用于催化劑裝載/混合的系統和方法

專利名稱：用于催化劑裝載/混合的系統和方法
用于催化劑裝載/混合的系統和方法關于聯邦資助的研究或開發的聲明不適用。發明背景 發明領域總的來說，本發明涉及向反應器系統導入流化的催化劑。更具體來說，本發明涉及 在將流體介質和催化劑(即催化劑漿液)轉移到反應器之前，潤濕和流化裝載容器中的催 化劑的系統和方法，從而使通過加工通風機的催化劑的損失最小化并使磨耗最小化，因為 本發明導致避免了機械裝置(例如泵、機械攪拌等)的使用。相關技術的描述目前的用于將催化劑裝載到反應器中的方法，在將催化劑導入主反應器之前，典 型地利用了催化劑在蠟中的包封。這樣的步驟需要外包銷售方混合產品，這通常是相當昂 貴的。用于包封的蠟通常非常昂貴，將蠟運輸到催化劑生產點以及將制備的催化劑從該生 產點運輸到工廠廠址，也帶來了附加的費用。因此，對于將催化劑與基礎流體混合并將催化劑漿液導入主反應器的系統和方 法，存在著需求。希望通過這樣的系統和方法能夠減少工作人員的暴露，減少催化劑的損失 和降解，提供催化劑與基礎流體的有效和均勻的混合，以及使催化劑降解和/或磨耗最小 化。發明簡述本文公開了用于將催化劑裝載在反應器中的系統和方法。反應器可以是其中催 化劑催化反應的主反應器，或催化劑在用作催化劑之前在其中進行活化的活化反應器。 在系統和方法的實施方案中，反應器選自Fischer-Tropsch反應器和催化劑在隨后用作 Fischer-Tropsch催化劑之前在其中進行活化的活化反應器。在實施方案中，本公開的系統和/或方法被用于裝載含有顆粒的催化劑，絕大部 分催化劑顆粒的粒徑在大約1 y m到大約200 i! m的范圍內。在某些實施方案中，系統或方 法被用于裝載催化劑顆粒，其絕大部分的粒徑在大約lOym到大約150 ym的范圍內。催化 劑可以是具有這些粒徑范圍的FT催化劑。在實施方案中，系統和方法被用于裝載催化劑顆粒，所述催化劑顆粒含有選自鐵、 鈷及其組合的至少一種金屬。催化劑可以是FT催化劑。本文公開了催化劑裝載系統，包括容器，含有位于容器底部處或接近底部的至少 一個氣體分配噴嘴，位于容器頂部處或接近頂部的頂部流體分配器，催化劑通過其導入到 容器中的催化劑入口，導入到容器中的催化劑與容器的內含物相接觸的最初接觸點，以及 催化劑漿液排出容器的排料口。容器還可以包含溫度控制裝置，由此可以將容器的內含物 維持在所需溫度。容器可以是催化劑活化反應器、催化反應器或二者。在實施方案中，最初接觸點所位于的水平在頂部流體分配器的水平之下。在某些 實施方案中，頂部流體分配器是液體分配器。在實施方案中，頂部流體分配器包含多個分配點或噴嘴。在某些實施方案中，頂部流體分配器含有至少8個噴嘴。在實施方案中，系統還包含底部分配器，所述底部分配器含有至少一個氣體分配噴嘴。在實施方案中，底部分配器 是氣體分配器。在實施方案中，底部分配器含有至少8個分配點或噴嘴。在實施方案中，系統還包含至少一個水平指示器。至少一個水平指示器可以選自壓差開關和水平開關。系統還可以在容器底部處或接近底部包含至少一個氣體吹掃噴嘴， 以便于噴嘴和/或閥的沖洗。氣體吹掃噴嘴可以與容器排料口流體連通。在實施方案中，系統還包含加料斗，加料斗的出口與容器的催化劑入口流體連通。 在實施方案中，加料斗位于容器上方。在實施方案中，加料斗還包含氣體流化入口。加料斗 還可以包含至少一個液位監測器和/或至少一個重量監測器。加料斗還可以包含至少一個 氣體入口，用于加料斗加壓、加料斗內含物的流化或二者。系統可以包含至少三個差動開關 和至少兩個水平開關。在實施方案中，加料斗還包含至少一個電磁閥或控流裝置，用于允許 催化劑間歇地經加料斗出口排出加料斗。催化劑裝載系統可用于裝載催化劑顆粒，其大部分粒徑在大約lym到大約 200iim的范圍內。大部分催化劑顆粒的粒徑可以在大約lOiim到150 ym的范圍內。在實施方案中，通過其將催化劑漿液排出容器的排料口與反應器流體連通，所述 反應器選自Fischer-Tropsch反應器和催化劑在隨后用作Fischer-Tropsch反應的催化劑 之前在其中進行活化的活化反應器。在實施方案中，系統用于裝載催化劑，所述催化劑包含 選自鐵、鈷及其組合的至少一種金屬。本文還公開了制備催化劑漿液的方法，該方法包括將基礎流體導入容器，所述容 器含有位于容器底部處或接近底部的至少一個氣體分配噴嘴，位于容器頂部處或接近頂部 的頂部流體分配器，催化劑通過其導入到容器中的催化劑入口，導入到容器中的催化劑與 容器的內含物相接觸的最初接觸點，以及催化劑漿液排出容器的排料口 ；與加料斗流體連 通的容器，加料斗含有與容器的催化劑入口流體連通的加料斗出口 ；以及至少一個氣體入 口，加料斗可以由此進行加壓；將催化劑導入加料斗中；以及通過將加料斗加壓到高于容 器的壓力、通過重力或通過它們的組合，將催化劑轉移到容器中。基礎流體在室溫下可以是 液體；或基礎流體在室溫下可以是固體，并且容器還包含溫度控制裝置，由此使基礎流體在 容器中維持在可流動形式。在方法的實施方案中，方法還包括在催化劑從加料斗轉移到容 器的過程中，將基礎流體經頂部分配器噴灑在催化劑上。頂部流體分配器可以包含噴嘴以 弓I導基礎流體噴灑在催化劑上。方法還可以包括通過經至少一個氣體分配噴嘴導入氣體來混合容器的內含物。方 法還可以包括將催化劑從容器轉移到反應器。在實施方案中，方法還包括在催化劑從容器 轉移到反應器的過程中，經頂部分配器噴灑與基礎流體混合的催化劑漿液。在實施方案中， 反應器是流化床催化反應器。反應器可以選自Fischer-Tropsch反應器和催化劑在隨后用 作Fischer-Tropsch反應的催化劑之前在其中進行活化的活化反應器。催化劑可以包含選 自鐵、鈷及其組合的至少一種金屬。在應用中，容器可以作為催化劑活化反應器、催化反應 器或二者進行操作。方法還包括在容器中活化催化劑。在某些實施方案中，加料斗位于容器上方。催化劑加料斗可以通過氮氣、天然氣或對于隨后的反應系統來說被認為是惰性的氣體進行加壓。加料斗還可以包含至少一個水平 指示器。加料斗還可以包含至少一個壓力指示器。在實施方案中，加料斗還包含至少一個用
5于控制催化劑向容器轉移的裝置。在實施方案中，該至少一個裝置選自電磁閥和固體流動 控制閥。在實施方案中，頂部流體分配器含有引導基礎流體在催化劑上的噴灑的噴嘴。基 礎流體優選為液體。在某些實施方案中，容器還含有至少一個水平指示器。至少一個水平 指示器可以選自壓差開關和水平開關。容器還可以包含至少一個壓力指示器。在實施方案 中，容器包括含有至少一個氣體分配噴嘴的底部分配器。底部分配器可以包含多個氣體分 配噴嘴。容器還可以包含至少一個吹掃噴嘴，用于導入噴嘴和/或閥沖洗所用的氣體。催化劑可以包含顆粒，大部分催化劑顆粒的粒徑在大約1 P m到大約200 u m的范 圍內。在某些應用中，大部分催化劑顆粒的粒徑在大約lOym到大約150 ym的范圍內。因此，本發明包含了能夠使其克服現有裝置的各種不同問題的特征和優點的組 合。本領域技術人員，在閱讀了下面的本發明優選實施方案的詳細描述，并參考隨附的圖 后，將會容易地理解上面描述的各種不同特性以及其他特征。


為了更詳細地描述本發明的優選實施方案，現在將參考隨附的圖，其中圖1是本公開的催化劑裝載系統的示意圖。圖2是根據本公開的實施方案的加料斗的示意圖。圖3a是根據本公開的實施方案的裝載容器的示意圖。圖3b是根據本公開的實施方案的裝載容器的頂部分配器的示意圖。圖3c是根據本公開的實施方案的適合的底部分配器的示意圖。圖3d是圖3c中的底部分配器的剖面示意圖。圖4a是根據本公開的實施方案的低磨耗噴嘴的示意圖。圖4b是圖4a的噴嘴的頂視圖。圖4c是圖4a的噴嘴的簡化頂視圖。圖5是分離罐(knock out pot)的示意圖。發明詳述MM本文公開了通過將催化劑與基礎液體在容器中混合來制備用于活化/使用的催 化劑的系統和方法。容器也可以用作活化反應器或用作催化反應器。容器可以可操作的作 為例如催化劑活化反應器和/或流化床反應器。在其他應用中，容器用于制備催化劑漿液， 所述漿液然后轉移到獨立的反應器或多個反應器中(例如催化反應器或活化反應器)進行 活化和/或反應。公開的系統和方法可用于最小化或消除催化劑的降解和/或通過通風系 統的損失，最小化工作人員的暴露，提供更快、更均勻的混合，或其組合。催化劑磨耗產生了細粉(本文中定義的，粒徑小于10微米、通常小于1微米的顆 粒，在某些反應系統例如FiSCher-Tr0pSCh(FT)反應中通常被當作細粉)。這些細粉從FT 液體產物中的分離是非常困難和高成本的，對于催化劑-蠟分離裝置來說產生了操作問 題，可以導致反應器/工廠的停工，產生了顯著的停工時間和高成本的維修，具有極大的經 濟學影響。一旦分離，細粉不能重新使用，因此這些催化劑顆粒損失。本公開能夠取消典型 使用并造成催化劑磨耗的機械裝置(例如泵、機械攪拌等)。在實施方案中，本公開的系統和方法被用于將催化劑裝載到主反應器或活化反
6應器中。在實施方案中，系統和方法用于將催化劑裝載到作為FiSCher-Tr0pSCh(FT)反 應器的主反應器中。在可選實施方案中，本公開的系統和方法用于將催化劑裝載到催化 劑在用于隨后的反應器中之前在其中進行活化的活化反應器中。術語活化反應器在本 文中使用時，是指在其中進行化學和/或物理轉化，使催化劑顆粒變為能夠催化某些反 應的形式的反應器容器。在具體實施方案中，活化反應器用于活化催化烴類合成(例如 Fischer-Tropsch)反應的催化劑。在實施方案中，下文中公開的系統和方法被用于裝載催化劑顆粒，它們大部分的 粒徑在大約lym到大約200 ym的范圍內。在某些實施方案中，大部分催化劑顆粒的粒徑 在大約10 y m到大約150 y m的范圍內。在實施方案中，催化劑是FT催化劑，含有至少一種 選自鐵、鈷及其組合的金屬。催化劑裝載系統本公開的催化劑裝載系統包含裝載容器。在實施方案中，催化劑加料斗與反應器 裝載容器流體連通。在某些實施方案中，加料斗位于裝載容器的上方。圖1是本公開的催 化劑裝載系統的通用圖。催化劑裝載系統1包含加料斗2和裝載容器3。加料斗2和裝載 容器3可以如圖1所示垂直排列。裝載容器3包含頂部分配器4，它位于進入裝載容器3的 催化劑與裝載容器3的內含物的最初接觸點6的上方。在實施方案中，頂部分配器4位于 裝載容器3的頂部處或接近頂部。裝載容器3還包含至少一個氣體分配噴嘴5。在實施方 案中，至少一個氣體分配噴嘴5是位于裝載容器3的底部處或接近頂部的氣體分配器的一 部分。裝載容器3還可以包含一個或多個內部或外部熱傳導裝置7，用于維持容器中的所需 溫度。圖2是根據本發明的實施方案的催化劑加料斗10的示意圖。催化劑加料斗10包 含與出料管60流體連通的容納室30，出料管與裝載容器(在圖2中沒有顯示)流體連通。 催化劑加料斗10包含控流閥70和80。控流閥70可以是“開-關”類型的閥，通過例如電 磁致動器控制。在其他實施方案中，控流閥70是固體操作流動控制閥，可用于連續控制催 化劑流出催化劑加料斗10的流速。加料斗10還包含至少一個水平指示器，例如但不限于 壓差開關、水平開關以及觀察口。在圖2的實施方案中顯示了觀察口 40和50。在實施方案 中，催化劑加料斗10還包含至少一個壓力測量裝置。在實施方案中，催化劑加料斗10還包 含至少一個本領域技術人員已知的氣體流化裝置，例如氣體入口 65，用于導入噴射空氣并 確保催化劑從加料斗10向裝載容器200的完全轉移。在實施方案中，加料斗10包含壓力 指示器90。氣體入口和/或噴嘴可以位于錐形部分33中，和/或連接錐形部分33與裝載 容器200或裝載容器200頂上的流動閥70的管道60(圖3中的110)中。催化劑材料從加料斗2 (圖1)向裝載容器3 (圖1)的轉移，可以通過加料斗2的 加壓、重力或它們的組合來實現。當加料斗2的壓力高于裝載容器3的壓力時，壓力差可用 于將加料斗2的內含物轉移到裝載容器3中。或者，材料從加料斗2向裝載容器3的轉移 可以是重力驅動的。作為非限制性的例子，在具體的實施方案中，加料斗10包含可以為如圖2中所示 的圓形的頂部部分31，如圖2中所示的設計的垂直壁的中間部分32和截頭錐形底部部分 33。在具體實施方案中，加料斗10的頂部部分31與中間部分32與底部部分33的高度比 可以是大約6 9 17，或大約6.0 9. 5 17.3。
加料斗2的錐形部分的角度e ！(相對于垂直面部分的傾斜)的選擇，使得所有材 料流出加料斗2。角度9工是催化劑特異性的，可以根據固體流動性質為每種類型催化劑進 行測定。角度可以在10度到45度的范圍內。在具體實施方案中，正如在實施例1中 討論的，為大約18度。催化劑加料斗10可以被改造，使得其至少一部分可以是脈動的和/或振動的。催 化劑加料斗10的至少一部分可以連續或周期性地脈動和/或振動。脈動和/或振動可以 由位于催化劑加料斗10上的外部機械振動器來實現。這樣的脈動和/或振動可用于最小 化和/或消除加料斗出料管60中的催化劑架橋(bridging)。例如，如圖2中所示，電磁致 動器100可用于周期性地脈動加料斗出料管60的部分。圖3是根據本公開的實施方案的裝載容器200的示意圖。裝載容器200包含頂 部分配器310，底部分配器370，液體/漿液排料口 220，催化劑裝載管道110和裝載容器體 210。在圖3中，裝載容器體210在一端與凸面對焊260相連，在另一端與凸面對焊510相 連。在實施方案中，頂部分配器310位于裝載容器頂部處或接近頂部，由此催化劑在 最初裝載過程中通過潤濕噴嘴300被潤濕。潤濕噴嘴300可以是凸緣噴嘴(在圖3中沒有 顯不)o分配器310可以是本領域技術人員已知的任何類型的分配器。圖3b是根據本公 開的實施方案的頂部分配器310的示意圖。在實施方案中，頂部分配器310是液體分配器。 頂部分配器310包含分配器490、流體(例如液體)噴嘴端口 485和流體入口 390。在實施 方案中，頂部分配器310含有單個噴嘴。在實施方案中，頂部分配器310含有多個噴嘴。在 具體實施方案中，頂部分配器310含有8個噴嘴。在實施方案中，頂部分配器310是環狀的。 在實施方案中，頂部分配器310是環狀的，并包含圍繞環等距離定位的8個噴嘴。裝載容器200還可以包含至少一個水平指示器。適合的水平指示器包括但不限于 水平開關和壓差開關。在圖3的實施方案中，裝載容器200包含壓差(AP)指示器330、340 和345。在圖3的實施方案中，裝載容器200包含水平開關350和360。在圖3的催化劑裝載容器200的實施方案中，底部分配器370位于裝載容器200 的底部處或接近底部，用于以最小的降解混合和流化催化劑和介質。底部分配器370可以 是本技術領域已知的任何適合的分配器。一種獨特的底部分配器370包含布置的氣體分配 器出口孔385，目的在于最小化催化劑的磨耗。流體分配器入口 240被用于將流體經通往氣 體入口端口 245的連通導入底部分配器370。在實施方案中，底部分配器370是氣體分配 器。在實施方案中，底部分配器370是氮氣或天然氣或惰性氣體分配器。在實施方案中，底 部分配器370包含至少一個噴嘴。在實施方案中，底部分配器370包含多個噴嘴。噴嘴的 數量將取決于裝載容器200的尺寸。在實施方案中，底部分配器370包含8個噴嘴；在可選 實施方案中，底部分配器370包含12個噴嘴。氣體分配噴嘴可以是本技術領域已知的任何 噴嘴。在實施方案中，氣體分配噴嘴是低磨耗噴嘴，正如在下文中和圖4中進一步討論的。 氣體分配噴嘴幫助催化劑流化。底部分配器370可以是本領域技術人員已知的任何適合的分配器。圖3c是根據 本發明的實施方案的底部分配器370的示意圖。在實施方案中，底部分配器370包含外部 分配器375和內部分配器380。在實施方案中，外部分配器375是環形的。在實施方案中，
8內部分配器380是環形的。在其他實施方案中，內部分配器不是環形的。在實施方案中，外 部分配器375是環形的，并包含圍繞環等距離定位的8個氣體出口。噴嘴尺寸和噴嘴數量使得與催化劑顆粒接觸的氣體的速度使催化劑的磨耗最小 化。與催化劑顆粒接觸的氣體當流出噴嘴時的速度的設計標準，取決于催化劑顆粒的磨耗 抗性。噴嘴可以是本技術領域已知的任何適合的噴嘴。圖4是可以提供降低的催化劑磨 耗的噴嘴600的設計示意圖。在本實施方案中，流體通過噴嘴入口 650進入噴嘴600，通過 集中布置在噴嘴600的暴露的中央部分620上的噴嘴出口 625流出噴嘴600。在圖4的實 施方案中，噴嘴600包含3排噴嘴出口 625，圍繞噴嘴600的暴露的中央部分620的周圍布 置成8個噴嘴出口的同心環。在實施方案中，噴嘴600的暴露的中央部分620的直徑652 與長度的比例為1 273。在實施方案中，噴嘴600的末端部分630含有NPT(美國國家標 準管螺紋)，使得它可以牢固地固定到氣體分配器出口孔385。在實施方案中，底部分配器 370的內部分配器380和外部分配器375的每個出口孔385，與低磨耗噴嘴600的末端部分 630相連。噴嘴600可以包含暴露的末端610。進料到LV200的底部500中的底部分配器370的氣體，通過噴嘴入口 650得以分 配到每個噴嘴600。從噴嘴入口 650，氣體通過內部板孔680進行分配。這些內部板孔680 的尺寸使得可以在氣體流中誘導足夠的壓力下降，使得氣體得以在所有內部板孔之間均勻 地分配，同時這種壓力下降阻止催化劑顆粒和/或液體滲透到噴嘴600內部并堵塞噴嘴。從 內部板孔680，氣體通過外部板孔670流入裝載容器200。外部板孔670的尺寸，必須使流 出外部板孔670的氣體速度，等于或低于根據裝載容器200中的具體催化劑的磨耗抗性和 進入分配器370的總氣體進料速度而定的最大可接受速度。分配器370和噴嘴600的設計 確保了氣體在所有噴嘴600之間均勻分配，并確保流出噴嘴600的噴射氣體對催化劑的物 理完整性具有最小的或基本上沒有影響。在實施方案中，裝載容器200含有至少一個氣體吹掃噴嘴230，以幫助噴嘴和/或 閥的吹掃/沖洗。在實施方案中，至少一個氣體吹掃噴嘴230位于液體排料端口 220處或 附近。在實施方案中，氮氣(或天然氣或惰性氣體)被用于吹掃噴嘴。在實施方案中，液體 排料端口位于裝載容器200的底部500處或接近底部。圖3d是圖3a的裝載容器200的底部500的剖面示意圖。裝載容器200的底部 500包含底部分配器370，氣體(例如氮氣)吹掃230，氣體入口端口(例如氮氣氣體入口 端口)245，裝載容器體210，凸面對焊口(RFWN) 510，水平開關350和液體/漿液排料端口 220。底部分配器370可以用本領域技術人員已知的任何手段支撐。例如，底部分配器370 可以用支撐夾325支撐。催化劑裝載容器200還包含分離罐550 (參見圖5)它與分離罐通風口(裝載容器 通風口 ) 280相連，通風口 280可以位于裝載容器200的頂部處或接近頂部。分離罐550可 用于從排出氣體中去除任何夾帶的催化劑/液體(漿液)。分離罐500可以包含分離罐入 口 530，回收的催化劑出口 540，不銹鋼除霧墊580，多孔板570，法蘭560和擋板550。擋板 550可用于導致催化劑顆粒落入催化劑出口 540。在具體實施方案中，分離罐550的長度 531可以是大約2英尺。裝載容器200還可以含有至少一個壓力計，例如圖3的實施方案中的壓力計386。裝載容器200還可以含有高壓氣體入口 290，用于導入高壓氣體(例如氮氣)，所述高壓氣 體可用于將任何剩余的催化劑/液體從裝載容器200沖洗到主反應器中。在其中基礎液體在室溫下是固體的實施方案中，裝載容器200和/或催化劑加料 斗10可以包含內部或外部加熱機構7。加熱機構可以是本技術領域已知的任何機構，例如， 內部加熱機構可以包括與Fischer-Tropsch反應器中通常使用的類似的鍋爐供水(BFW)/ 蒸汽盤管，或BFW/蒸汽之外的熱油流體盤管。加熱或冷卻介質(例如鍋爐供水和/或蒸 汽)可以通過例如內部熱交換裝置的盤管，在催化劑混合、催化劑活化或二者所需的壓力 和溫度下循環。示例性的外部加熱機構可以包括重新循環泵和熱交換器。盡管被稱為“裝載容器”，但裝載容器(圖1中的3和圖3中的200)可以用作這 樣的裝載容器，即制備的催化劑漿液隨后可以從其轉移到用于執行催化劑活化、反應或二 者的不同反應器中，或裝載容器可以適用于原位催化劑活化和/或催化劑反應。因此，在 實施方案中，“裝載容器” 3(圖3中的200)可以作為在其中容納和/或制備催化劑漿液 (與基礎液體混合，用氣體流化)的裝載容器，催化劑在用作催化劑之前在其中進行活化的 活化反應器，和/或在其中進行催化反應以生產所需產物的催化反應器，來進行操作。在 應用中，裝載容器可用于裝載催化劑和液體，將催化劑與基礎液體混合，以及可選地用氣 體流化漿液。制備的催化劑漿液隨后可以轉移到一個或多個不同的催化反應器中(例如 Fischer-Tropsch反應器或多個反應器)。或者，來自裝載容器的制備的催化劑漿液，可以 轉移到一個或多個適用于作為活化反應器操作的反應器中。活化的催化劑隨后可以從活化 反應器轉移到一個或多個催化反應器中。在其他應用中，裝載容器本身可以改造用作活化反應器。在這樣的應用中，裝載容 器可以包含內部和/或外部溫度控制裝置(例如冷卻盤管/管，熱交換器等)，用于將反應 物(例如合成氣體)進料到容器中的裝置，用于冷卻和冷凝頂部蒸汽產物的頂部冷卻/冷 凝設備等。在這樣的情況下，催化劑裝載容器可以作為活化反應器操作，其中進行未活化催 化劑與基礎液體的混合以及隨后催化劑的原位活化。在裝載容器中制備和活化的催化劑隨 后可以轉移到一個或多個反應器中使用。例如，通過裝載容器3 (或圖3中的200)裝載和 活化的Fischer-Tropsch催化劑，可以導入到一個或多個Fischer-Tropsch反應器中，用于 將合成氣體轉化成所需的烴類。催化劑裝載方法本發明的催化劑裝載方法，可用于通過將催化劑與基礎液體載體在裝載容器中混 合以及任選地用氣體流化漿液，來制備催化劑漿液，用于隨后的應用。正如前文中討論的， 在某些應用中，容器也可用于原位活化制備的催化劑。制備的漿液或活化的催化劑可以分 別從裝載容器轉移到一個或多個隨后的活化反應器或催化反應器中。在實施方案中，基礎液體被裝載到裝載容器200中，其中在將催化劑導入 反應器(未顯示)之前，進行催化劑的轉移和/或混合。該基礎液體可以是任何在 Fischer-Tropsch反應器中被認為是惰性，即在活化或反應過程中對催化劑無害的液 體。基礎液體在環境溫度下可以是液體或固體。例如，基礎液體可以通過將固體加熱到 它將變成液體的溫度來形成。例如，基礎液體可以從Fischer-Tropsch蠟形成。可以將 Fischer-Tropsch 蠟加熱或維持在大約 176. 7°C (350° F)到 232. 2°C (450° F)的溫度范 圍內，以便將基礎蠟液體維持在容易“可流動”(相對低黏度)的狀態下。在其中基礎液體在室溫下是固體的實施方案中，裝載容器200和/或催化劑加料斗10可以包含內部或外部 加熱機構。加熱機構可以是本技術領域已知的任何加熱機構，例如，內部加熱機構可以包括 與Fischer-Tropsch反應器中通常使用的類似的鍋爐供水(BFW) /蒸汽盤管，或BFW/蒸汽 之外的熱油流體盤管。外部加熱機構可以包括重新循環泵和熱交換器。在實施方案中，基 礎液體包括鏈烷烴烴類。在實施方案中，在加壓導入催化劑裝載容器200之前，將催化劑經加料斗入口 20 裝載到加料斗10中。氣體(例如氮氣)導入到加料斗10中和/或振動機構，可用于實現 固體催化劑顆粒從加料斗10向裝載容器200的轉移。氣體導入到裝載容器200中，幫助維 持催化劑在懸液中；避免/緩解了容器底部中的塌陷和堵塞氣體噴嘴；并在將催化劑導入 反應器之前最小化催化劑磨耗。在實施方案中，方法包括將基礎液體導入裝載容器200。該基礎液體可以包括鏈烷 烴烴類。裝載容器200的內含物的混合和流化，通過從裝載容器200的底部500經氣體入 口端口 245和底部分配器370鼓入氣體來提供。在實施方案中，氣體是惰性氣體。在某些 實施方案中，氣體包括氮氣。氣體分配噴嘴被設計成最小化催化劑降解和/或磨耗。在方法的實施方案中，催化劑被導入到可以位于裝載容器200的頂部上方或接近 頂部的加料斗10中。催化劑加料斗10被加壓到超過反應器裝載容器200的壓力的壓力點。 催化劑進料斗10可以通過例如經氣體入口 65(例如氮氣氣體噴嘴)的氣體來加壓。加料 斗10的壓力的增加，推動催化劑進入反應器裝載容器200。在催化劑從加料斗10向裝載容 器200轉移的過程中，可以使用周期性間隔的脈動和/或振動(例如通過電磁致動器100) 來最小化和/或消除加料斗出料管60中的催化劑架橋。在催化劑從催化劑加料斗10向裝載容器200最初轉移的過程中，通過頂部分配器 310分配基礎液體。一旦達到出料管60的末端后，催化劑在導入到裝載容器200中進入裝 載容器200的催化劑與裝載容器200的內含物的第一個接觸位點225(圖1中的接觸點6) 處，被潤濕。通過頂部分配器310的流體分配高于催化劑進入點(最初接觸點)225;這增 強了流體和催化劑混合，阻止催化劑顆粒被通過裝載容器通風口 280的惰性氣體帶走。在 裝載容器200中，進行催化劑與基礎流體的混合，然后將催化劑漿液經裝載容器液體排料 開關(未顯示)和液體排料端口 220導入主反應器(在圖3中沒有顯示)。當進行催化劑轉移時，可以通過位于催化劑導入點225處或上方的流體噴嘴端口 485噴灑基礎流體，由此潤濕催化劑。催化劑的潤濕使其變得更重，從而消除、阻止或最小化 了催化劑通過裝載容器通風系統、例如通過K0 (分離)罐通風口 280的損失。盡管已經顯示和描述了本發明的優選實施方案，但本領域技術人員可以對其進行 修改，而不背離本發明的精神和教導。本文描述的實施方案僅僅是示例性的，而不打算是 限制性的。本文公開的發明的許多變化和修改是可能的，并且也在本發明的范圍之內。當 數值范圍或限度被明確陳述時，這些表述范圍或限制應該被理解為包含了在明確陳述的范 圍或限度內的類似量級的重復范圍或限度(例如，從大約1到大約10，包括2、3、4等；大于 0. 10包括了 0. 11,0. 12,0. 13等)。對于權利要求的任何要素來說，術語“任選地”的使用， 意指對象要素是需要的，或者是不需要的。兩種選擇方案都打算包含在權利要求的范圍之 內。更寬泛的術語例如包含(comprises)、包括(includes)、具有(having)等的使用，應 該被理解為對較狹窄的術語例如由…構成(consisting of)、基本上由…構成(consistingessentially of)、基本上包含(comprised substantially of)等提供了支持。
因此，保護范圍不限于上面提出的說明書，而只受限于隨附的權利要求書，其范圍 包括了權利要求書的主題內容的所有等價物。每個和所有的權利要求作為本發明的實施方 案整合在說明書中。因此，權利要求書是進一步的描述，是對本發明的優選實施方案的添 力口。所有本文中引用的專禾IJ、專利申請和出版物的公開內容，在它們為本文中提出的情況提 供示例性的、程序性的或其他詳細補充的程度上，在此引為參考。
權利要求
催化劑裝載系統，包含容器，含有位于容器底部或接近底部的至少一個氣體分配噴嘴，位于容器頂部或接近頂部的頂部流體分配器，催化劑通過其導入到容器中的催化劑入口，導入到容器中的催化劑最初與容器的內含物相接觸的最初接觸點，以及催化劑漿液借以排出容器的排料口。
2.權利要求1的系統，其中容器還包含溫度控制裝置，由此能夠將容器的內含物維持 在所需溫度。
3.權利要求1的系統，其中容器是催化劑活化反應器、催化反應器或二者。
4.權利要求1的系統，其中最初接觸點位于頂部流體分配器的水平之下。
5.權利要求1的系統，其中頂部流體分配器是液體分配器。
6.權利要求5的系統，其中頂部流體分配器包含多個分配點或噴嘴。
7.權利要求1的系統，還包含底部分配器，該底部分配器含有至少一個氣體分配噴嘴。
8.權利要求7的系統，其中底部分配器是氣體分配器。
9.權利要求8的系統，其中底部分配器含有至少8個分配點或噴嘴。
10.權利要求1的系統，還包含加料斗，與容器的催化劑入口流體連通的加料斗的出□。
11.權利要求10的系統，其中加料斗位于容器上方。
12.權利要求10的系統，其中加料斗還包含氣體流化入口。
13.權利要求10的系統，其中加料斗還包含至少一個水平監測器、至少一個重量監測器或二者。
14.權利要求10的系統，其中加料斗還包含至少一個氣體入口，用于加料斗的加壓、加 料斗內含物的流化或二者。
15.權利要求10的系統，其中加料斗還包含至少一個電磁閥或固體流動控制裝置，用 于使催化劑間歇地經加料斗出口排出加料斗。
16.制備催化劑漿液的方法，該方法包括將基礎流體導入容器，該容器含有位于容器底部或接近底部的至少一個氣體分配噴 嘴，位于容器頂部或接近頂部的頂部流體分配器，催化劑通過其導入到容器中的催化劑入 口，導入到容器中的催化劑最初與容器的內含物相接觸的最初接觸點，以及催化劑借以排 出容器的排料口 ；該容器與加料斗流體連通，加料斗含有與容器的催化劑入口流體連通的 加料斗出口 ；以及至少一個氣體入口，由此加料斗可以被加壓； 將催化劑導入加料斗中；以及通過將加料斗加壓到高于容器的壓力、通過重力或通過它們的組合，將催化劑轉移到 容器中。
17.權利要求16的方法，其中基礎流體在室溫下是液體，或其中基礎流體在室溫下是 固體，并且容器還包含溫度控制裝置，由此使基礎流體在容器中維持在可流動的形式。
18.權利要求16的方法，還包括在催化劑從加料斗轉移到容器的過程中，將基礎流體 經頂部分配器噴灑在催化劑上。
19.權利要求18的方法，其中頂部流體分配器包含噴嘴，以引導基礎流體噴灑在催化 劑上。
20.權利要求18的方法，還包括將催化劑從容器轉移到反應器。
21.權利要求20的方法，其中反應器是流化床催化反應器。
22.權利要求21的方法，其中反應器選自Fischer-Tropsch反應器和催化劑在隨后用 作Fischer-Tropsch反應的催化劑之前在其中進行活化的活化反應器。
23.權利要求22的方法，其中催化劑包含選自鐵、鈷及其組合的至少一種金屬。
24.權利要求18的方法，還包括通過經至少一個氣體分配噴嘴導入氣體來混合容器的 內含物。
25.權利要求24的方法，還包括在將催化劑從容器轉移到反應器的過程中，經頂部分 配器噴灑與基礎流體混合的催化劑漿液。
26.權利要求16的方法，其中容器能作為催化劑活化反應器、催化反應器或二者進行 操作。
27.權利要求26的方法，還包括在容器中活化催化劑。
28.權利要求16的方法，其中加料斗位于容器上方。
29.權利要求16的方法，其中加料斗還包含至少一個用于控制催化劑向容器轉移的裝置。
30.權利要求29的方法，其中至少一個裝置選自電磁閥和固體流動控制閥。
31.權利要求16的方法，其中催化劑包含顆粒，大部分催化劑顆粒的粒徑在大約lym 到大約200iim的范圍內。
32.權利要求31的方法，其中大部分催化劑顆粒的粒徑在大約10y m到大約150 y m的 范圍內。
全文摘要
一種催化劑裝載系統，包括容器，含有位于容器底部處或接近底部的至少一個氣體分配噴嘴，位于容器頂部處或接近頂部的頂部流體分配器，催化劑通過其導入到容器中的催化劑入口，導入到容器中的催化劑最初與容器的內含物相接觸的最初接觸點，以及將催化劑排出容器的排料口。還公開了利用催化劑裝載系統制備用于導入到下游反應器中或在容器中原位活化的催化劑漿液的方法。
文檔編號B01J8/26GK101801517SQ200880106662
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月10日 優先權日2007年9月11日
發明者保爾·莫頓, 塞爾吉奧·莫赫達斯, 尼克·科齊, 德里克·布里德福德, 馬克·安塞爾莫, 馬特·格里爾 申請人:瑞恩泰克公司