带有在操作过程中可更换的催化剂单元的反应器和更换催化剂单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种反应器，特别是用于净化废气的反应器。该反应器包括多个通向壳体轴的壳体开口，其中，这些壳体轴装配有催化剂单元。该反应器对每个壳体轴包括密封壳体，该密封壳体允许在反应器的操作进行过程中通过密封元件和遮盖元件的适当布置来更换催化剂单元，而在反应器的外部环境与相应的壳体轴之间不存在任何空气交换。任何空气交换。任何空气交换。

【技术实现步骤摘要】
带有在操作过程中可更换的催化剂单元的反应器和更换催化剂单元的方法


[0001]本专利技术涉及一种反应器，该反应器包括在操作进行过程中可更换的催化剂单元，以便于反应器的不间断维护。本专利技术进一步涉及一种从反应器中取出催化剂单元的方法、一种将催化剂单元插入反应器中的方法、以及一种更换反应器的催化剂单元的方法。

技术介绍

[0002]在大型工业焚烧设备、重整加热炉或燃气轮机中的废气和烟道气的净化中，存在于废气或烟道气中的有毒气体转化为无毒气体是在或多或少的选择性催化剂上进行的。已知的示例是在过渡金属氧化物催化剂(比如二氧化钛)上使用氨(归中反应)将氮氧化物(简称NOx)选择性催化转化成氮。该方法也被称为选择性催化还原(SCR)，并且所采用的催化剂相应地被称为SCR催化剂。
[0003]在实践中，这些催化剂被安装在通道内的所谓对流路线中，通常作为催化剂模块，这些催化剂模块在网格状金属框架(例如堆叠框架)内上下布置。催化剂的维护(即，催化剂的清洁或更换)需要设备停机。例如，由于烟道气颗粒堵塞催化剂或催化剂耗尽而需要更换个别或所有催化剂模块，维护可能变得必要。堵塞可能是由燃料或空气引入的不可燃灰尘或异物引起的。特别是在重整加热炉中，不可预料的堵塞导致设备生产能力受到限制，或者需要对设备的已计划好的维护性停机进行重新安排。催化剂活性的不可预料的降低同样可能由于不再能达到法律规定的某些限制(如NOx限制)而迫使设备停机。
[0004]催化剂活性随时间不断降低。由于催化剂仅可在设备停机期间更换，因此在计划对设备进行维护性停机时催化剂就达到其使用寿命终点的可能性很小。在这种情况下，设备的操作员被迫更换催化剂，即使所述催化剂可能仍具有足够的活性。这不必要地增加了设备的运营成本(运营支出)。维护性停机的周期取决于许多因素，比如客户或权威机构的接受度、法律规定的测试或安装在设备中的其他催化剂的活性(比如重整加热炉的重整炉管中的镍催化剂的活性)。
[0005]当规划新设备时，安装的催化剂的量必须足够高，以实现所计划的维护周期。足够大的反应器和更大量的催化剂因此也不必要地增加了资本成本(资本支出)。
[0006]比实际所需量更多的催化剂也导致废气或烟道气净化单元上的总压降更大。在蒸汽重整单元(从天然气生产合成气)的情况下，SCR单元上的压降可能占废气管道总压降的30％。在SCR催化剂堵塞的情况下操作甚至可以将该值提高到70
‑
80％。
[0007]在已知的反应器中，仅当设备停止运行时，才能更换催化剂模块堆叠体。催化剂单元(催化剂模块堆叠体)通常在反应器壳体内布置在轴状框架中，并且通过打开盖子(例如在反应器顶侧)被取出，然后才随后将新的催化剂单元重新插入。取决于具体的压力条件，在操作进行过程中打开盖子会导致废气从废气通道中逸出，或者导致漏气进入废气通道中。然而，从安全工程的角度来看，从烟道气通道逸出的废气或烟道气是有问题的，并且可能导致大的系统压力波动。漏气的进入也可能导致相对较大的系统压力波动。这意味着在
任何情况下，在打开反应器壳体之前，必须将设备停机；因此，在操作进行期间不可能进行更换。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是至少部分地克服现有技术的前述缺点。
[0009]本专利技术的特别的目的是提出一种反应器，该反应器允许与所计划的维护周期无关地更换催化剂。
[0010]本专利技术的另外的目的是提出一种方法，该方法允许与所计划的维护周期无关地更换催化剂。
[0011]本专利技术的特别的目的是提出一种反应器和方法，以允许在操作进行过程中更换废气催化剂。
[0012]独立权利要求有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。从属权利要求提供了优选实施例，其有助于至少部分地实现上述目的中的至少一个。根据本专利技术的一个类别的成分的优选实施例在相关的情况下对于根据本专利技术的相应的另一类别的相同命名的或对应的成分同样是优选的。
[0013]术语“具有”、“包括”或“包含”等不排除另外的要素、成分等的可能存在。不定冠词“一个/种”不排除复数的可能存在。
[0014]至少一个上述目的的实现至少部分地通过以下项完成：
[0015]反应器，特别是用于净化废气的反应器，该反应器包括：
[0016]‑
壳体，该壳体包括至少一个通向壳体轴的壳体开口；
[0017]‑
催化剂单元，该催化剂单元布置在该壳体轴内、可在该壳体轴内移动并且可从该壳体轴中取出，其中，该催化剂单元包括一个或多个催化剂模块；
[0018]‑
密封壳体，该密封壳体封罩该壳体开口、具有第一侧和第二侧，其中，该密封壳体在第一侧包括第一开口并且在第二侧包括第二开口，该第一开口布置在该壳体开口的区域中；
[0019]‑
第一可移动遮盖元件，该第一可移动遮盖元件布置在该壳体开口和该密封壳体的第一开口的区域中，该第一可移动遮盖元件在关闭状态下遮盖该壳体开口；
[0020]‑
第二可移动遮盖元件，该第二可移动遮盖元件布置在该密封壳体的第二开口的区域中，该第二可移动遮盖元件在该关闭状态下遮盖该密封壳体的第二开口；
[0021]‑
第一密封元件，该第一密封元件布置在该壳体开口和该密封壳体的第一开口的区域中；
[0022]‑
第二密封元件，该第二密封元件布置在该密封壳体的第二开口的区域中；
[0023]‑
延伸模块，该延伸模块布置在该催化剂单元的第一端处且连接到催化剂模块，并且延伸穿过该壳体开口且至少部分地延伸穿过该密封壳体。
[0024]根据本专利技术的反应器允许在操作进行过程中更换催化剂单元。在操作进行过程中的更换也可以被称为在线更换。
[0025]本专利技术提供了一种密封壳体，该密封壳体封罩反应器壳体的开口。密封壳体具有两个开口。在一个示例中，当从反应器的顶侧进行催化剂单元的更换时，第一开口是下开口并且第二开口是上开口。密封壳体例如是圆形或立方体或管状的，其中，管或立方体的两个
相反侧包括这两个开口。在密封壳体的第一开口的区域中，设置了第一密封元件和第一可移动遮盖元件，该密封壳体优选地封罩反应器的壳体开口。在密封壳体的第二开口的区域中，设置了第二密封元件和第二可移动遮盖元件，该第二开口例如相对于第一开口布置在密封壳体的另一端处。根据本专利技术的遮盖元件和密封元件的布置允许以一种方式打开、取出和重新插入催化剂单元，使得尽管反应器是敞开的，但是在整个更换操作期间不会有漏气进入和废气逸出。
[0026]根据本专利技术的反应器进一步包括延伸模块，该延伸模块布置在催化剂单元的第一端处。延伸模块构成催化剂单元的一部分。催化剂单元因此包括一个或多个催化剂模块和至少一个延伸模块。延伸模块延伸穿过壳体开口，并且至少部分地突出到密封壳体中，并且因此在空间上至少部分地延伸穿过密封壳体。延伸模块例如用于容纳取出装置，例如起重机。在操作中，延伸模块可以仅部分地(如果有的话)布置在壳体轴的被废气流过的部分内。在一个示例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应器(10)，特别是用于净化废气的反应器，该反应器包括：
‑
壳体(11)，该壳体包括至少一个通向壳体轴(12)的壳体开口(13)；
‑
催化剂单元(14)，该催化剂单元布置在该壳体轴内、可在该壳体轴内移动并且可从该壳体轴中取出，其中，该催化剂单元包括一个或多个催化剂模块(15)；
‑
密封壳体(16)，该密封壳体封罩该壳体开口、具有第一侧和第二侧，其中，该密封壳体在该第一侧包括第一开口(17)并且在该第二侧包括第二开口(18)，该第一开口布置在该壳体开口的区域中；
‑
第一可移动遮盖元件(19)，该第一可移动遮盖元件布置在该壳体开口和该密封壳体的第一开口的区域中，该第一可移动遮盖元件在关闭状态下遮盖该壳体开口；
‑
第二可移动遮盖元件(20)，该第二可移动遮盖元件布置在该密封壳体的第二开口的区域中，该第二可移动遮盖元件在该关闭状态下遮盖该密封壳体的第二开口；
‑
第一密封元件(21)，该第一密封元件布置在该壳体开口和该密封壳体的第一开口的区域中；
‑
第二密封元件(22)，该第二密封元件布置在该密封壳体的第二开口的区域中；
‑
延伸模块(23)，该延伸模块布置在该催化剂单元的第一端(27)处且连接到催化剂模块，并且延伸穿过该壳体开口且至少部分地延伸穿过该密封壳体。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，这些密封元件(21，22)被布置成通过与该催化剂单元(14)接触而将该壳体轴(12)与环境密封隔离，因此防止该反应器(10)的外部环境与该壳体轴(12)的内部之间的空气交换。3.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，在催化剂单元(14)被完全插入该反应器中的情况下，
‑
该第一遮盖元件(19)是敞开的，并且
‑
该第二遮盖元件(20)是关闭的。4.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，该第一密封元件(21)被布置成使得在该第二遮盖元件(20)敞开的情况下，该第一密封元件通过与该催化剂单元(14)接触而将该壳体轴(12)与该环境密封隔离。5.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，在催化剂单元(14)从该壳体轴中被部分地取出的情况下，该第一遮盖元件(19)和该第二遮盖元件(20)被布置成使得
‑
该第一遮盖元件是敞开的，并且
‑
该第二遮盖元件是敞开的。6.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，在催化剂单元(14)从该壳体轴(12)中完全移除并且催化剂单元(14)部分地布置在该密封壳体(16)内的情况下，该第一遮盖元件(19)和该第二遮盖元件(20)被布置成使得
‑
该第一遮盖元件是敞开的或关闭的，并且
‑
该第二遮盖元件是敞开的。7.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，在催化剂单元(14)从该壳体轴(12)中完全移除并且催化剂单元部分地布置在该密封壳体(16)内的情况下，该第一密封元件(21)和该第二密封元件(22)被布置成使得
‑
该第二密封元件通过与该催化剂单元接触而将该壳体轴与该环境密封隔离。8.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，在催化剂单元(14)从该壳体轴(12)且从该密封壳体(16)中被完全取出的情况下
‑
该第一遮盖元件(19)是关闭的，并且
‑
可选地，该第二遮盖元件(20)是关闭的。9.根据前述权利要求中任一项所述的反应器(10)，其特征在于，在废气流(26)的流动方向上的第一催化剂单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：