用来使固体材料从管子松脱和抽出的设备和方法技术

本发明专利技术提供了一种设备和方法，用来从壳管式反应器的一个或多个反应器管子有效地松脱和抽出一部分固体材料，同时不会对至少一部分所述固体材料造成所述固体材料不适于重复使用的破坏。所述设备具有至少一个棒、用来旋转所述棒的旋转器组件以及传动组件，用来施加轴向作用力以将所述棒插入相应的反应器管子，并松脱其中的固体材料。所述棒还与吸气机流体连通，用来抽出松脱的固体材料。所述方法包括以下步骤：将一个或多个棒插入相应的反应器管子，通过在所述棒接触所述固体材料的时候使所述棒旋转并对所述棒施加轴向作用力，松脱至少一部分所述固体材料，同时将对所述固体材料或管子的破坏减至最小。然后将所述松脱的固体材料从所述反应器管子抽出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用来从壳管式反应器的一个或多个反应器管子中有效地松脱 (dislodge)和抽出(extract)至少一部分固体材料、同时将对所述固体材料造成的损害最 小化且留下至少一部分在结构上适于重复使用的固体材料的方法和设备。本专利技术还涉及在 取出和替换所述固体材料的过程中，对所述管子的状态进行监控和传达的方法。
技术介绍
存在以下的情况出于各种原因，需要从管状部件中取出固体材料，而且不能对所 述管状部件或固体材料造成破坏。例如，壳管式热交换器被用作进行化学反应过程的反应器容器。这种反应器在工 业化规模下运作的时候，通常具有极大数量的细长空心管(例如3，000-30，000根)，这些管 子通常是互相平行的，共同地被一外壳包围。当用来进行催化反应的时候，所述各根管子通 常包含固体催化材料以及其它固体，例如惰性材料。所述各根管子与进口和出口流体连通， 以供反应物和其它工艺流体流过所述管子(即流过所述反应器容器的“管程”)。在操作过 程中，根据需要，流体可以循环通过所述反应器容器的壳程，对所述管子及其内容物进行加 热或冷却。根据所需的反应、整体工艺、以及反应器所处的环境，所述壳管式反应器可以是 垂直取向的(即所述管子垂直取向，反应流体向上或向下流过所述管程)或者水平取向的 (即所述管子水平取向，反应流体水平地流过所述管程)。所述催化剂材料经常是颗粒形式，当使用一种以上催化剂的时候，它们可具有相 同、类似或不同的组成和形状。它们经常以纵向设置的层沉积或装载入反应器管子之内 (包含或不含其它固体材料，例如惰性材料)，所述每个纵向设置的层构成独立的区域，每 个区域被称为活性“反应区”，在其中发生所需的化学反应。随着时间的推移和使用的进行，所述催化剂材料的活性、或性能会降低，造成产率 逐渐降低，直至在经济上不再能继续使用所述催化剂材料。此时，必须将用过的催化剂材 料和任意其它的固体从反应器取出，用新的、未使用过的催化剂材料和其它固体的新的“装 料”代替。这需要从反应器中的每个管子中抽出用过的催化剂和任意其它的固体。由于反 应器容器中具有极多的反应器管子，从反应器中卸载催化剂和其它固体以及重新装载新鲜 的催化剂和固体所需的时间可能很长，即数日、数周、甚至数月，在此期间所述反应器无法 运作。很明显，抽出用过的催化剂和固体、并向管子内装载新鲜催化剂和固体所需的时间越 久，损失的生产时间就越长。无论是催化剂或其它材料，具有非球形形状的固体材料经常更难取出，这是因为 这些材料的颗粒倾向于塞实，可能(且经常会)桥状堵塞在反应器管内，因此必须首先使其 松脱。因为在操作过程中，在反应器内发生碳化物沉积或其它材料的存在(例如引入反应物流内的杂质)或形成(例如二聚体或聚合物)，固体材料还可能发生人们所不希望的互相 粘合或附着，或者粘合或附着于与反应器管的内壁，或者这两种情况同时发生。另外，反应 器运作时间越久，反应器管内这类固体材料的产生、沉积和楔合或嵌塞的量越多，这当然使 得它们更难以松脱。任意的这些情况当然会妨碍固体材料从管内的抽出，因为必须首先使 这些固体材料松脱，而且不能对管子、反应器的其它部件、以及想要回收重复使用的固体材 料造成破坏。已知上述问题会在以下种类的反应过程中(但不限于此)发生氧化反应，氨 氧化反应，分解反应，还原反应和包含烃类的脱氢反应。如上所述，尽管有花费时间方面的压力，仍然必须在不破坏管子或反应器的其它 部件的前提下将催化剂材料从反应器管子抽出。另外，从经济角度考虑，在可能的情况下， 优选分离和重复使用至少一部分其它的固体材料，例如惰性材料。但是，即使当惰性材料能 够与其它抽出的固体材料分离的时候，当它们楔合、附着入或桥状堵塞在管内的时候，在松 脱的过程中，所述惰性材料可能发生一定程度的物理破坏或变形，使其在结构上不再适于 重复使用。美国专利第4，701，101号中简短地描述了一种最早的将诸如催化剂和其它材料 之类的固体材料从反应器管中取出的方法，该方法简单地使用与真空源相连的管子或导管 将固体材料手动利用真空吸出，其中将所述管子插入并手动控制，使其与固体接触并抽出 固体。该专利还简单地讨论了在取出固体材料之后、填充新的固体材料之前，用盖子覆盖管 子的端部，以防不希望出现的材料进入所述管子之内。美国专利第4，701，101号还揭示了 可以对所述盖子进行标记或用颜色标示，以说明每个管子剩余的空长度，以及在重新填充 过程中一个或多个管子是否过填充或未充满。后来的用来从垂直取向的反应器管子中取出催化剂材料和其它固体的方法一般 包括使用牵引器(fish tape)从管子的底端通达和取出固体，该方法极为耗时耗力，而且影 响操作者的健康(例如参见美国专利第4，994，241号)。尽管通过该方法能够替换用过的 催化剂材料和其它固体，但是也产生了大量对工作场所的健康和安全有害的颗粒灰尘，需 要工人们在恶劣而不舒适的场所长时间劳作。另外，当反应器包括多个催化剂组成种类不 同的反应区时，有时候一种催化剂会以比其它的催化剂更快的速度失活，因此必须在其它 催化剂仍具有足以确保继续使用的活性的时候就替换它。不幸的是，在垂直取向反应器中 使用底部进入的牵引法进行催化剂替换的时候，会从每个管子内抽出所有的固体，这是因 为取出最底层的层也除去了原本用来将上部层保持在位的支承结构。这意味着较慢失活的 催化剂的剩余的有效寿命总是被浪费掉了，这是因为当较快失活的催化剂耗尽的时候，会 将两种催化剂都取出并替换。反应器容器经常具有开口或“入孔”，以获得进入容器内部的途径，允许操作者进行各种必需的检修和维护任务。所述入孔通常与管板的管程流体连通(例如在垂直取向的 反应器中，在反应器容器的侧面或顶部，与管子相连的上部管板上方)，并可以根据具体的 容器和环境设定不同的尺寸和形状，通常直径至少为24英寸。或者所述反应器容器可以具 有盖子或“头部”，其通过任意已知的方式与所述反应器容器的周边可密封地连接，所述连 接方式包括例如带有垫圈的凸缘连接，或甚至通过焊接来连接。在进行必需的任务的时候， 除去所述头部，露出管板和管子。更新近开发的装置和方法在催化剂替换过程中提供了改进的效率和安全性，该方法通过垂直取向的壳管式反应器容器的入孔或凸缘头部进入所述反应器管子的顶端。这些 改进的方法包括使用密闭的设备来容纳抽出的固体材料，并使用一个或多个可轴向移动的 空心、硬头喷枪或导管来插入所述管子中，以冲击所述固体材料，使其松脱。将真空机或抽 气机与所述喷枪连接，从管子的顶部(而非底部)施加压差并将疏松了的固体材料抽出。但 是，如果所述固体材料楔合、附着或桥状堵塞在所述管中(例如随着反应器的持续运作经 常会出现的情况)，要松脱所述固体材料需要消耗更长的时间，它们经常会在被松脱的时候 发生变形或损坏，使得即使在分离和清洁之后，它们也不适于重复使用。例如，美国专利第4，568，029号揭示了一种促进固体材料从垂直取向的壳管式反 应器容器的顶端松脱和抽出的设备和方法。所述设备具有大量空心管道，这些管道与总管 连接，以一定的图案设置，使其与对应的大量管子的几何布置相匹配，使得多个平行取向的 管子可以同时延伸入多个对应的管子之内。每个管道的前端具有切削元件，用来对管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来对包括依次进行的至少两个步骤的进行中工艺的状态进行跟踪和传达的方法，所述方法包括：（ａ）提供包括多个标记元的标示规则；（ｂ）将标记元与所述进行中工艺的每个步骤相关联；（ｃ）提供多个标示器，每个标示器载有一个标记元，且所述标示器的尺寸和形状设置成与相应的管子的端部相配合，以与之形成防潮的密封；（ｄ）通过将载有与最近完成的步骤相关联的标记元的标示器置于所述反应器管子的裸露端部，传达给操作者各个管子的所述最近完成的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MS德库西，NQ李，SM斯旺，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]