好的服務(wù)了以20磅/天或更高的速度向其過(guò)程中加入粉末狀催化劑添加劑的煉油廠和其他工業(yè)制造商。催化劑和添加劑供應(yīng)商通常提供最小的標(biāo)準(zhǔn)添加系統(tǒng)(例如，50英尺³(1.5噸)的容量)，使得催化劑或添加劑以1噸托盤(pán)、1噸超級(jí)包裝、或敞開(kāi)的55加侖桶供應(yīng)到工業(yè)過(guò)程。盡管進(jìn)行加壓和重力卸料，通常使用內(nèi)置于添加系統(tǒng)中的真空噴射器從這些運(yùn)輸容器傳輸催化劑或添加劑到添加系統(tǒng)中。

對(duì)于那些想加入少于20磅/天的加工商來(lái)說(shuō)，上述方法是不實(shí)際的。添加系統(tǒng)的重量分辨率不夠靈敏，并且為了10磅/天的應(yīng)用運(yùn)送一個(gè)2000磅托盤(pán)或超級(jí)包裝意味著每次訂購(gòu)200天的催化劑或添加劑。這不符合成本效益。

目前，工業(yè)加工商通常具有處理少量催化劑或添加劑的兩種選擇。一個(gè)選擇是接收敞口式的55加侖桶或20-40磅桶中的松散的添加劑輸送，然后操作者需要使用鏟或類(lèi)似裝置舀出添加劑，并使用手動(dòng)注射料槽將其添加到該過(guò)程中?；蛘撸I(yè)加工商可以接收預(yù)包裝塑料袋中的添加劑輸送，通常每個(gè)包含1磅至5磅。這些將由操作者使用刀割開(kāi)，并且使用與上述相同類(lèi)型的手動(dòng)注射料槽加入所述過(guò)程中。

不幸的是，這兩種解決方案都有一些明顯的缺陷。具體來(lái)說(shuō)，這些過(guò)程通過(guò)意外的溢出導(dǎo)致大量的浪費(fèi)，因?yàn)椴僮髡呓?jīng)常不能從運(yùn)輸容器中完全清空松散的材料，或者袋子不能被完全排空，或者當(dāng)打開(kāi)不正確時(shí)部分溢出。少量添加的催化劑和添加劑通常非常昂貴(每磅25至75美元)，因此任何此類(lèi)損失都可能產(chǎn)生重大的財(cái)務(wù)后果。

此外，這些方法具有將操作者暴露于高水平環(huán)境灰塵的高風(fēng)險(xiǎn)。這是不可避免的，因?yàn)樯婕暗慕嚯x手工處理程度很高。這要求操作者穿上額外的防護(hù)設(shè)備，其穿戴是耗時(shí)的并且在熱的氣候條件下穿著經(jīng)常不舒服。因此，這些操作并不總是按照規(guī)程進(jìn)行，造成不受控制的健康風(fēng)險(xiǎn)。

另外一個(gè)問(wèn)題是，沒(méi)有自動(dòng)的記錄這些昂貴的添加劑使用了多少。工業(yè)加工商必須依賴(lài)于書(shū)面操作日志，這些日志保存的眾人皆知的差。這會(huì)為加工商帶來(lái)更多問(wèn)題，因?yàn)樵u(píng)估這些添加劑的有效性需要詳細(xì)了解何時(shí)添加，以及添加了多少。沒(méi)有這個(gè)，加工商不能評(píng)估添加劑是否正常工作，或者新型號(hào)是否真的像預(yù)期一樣有效，從而證明了更高的價(jià)格是正當(dāng)?shù)?例如)。此外，沒(méi)有自動(dòng)庫(kù)存控制，這意味著必須手動(dòng)進(jìn)行盤(pán)點(diǎn)。使用量少的添加劑經(jīng)常被忽略，因此加工商經(jīng)常耗盡，導(dǎo)致需要以昂貴的成本進(jìn)行緊急運(yùn)輸。

一些過(guò)程需要每幾個(gè)小時(shí)少量添加一次，以獲得最大的工藝穩(wěn)定性。依靠操作者這樣做是有風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)槿藗兞?xí)慣于在惡劣的天氣中忘記添加或不出門(mén)。反正用紙記錄無(wú)法證明發(fā)生了什么事情。

fcc過(guò)程需要小心監(jiān)控，以確保最大的可靠性。再生器中過(guò)高的溫度是過(guò)早停工的常見(jiàn)原因，通常耗費(fèi)百萬(wàn)美元/天。監(jiān)控這些溫度，而不知道添加的催化劑或添加劑的數(shù)量以控制它們，最多只是部分有效的，因此這種缺乏對(duì)添加劑添加的自動(dòng)監(jiān)測(cè)使得該過(guò)程處于由于過(guò)早停工造成的高財(cái)務(wù)損失的風(fēng)險(xiǎn)增加。

因此，希望獲得一種改進(jìn)的方法和添加系統(tǒng)，以將少量催化劑和添加劑加入包括fcc方法在內(nèi)的工業(yè)過(guò)程中。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的添加系統(tǒng)和方法，將催化劑和添加劑添加到工業(yè)過(guò)程中。

發(fā)明概述

發(fā)明包括將顆粒材料引入工業(yè)過(guò)程中的添加系統(tǒng)。添加系統(tǒng)包括用于所述容納顆粒材料的容器、稱(chēng)重裝置、管道、控制器和支撐管道的框架。所述管道包括用于將顆粒材料傳輸?shù)焦I(yè)過(guò)程的第一閥和用于將第一加壓氣體流從加壓氣體源傳輸?shù)剿鋈萜鞯牡诙y。所述容器包括位于所述容器的頂部的裝填管嘴?？蛇x地，附接到添加系統(tǒng)或位于添加系統(tǒng)旁邊的桶卸料裝置，以使系統(tǒng)能夠自動(dòng)或手動(dòng)地重新裝填顆粒材料。優(yōu)選地，該添加由一次性塑料桶重新裝填，所述一次性塑料桶也用作運(yùn)輸容器以將顆粒材料運(yùn)送到工業(yè)過(guò)程的位置。

附圖說(shuō)明

圖1示出了本發(fā)明的添加系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。

圖2示出了添加系統(tǒng)的容器與顆粒材料排空裝置的組合。

圖3示出了一個(gè)實(shí)施方案，其中顆粒材料排空裝置和漏斗適配器連接到處于打開(kāi)位置的添加系統(tǒng)的容器頂部的裝填管嘴。

圖4示出了圖3的實(shí)施方案，其中所述顆粒材料排空裝置和漏斗適配器連接到添加系統(tǒng)的裝填管嘴，以將顆粒物排空到裝填管嘴。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明包括用于將顆粒材料引入工業(yè)過(guò)程的添加系統(tǒng)。優(yōu)選的工業(yè)過(guò)程方法包括制備吡啶及其衍生物、制備丙烯腈、流化催化裂化(fcc)過(guò)程和其它化學(xué)制備過(guò)程。本發(fā)明特別適用于將顆粒材料引入到流化催化裂化(fcc)過(guò)程中。

添加系統(tǒng)包括用于容納所述顆粒材料的容器。所述容器有頂部和底部。容易打開(kāi)的裝填管嘴位于容器的頂部。優(yōu)選地，裝填管嘴包括如圖1所示的閥和漏斗。也可以使用其它類(lèi)似的裝置。鉸接式或可拆卸蓋優(yōu)選地位于裝填管嘴的頂部上，以防止雨或其它污染物進(jìn)入漏斗。蓋子優(yōu)選地鉸接，以便在裝填管嘴的裝載期間和之后容易地打開(kāi)和關(guān)閉蓋子。盡管可以使用其他形狀(例如凹陷端)，容器的底部?jī)?yōu)選是錐形的，以便允許顆粒材料容易地流出容器以傳輸?shù)焦I(yè)過(guò)程中。

漏斗任選地包含可移除的或固定的濾網(wǎng)或過(guò)濾器，其防止大塊碎片或催化劑進(jìn)入容器并堵塞出口閥。在一種結(jié)構(gòu)中，該濾網(wǎng)或過(guò)濾器位于容器本身內(nèi)。位于容器內(nèi)的過(guò)濾器的清潔是通過(guò)使用插入裝填管嘴的軟管，或者通過(guò)使用位于容器的頂部或側(cè)面上的、過(guò)濾器水平位置以上的單獨(dú)入口，依靠抽真空抽出碎片來(lái)實(shí)現(xiàn)。任選地，可以移除容器的整個(gè)頂部上蓋以允許接近該過(guò)濾器，或者去除已經(jīng)進(jìn)入容器的碎屑。

容器的尺寸優(yōu)選地容納小于100磅的顆粒材料，更優(yōu)選小于30磅的顆粒材料。

添加系統(tǒng)還包括管道。管道包括用于將顆粒材料傳輸?shù)焦I(yè)過(guò)程的第一閥。優(yōu)選地，所述第一閥是計(jì)量閥。合適的計(jì)量閥包括thomsonvalveii或teravalvexl。優(yōu)選地，添加系統(tǒng)還包括與容器聯(lián)接的計(jì)量裝置。管道還包括用于將第一加壓氣體流從加壓氣體源傳輸?shù)饺萜鞯牡诙y。

優(yōu)選地，添加系統(tǒng)中的壓力被控制在恒定水平，因?yàn)檫@影響所示重量的精度。如果氣體供給的壓力不能被信賴(lài)為恒定，則可以通過(guò)使用機(jī)械壓力調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)該壓力控制，或者可以使用控制器以電子儀器方式實(shí)現(xiàn)。

該添加系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器優(yōu)選地是cpu(中央處理單元)或微型plc(可編程邏輯控制器)，更優(yōu)選地是微型plc?？刂破骺梢允褂脭?shù)據(jù)鏈接連接到自動(dòng)化數(shù)據(jù)庫(kù)，例如intercataim(添加劑庫(kù)存管理)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于訪問(wèn)工業(yè)過(guò)程的數(shù)據(jù)，或者聯(lián)接到煉油廠dcs(分布式控制系統(tǒng))系統(tǒng)。控制添加系統(tǒng)的方法在美國(guó)專(zhuān)利第7,050,944號(hào)、第8,099,259號(hào)、第7,606,678號(hào)和第6,859,759號(hào)教導(dǎo)，其教導(dǎo)通過(guò)引用并入本文。

該添加系統(tǒng)還包括一個(gè)框架?？蚣苤喂艿?，并且可選地支撐控制器。

添加系統(tǒng)還包括稱(chēng)重裝置。優(yōu)選地，稱(chēng)重裝置包括一個(gè)或多個(gè)稱(chēng)重傳感器。優(yōu)選地，稱(chēng)重傳感器安裝在容器上并支撐在框架上。或者，稱(chēng)重傳感器安裝在容器上并且被支撐在地面上的一個(gè)或多個(gè)支腿上。稱(chēng)重傳感器的常規(guī)位置位于添加系統(tǒng)的底部，通常在地面上。將稱(chēng)重傳感器安裝在容器本身上的優(yōu)點(diǎn)(例如支撐在地面上的一個(gè)或多個(gè)支腿上)是在對(duì)填料后的容器進(jìn)行稱(chēng)重時(shí)增加了穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，管道包括與金屬管道相對(duì)的具有柔性軟管和管子的快速斷開(kāi)偶聯(lián)器。柔性軟管和管子可以防止容器的重量受到外部載荷的影響，例如施加到框架或連接管道的任何載荷。這導(dǎo)致更準(zhǔn)確的重量讀數(shù)，從而更精確地添加。使用快速斷開(kāi)偶聯(lián)器可輕松拆卸容器管道以進(jìn)行維護(hù)。

優(yōu)選地，添加系統(tǒng)還包括將顆粒材料裝入裝填管嘴的顆粒材料排空裝置。顆粒材料排空裝置優(yōu)選地包括容納顆粒材料的桶和桶頂部的漏斗。漏斗優(yōu)選是可從桶的頂部連接和移除的單獨(dú)的部分，用于將顆粒物質(zhì)填充入桶并將桶中之物全部倒入裝填管嘴中。顆粒材料排空裝置優(yōu)選地被支撐在框架上并且在樞軸上固定到框架上，以允許桶排空到裝填管嘴。桶優(yōu)選地由20-50磅容量的一次性塑料桶組成，其也用作運(yùn)輸容器以將顆粒材料運(yùn)輸?shù)焦I(yè)過(guò)程單元。這允許更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸，并且這樣的容器可以更容易地由操作者運(yùn)輸或攜帶，避免需要叉式起重車(chē)或其他昂貴的運(yùn)輸輔助裝置。

在另一個(gè)實(shí)施例中，顆粒材料排空裝置包括漏斗適配器、傾斜支架和桶。漏斗適配器和傾斜支架通過(guò)單獨(dú)的漏斗夾和傾斜支架夾連接到鉸鏈上的裝填管嘴。漏斗適配器優(yōu)選地包含將漏斗固定到裝填管嘴的頂部的橡膠墊圈或密封件以及當(dāng)顆粒物質(zhì)倒入裝填管嘴中時(shí)將桶固定到漏斗適配器上的第二橡膠墊圈或密封件。

漏斗適配器優(yōu)選地包含允許在傾斜時(shí)控制顆粒材料排出的內(nèi)壁，并且可以?xún)?yōu)選地包含可以打開(kāi)的內(nèi)部滑動(dòng)密封件，以在需要重新進(jìn)料時(shí)允許催化劑排出到裝填管嘴中。內(nèi)部滑動(dòng)密封件可以通過(guò)漏斗適配器一側(cè)的推/拉手柄來(lái)控制。

優(yōu)選地，顆粒材料排空裝置是手動(dòng)操作的，盡管它可以由控制器控制。

圖1是顯示了容器(20)的添加系統(tǒng)(10)的一個(gè)實(shí)施方案的簡(jiǎn)化示意圖，其中所述容器的底部是錐形的(21)。裝填管嘴位于容器的頂部，由具有處于打開(kāi)位置的鉸接式蓋(24)的漏斗(23)和打開(kāi)時(shí)允許所述顆粒物質(zhì)流入所述容器的閥(25)組成。在漏斗(23)和容器(20)中都顯示了可選的濾網(wǎng)/過(guò)濾器(26)。稱(chēng)重傳感器(22)位于容器本身上，起稱(chēng)重裝置作用。所述稱(chēng)重傳感器可以可選地被支撐在框架(50)上，或者被支撐在地面上的一個(gè)或多個(gè)可選的支腳(51)上。添加系統(tǒng)的管道(30)包括第一閥(31)，其在打開(kāi)時(shí)允許將顆粒材料從所述容器轉(zhuǎn)移到所述工業(yè)過(guò)程。添加系統(tǒng)還包含與容器接口的計(jì)量裝置(32)，并被配置成提供從容器傳輸?shù)焦I(yè)過(guò)程的顆粒材料的數(shù)量的度量指示，以及第二閥(33)，其在打開(kāi)時(shí)允許用于將加壓氣體流從加壓氣體源(34)傳輸?shù)剿鋈萜?。也可以在管道中添加可選的壓力調(diào)節(jié)閥(36)。所述調(diào)節(jié)閥可以由控制器(40)使用可選的壓力測(cè)量和傳輸裝置(37)來(lái)操作。

圖1還示出了可選的柔性軟管(35)，其允許容器(和容器中的任何顆粒材料)的精確稱(chēng)重，以及用于釋放容器內(nèi)的積聚壓力的可選安全閥(60)。

可以使用諸如cpu或微型plc(可編程邏輯控制器)的控制器(40)來(lái)控制添加系統(tǒng)的操作，包括對(duì)容器加壓、計(jì)量到工業(yè)過(guò)程的反應(yīng)器的顆粒材料的受控量、并記錄容器重量信息。優(yōu)選地，所述控制器是微型plc。

還示出了支撐管道并且可選地可以支撐控制器的框架(50)。

圖2示出了添加系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，其包括當(dāng)鉸接式蓋(24)打開(kāi)時(shí)將顆粒材料裝載到裝填管嘴的漏斗(23)中的顆粒材料排空裝置(70)。閥(25)控制來(lái)自漏斗的顆粒物質(zhì)進(jìn)入具有錐形底部(21)的容器(20)的流動(dòng)。示出了容納顆粒材料的桶(71)和在桶的頂部的可連接漏斗(72)。顆粒材料排空裝置的桶被支撐在框架上并且在樞軸(73)上固定到框架(50)以允許桶排空到容器。

圖3示出了添加系統(tǒng)的另一實(shí)施方案，其包括當(dāng)鉸接式蓋(24)打開(kāi)時(shí)將顆粒材料裝載到裝填管嘴的漏斗(23)中的顆粒材料排空裝置(80)。閥(25)控制從漏斗進(jìn)入具有錐形底部(21)的容器(20)的顆粒物質(zhì)的流動(dòng)。桶(81)通過(guò)固定在桶上的支架夾(83)和在漏斗(23)頂部上的鉸鏈(88)固定到傾斜支架(82)中。添加系統(tǒng)還具有漏斗適配器(84)，其也通過(guò)漏斗夾具(87)連接到漏斗(23)上，所述漏斗夾具(87)也在漏斗頂部的鉸鏈(88)處固定到漏斗上。漏斗適配器(84)具有可以在添加顆粒材料期間將漏斗適配器固定到漏斗頂部的第一橡膠墊圈或密封件(85)和將桶固定到漏斗適配器的第二橡膠墊圈或密封件(86)。

圖4示出了圖3的添加系統(tǒng)，其中漏斗適配器和桶處于能允許將顆粒材料添加到漏斗的位置。

本發(fā)明的添加系統(tǒng)提供許多優(yōu)點(diǎn)。顆粒材料(例如催化劑或添加劑)可以以受控的方式添加到工業(yè)過(guò)程中，并且記錄可以保存在控制器內(nèi)部的閃存裝置或類(lèi)似技術(shù)上。這些記錄可以非常容易地上傳到過(guò)程的記錄保存系統(tǒng)。該系統(tǒng)上的控制器可以使用數(shù)據(jù)鏈接連接到自動(dòng)化數(shù)據(jù)庫(kù)，例如intercataim(添加庫(kù)存管理)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便于操作者輕松訪問(wèn)數(shù)據(jù)。此外，添加的催化劑或添加劑的量可以設(shè)定為定期自動(dòng)進(jìn)行，也可以根據(jù)需要添加。在這兩種情況下，每次添加量和準(zhǔn)確時(shí)間的準(zhǔn)確記錄可以保存。這種額外的靈活性對(duì)于操作者是非常有價(jià)值的。

由于這種小添加系統(tǒng)的高精度，這些昂貴的催化劑和添加劑現(xiàn)在可以以小于0.1磅的劑量加入，這顯著小于當(dāng)今通常使用的1磅或5磅袋。這為工業(yè)過(guò)程提供了額外的成本節(jié)省。最后，操作者接觸灰塵被最小化，從而減少ehs(環(huán)境，健康和安全)問(wèn)題。