插入物插入催化反應器的通道內的制作方法

插入物插入催化反應器的通道內的制作方法
【專利摘要】一種自動插入設備（30），其用于將至少一個插入物（20）插入多個反應器通道（17）中的每個中。該設備包括：用于在進給位置處支撐匣盒（38）的裝置（57），所述匣盒保持多個插入物（20）；運輸機構（50），所述運輸機構限定至少兩個支撐通道（60），所述至少兩個支撐通道每個都構造成保持單個插入物（20）；用于在與進給位置相鄰的輸入位置與輸出位置（52）之間重復地運輸每個支撐通道（60）的裝置；和用于將一個插入物（20）從在進給位置處的匣盒（38）進給到在輸入位置處的運輸機構（50）的支撐通道（60）中的裝置。該設備還包括：轉移機構（56），所述轉移機構用于將插入物（20）推入反應器通道（17）中；和對準機構（32，34），所述對準機構確保正被插入的插入物與反應器通道對準。轉移機構（56）與輸出位置相鄰。運輸機構（50）可以是轉鼓。
【專利說明】插入物插入催化反應器的通道內
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于將插入物插入催化反應器的通道內的改進的設備和方法。這樣的插入物可以攜帶催化材料。
【背景技術】
[0002]催化反應器提供這樣的環境，S卩，在所述環境中可以使用催化劑提高化學反應的速度和效率。許多不同類型的反應可以被催化，例如，燃燒、蒸汽甲烷重整和費托合成；這些反應可以全部在氣液轉化過程中使用。對于GTL轉化過程，已知有不同類型的催化反應器，例如，漿床反應器、固定床反應器和緊湊型反應器。緊湊型反應器包括多個通道，所述多個通道延伸通過反應器塊，以便提供較大的表面積以用于在不同容積的反應器內的熱交換。在緊湊型反應器中，催化劑設置在表面上，并且使反應物與該表面接觸。具有催化材料的通道的涂層壁是可行的，但是為了將與催化劑接觸的反應物的體積最大化，通道將必須是非常小的。因此，已經建議催化劑可以安裝到一個或多個金屬結構上，所述金屬結構因此可以稱為攜帶催化劑的插入物，所述一個或多個金屬結構被引入到反應器通道中的每個中。每個插入物都可以具有與供插入的通道基本相同的長度。
[0003]例如，這種插入物可以是蜂巢結構、翅片結構，或可以包括一個或多個波紋箔。這樣的插入物提供較大的表面積以用于在小容積內的催化劑，并且插入物可以具有足夠高的空隙度，所述足夠高的空隙度不過度阻礙反應體流過通道。另外，如果在使用期間具有會耗盡催化劑的風險，則總體上可以通過簡單地替換催化劑插入物而容易地增加反應器的有效壽命。
[0004]較大的反應器可以限定幾千個反應器通道，導致插入物的插入將會是耗時的。還必須小心地執行插入以避免損壞插入物和避免阻塞流動通道的風險。這會是有問題的，這是因為插入物的橫截面積通常僅略小于通道自身的橫截面積，以便將反應體可能繞開插入物的程度最小化。此外，陶瓷涂覆的插入物是高磨損性的，并且因此難以搬運。因為制造公差，不可避免地具有會在插入期間卡住插入物的風險，并且用于插入插入物的自動系統應當能夠解決該問題。
[0005]在W02010/046700 (CompactGTL公司)中說明了一種用于將催化劑支撐件插入反應通道中的設備，但是將期望的是這樣的設備，即，所述設備可以更加迅速地操作并且更加可靠地處理任何卡住的插入物。

【發明內容】

[0006]根據本發明，提供一種用于將至少一個插入物插入多個反應器通道中的每個中的插入設備，所述設備包括:
[0007]用于將匣盒支撐在進給位置處的裝置，所述匣盒構造成布置多個插入物；
[0008]運輸機構，所述運輸機構限定至少兩個支撐通道和用于在與進給位置相鄰的輸入位置與輸出位置之間重復地運輸每個支撐通道的裝置，所述至少兩個支撐通道每個都構造成保持單個插入物；
[0009]進給機構，所述進給機構將一個插入物從在進給位置處的匣盒進給到在輸入位置處的運輸機構的支撐通道中；
[0010]轉移機構，所述轉移機構用于將插入物從運輸機構的輸出位置轉移到反應器通道中；和
[0011]對準機構，所述對準機構確保正轉移到反應器通道中的插入物與反應器通道對準。
[0012]運輸機構可以限定多個支撐通道，所述多個支撐通道布置成穿過介于輸入位置與輸出位置之間的至少一個中間位置，并且所述多個支撐通道布置成使得保持插入物的支撐通道在相繼的位置之間步進運動。
[0013]運輸機構將輸入位置與輸出位置分離，并且從而隨著插入物可以在與插入物插入反應器通道中同時地進給到支撐通道之一中，使更加迅速的操作是可行的。如果運輸機構限定多個穿過這樣的中間位置的支撐通道，則借助在每個中間位置處的插入物提供緩沖，所述緩沖抵抗在輸入位置處提供插入物時的任何延遲；例如，當空匣盒用滿匣盒替換時，執行該替換所耗費的時間不必影響插入處理，因此運輸機構可以被致動成在不停止的情況下通過多個步驟向前運動，直到下一個插入物到達輸出位置為止。
[0014]本發明可應用于任何這樣的反應器塊，S卩，在所述反應器塊中具有待插入有插入物的多個反應通道，所述插入物例如是攜帶催化劑的插入物。反應器塊自身可以包括堆疊的板。例如，第一流動通道和第二流動通道可以由相應的板中的槽限定，板被堆疊起來并且繼而被粘合在一起。或者，流動通道可以由薄金屬片限定，所述薄金屬片是堞形的并且與平片交替地堆疊；流動通道的邊緣可以由密封條限定。第一流動通道和第二流動通道的性質將依賴于待在反應器塊中發生的一個或多個反應。例如，用于放熱化學反應的通道可以與用于吸熱反應的通道交替地布置在堆棧中；在該情況下，適當的催化劑將必須插入每個通道中。例如，放熱反應可以是燃燒反應，并且吸熱反應可以是蒸汽甲烷重整。在其它情況下，用于化學反應的通道(第一通道)可以與用于諸如冷卻劑的傳熱介質的通道交替地布置在堆棧中。在該情況下，催化劑插入物將僅要求處于第一通道中。例如，第一通道可以用于執行費托反應，并且傳熱介質在該情況下將是冷卻劑。
[0015]在一個實施例中，運輸機構包括轉動支撐結構，所述轉動支撐結構具有轉動軸線并且限定多個支撐通道，所述多個支撐通道每個都構造成保持單個插入物，支撐通道處于這樣的位置，即，該位置使得在橫剖面中限定以轉動軸線為中心的正多邊形。在一個實施例中，在輸入位置處的支撐通道與在輸出位置處的支撐通道直徑地相對。例如，轉動軸線可以是水平的，輸入位置處于轉動軸線上方，并且輸出位置處于轉動軸線下方。轉動支撐結構可以是圓筒形鼓，所述圓筒形鼓具有圍繞其周邊等距地間隔的八個支撐通道。鼓可以在罩內轉動，所述罩確保插入物不能隨著鼓轉動而從支撐通道掉落出來。支撐通道的尺寸可以選擇成確保插入物可以沿著通道容易地滑動，所以例如支撐通道的寬度將優選地是至少
0.2mm，該尺寸大于插入物的寬度。
[0016]該設備可以包括導引元件，所述導引元件用于隨著插入物轉移到反應通道中而導引插入物的運動。因此，對準機構可以包括用于將導引元件與反應器通道對準的裝置。另夕卜，該設備還可以包括用于監測導引元件與反應器通道的對準的裝置。用于監測的裝置可以是照相機，優選地是數字照相機。這種數字成像裝置可以與光源結合。或者，監測裝置可以使用激光或超聲技術以監測導引元件的對準。
[0017]導引元件可以提供孔口，插入物構造成在使用中穿過所述孔口。孔口可以沿著其長度漸縮，并且/或者包括輥，以便使插入物在穿過導引元件期間被略微壓縮。
[0018]匣盒可以限定多個槽或室，其中，每個槽或室的尺寸和構造設定成布置一個插入物。或者，匣盒可以限定單個長形槽，在所述單個長形槽中多個插入物可以位于端部對端部的構造中。會優選的是這樣的匣盒，即，所述匣盒具有多個槽，所述多個槽中的每個的尺寸都設定成用于單個插入物，這是由于這樣將每個插入物必須被推動以將其插入反應器中的距離最小化。由于插入物可以是高磨損性的，所以既對于插入物上的任何催化劑的一體性而言，也對于匣盒而言，優選的是將每個插入物必須被推動的距離最小化。
[0019]作為另一個可替代方案，如果插入物在插入之前是單個物品的形式，則匣盒可以容納有堆疊在彼此頂部上的插入物，并且在插入設備的每個操作中，插入物之一從匣盒進給到在輸入位置處的支撐通道中。
[0020]轉移機構可以包括用于將插入物推入反應器通道中的推動構件。推動構件可以作用在輸出位置中的或與輸出位置相鄰的插入物上。例如，轉移機構可以包括線性致動器以使推動構件運動。
[0021]轉移機構可以包括其它的用于轉移插入物的裝置，例如，與插入物接觸的一個或多個彈性安裝的輥可以轉動以使插入物運動。將插入物在運輸機構的輸出位置處從支撐通道轉移出來的初始步驟可以使得插入物從支撐通道掉落出來而進入使其繼而轉移到反應器通道中的位置中。或者，支撐通道的輸出位置可以與反應器通道足夠好地對準，使得插入物可以例如通過導引元件從支撐通道被直接推出來而進入反應器通道中。
[0022]轉移機構可以布置成將插入物以恒定的插入速度或以在插入進程期間改變的插入速度轉移到通道中。例如，隨著插入物的前端部轉移到反應器通道的開口端部中，插入速度可以是較慢的；一旦插入物的前端部處于反應器通道內，插入速度可以增大。插入速度可以連續地或步進地增大。另外地或可替代地，轉移機構可以布置成在插入進程中將變力施加到插入物。尤其，隨著插入物在通道內的長度增大，力可以連續地或步進地逐漸增大。
[0023]推動構件可以包括具有端面的推桿，所述端面可以構造成在使用中抵靠插入物。端面可以由彈性塑料制成。插入機構可以包括用于監測施加在插入物上的力的傳感器。這能夠檢測卡住的插入物。
[0024]此外，根據本發明，提供一種用于控制上述插入設備的控制系統，所述控制系統包括:微處理器，所述微處理器構造成從一個或多個傳感器接收數據；構造成控制推動構件的致動器；和構造成使設備的至少一部分運動以提供與反應器通道對準的致動器。
[0025]傳感器之一可以是壓力傳感器，其位于推動構件上。傳感器之一可以是光學傳感器，其構造成確定通道的位置。致動器還可以構造成使設備的至少一部分運動以在催化劑插入物與導引元件之間提供對準。傳感器之一可以構造成確認通道具有恰當的尺寸并且不被阻塞。如果識別出通道被阻塞，則控制系統將企圖不將插入物插入這種通道中。這將減少設備故障的實例的數量，所述設備故障是由插入物被部分地插入阻塞的或錯誤尺寸的通道中而導致。另外，控制系統還可以包括用于存儲反應器布局信息的裝置，其構造成記錄來自識別阻塞的通道的傳感器的數據。用于存儲反應器布局信息的裝置可以是存儲器，所述存儲器關于反應器中的通道狀態可以用進一步相關數據更新。
[0026]此外，根據本發明的另一個方面，提供一種用于從反應器通道移除插入物的設備。移除設備可以與上述插入設備相關聯，并且如果插入物在已經完全插入之前變得卡住，則所述移除設備被激活。適于移除僅部分插入的插入物的移除設備包括凸輪，所述凸輪在被致動時將插入物的位置固定在導引元件內；這可以與用于從反應器撤回導引元件的裝置協力地操作，并且由此從反應器通道撤回插入物。
[0027]可替代的移除設備適于在插入物變得卡住而僅讓例如小于20mm或小于IOmm的較短長度伸出的情況下使用，該移除設備包括:固定條，所述固定條在一個端部處具有自攻絲螺釘；和框架，所述框架限定插座以配合插入物的端部，插座具有錐形嘴，并且框架在框架的相對的端部處限定孔口，自攻絲螺釘適于通過孔口延伸以突出在插座內。如果插入物部分地突出，則框架將在螺釘收回的情況下向前運動，使得插入物的端部配合在插座內，并且然后，螺釘將在轉動的同時被加壓到插入物的端部上，以便使螺釘與插入物接合。然后，螺釘和框架將被收回，借助所述螺釘和框架拉動插入物。該移除機構還適于在插入物完全插入通道中的情況下使用。在該情況下，框架將在螺釘收回的情況下向前運動，直到插座與通道的端部相鄰并與其對準為止；然后，螺釘將在轉動的同時被加壓到插入物的端部上，以便使螺釘與插入物接合；然后，螺釘將被撤回，將插入物的端部拉入插座中；并且然后，螺釘和框架將被一起收回，借助所述螺釘和框架拉動插入物。
[0028]如上所述，插入物可以包括蜂巢結構、翅片結構，或可以包括一個或多個波紋箔。由堆疊的波紋箔和平箔組成的插入物將優選地在插入之前被粘合在一起，例如被點焊在一起。插入物可以占據通道的長度的大部分或全部，但是可替代地，插入物可以占據通道的長度的僅一部分。典型地，這樣的插入物的長度是至少50mm,更優選地,是至少150mm ;并且這樣的插入物具有正好配合在通道內的橫截面形狀和尺寸。這樣的插入物在較小的容積內為催化劑提供較大的表面積，并且插入物可以具有足夠高的空隙度，所述空隙度不過度阻礙反應體流過通道。本發明可等同地應用于具有不同結構的插入物，例如，包括泡沫金屬或金屬網的插入物。在每種情況下，這種金屬結構可以用催化材料涂覆，典型地這種金屬結構與陶瓷支撐涂層協力。
[0029]在又一個方面中，本發明提供一種使用這種插入設備將插入物插入化學反應器的通道中的方法。該方法還可以包括以下步驟:通過導引元件將第二插入物推入同一個通道中，其中，需要端部對端部地容納兩個插入物的通道。在這樣一種情況下，通道容納含有催化劑的插入物和不含有催化劑的插入物二者。
[0030]推動構件可以具有抵接催化劑插入物的彈塑性端面而沒有硬金屬端面，以避免損壞插入物的端部，所述彈塑性端面例如是聚丙烯端面。推動構件可以包括力傳感器，并且如果測量到的力超出閾值，則插入機構的操作停止。閾值可以在每個插入物插入期間變化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]現在將參照附圖僅以示例的方式進一步更加詳細地說明本發明，在附圖中:
[0032]圖1示出反應器的端視圖；
[0033]圖2示出插入設備的示意性平面圖；
[0034]圖3a和圖3b示出在操作期間在相繼的位置處圖2的插入設備的插入機構和照相機機構的示意性平面圖；
[0035]圖4示出用于插入物的進給機構的端視圖，所述進給機構形成圖2a和2b的插入機構的一部分；
[0036]圖5示出圖2a和2b的插入機構的一部分的側視圖；和
[0037]圖6示出移除機構，所述移除機構形成圖1的插入設備的一部分。
【具體實施方式】
[0038]將應理解，本發明可應用于廣泛范圍的不同的反應器，所述反應器的類型是可以稱為緊湊型催化反應器的類型的，所述反應器具有用于兩種不同流體的多個流動通道。例如，圖1示出適于執行費托合成的反應器塊10，反應器塊10僅部分地示出其剖視圖。反應器塊10包括堆疊的具有Imm厚度的平板12，所述堆疊的平板12間隔開，從而限定與用于費托合成的通道17交替的用于冷卻劑流體的通道15。冷卻劑通道15還由具有0.75mm厚度的片材14以及固體邊緣條16限定，所述片材14的形狀設定成平頂鋸齒狀的皺紋。用于費托合成的通道17用固體邊緣條18密封，并且還由具有1.0mm厚度的片材19限定，所述片材19的形狀設定成堞形，所述堞形的高度典型地在4mm至12mm的范圍內，例如是5mm。在該示例中所得到的通道17具有10_的寬度和5_的高度；在可替代的示例中，通道17具有7mm的寬度和6mm的高度。通道17從一個面到相對的面筆直延伸通過反應器塊10。在用于費托合成的通道17中的每個內，設置催化劑插入物20。例如，該插入物20可以包括堆疊的平箔21和波紋箔22，所述堆疊的平箔21和波紋箔22中的每個都典型地具有在從
20μ m至150 μ m的范圍內的厚度，所述厚度例如是50 μ m,陶瓷涂層用作用于催化材料的支撐件(僅示出三個這樣的插入物20)。在附圖中，每個插入物20都包括:兩個大致平坦的箔
21(其實際上可以限定皺紋，所述皺紋具有大約0.1mm的波幅以用于更大的剛度)；和獨立的三個縱向的波紋箔22。可替代的插入物20可以包括:單個波紋箔，所述單個波紋箔的皺紋基本是通道17的高度；或可替代地，由平箔分離的兩個波紋箔。
[0039]箔可以由合金鋼制造，所述合金鋼當被加熱時形成氧化鋁的附著表面涂層，所述合金鋼例如是承載鋁的鐵素體鋼，其例如是具有15%的鉻、4%的鋁和0.3%的釔的鐵(例如，鐵合金(TM))。當該合金在空氣中被加熱時，該合金形成氧化鋁的附著氧化涂層，該附著氧化涂層保護合金以防進一步氧化和腐蝕。在陶瓷涂層是氧化鋁的涂層的情況下，這看起來是粘結至表面上的氧化物涂層。
[0040]在未示出的可替代的示例中，箔提供用于催化劑的襯底，所述箔可以用金屬絲網或氈片代替，所述金屬絲網或氈片可以是起皺紋的、帶淺窩的或起褶的。將應理解，在反應通道17的待發生催化劑反應的整個長度上設置一個或多個催化劑插入物20。反應器通道17可以例如具有150mm或更大的長度,所述長度例如達到Im,例如是600mm ;并且結果,插入物20將具有可比的長度，例如，均具有300mm長度的兩個插入物20可以端部對端部地插入具有600_長度的通道中。
[0041]在圖1中，反應通道17的寬度(沿著與平板12平行的方向)大于其高度，但是反應通道17反而可以具有正方形橫截面，或可替代地，反應通道17的高度大于其寬度。上述催化劑插入物20包括一個或多個波紋箔，所述一個或多個波紋箔的中心平面與平板12平行，但是可替代地，一個或多個波紋箔可以布置成其中心平面與平板12垂直。如果反應通道17的寬度(沿著與平板12平行的方向)小于其高度，則可以更加方便的是將一個或多個波紋箔布置成其中心平面與平板12垂直。
[0042]將強調的是圖1僅示出反應器塊10的一部分。其中必須插入有插入物20的多個通道17依賴于反應器塊10的尺寸，但是例如如果反應器塊10的端面是0.36m乘以0.36m,則可以有超過一千個這樣的通道17。就上述結構而言，插入物20的寬度和高度恰好小于通道17的寬度和高度(例如，通道17具有10_的寬度和5_的高度，或反而可以具有7_的寬度和6_的高度)，余隙沿著每個方向典型地不超過0.3mm,并且更優選地，余隙不超過
0.1mm ;并且如上所述，每個插入物都可以具有300mm的長度。由于每個箔21或22都具有僅約50微米的厚度，所以每個箔21或22不是剛性的物體；因此，箔21和22可以例如通過點焊被連結在一起，這增加了插入物20的剛度。插入如此大量的催化劑插入物20不是簡單的事情。
[0043]在圖2中示出自動插入設備30，所述自動插入設備30包括:機械手32，所述機械手32可沿著吊架34運動，如由箭頭X指示；所述吊架34自身可以沿著與其長度垂直的方向運動，如由箭頭Y指示。機械手32運載以下說明的部件，并且可以升高和降低這些部件。機械手32被封裝在安全封殼36內，在封殼36外部設置有控制面板37。控制面板37包括計算機35以控制插入設備30的操作。其中待插入有催化劑插入物20的反應器塊10在機械手32的旁邊被設立在封殼36內。插入物20設置在匣盒38中，所述匣盒38中的每個都容納堆疊的若干插入物20。抽屜40使操作員能夠在不進入封殼36的情況下用滿匣盒38替換空匣盒38 ;抽屜40與由吊架34所提供的路徑的一個端部相鄰。
[0044]現在參照圖3a，其在平面圖中更加詳細地示出機械手32的某些特征，在該示例中，反應器塊10包括周邊壁25，所述周邊壁25超出反應器塊10的面突出了 80mm。機械手32包括插入機構42和數字照相機43，照相機43圍繞其透鏡設有環燈44以確保反應器塊10的面被照亮。插入設備30布置成橫過反應器塊10的寬度重復地掃描，將插入物20插入每個通道17中；也就是說(參照圖1)，插入物20插入由第一片材19所限定的每個通道17中，繼而插入由堆疊中的下一個片材19所限定的通道17中，并且繼而插入由堆疊中的下一個片材19所限定的通道17中，依此類推。照相機43與插入機構42處于同一高度，所以插入機構42也同樣橫過反應器塊10的面掃描。以下更加詳細地說明插入過程。
[0045]在圖3a中所示的開始位置中，照相機43與反應器塊10的面相距距離P，在該距離P處對反應器塊10的面對焦，并且P大于80mm，所以照相機不接觸周邊壁25。插入機構42也不接觸周邊壁25。機械手32沿著吊架34運動，使插入機構42和數字照相機43沿著由箭頭Q指示的方向運動，并且同時來自照相機43的圖像被提供到計算機35，所述計算機35由此獲取關于每個通道17的位置信息，并且儲存該數據。
[0046]如圖3b中所示，當機械手32到達使插入機構42與通道17中的第一個對準的位置時，吊架34如由箭頭R指示朝向反應器塊10的面運動，并且同時收回照相機43。這確保從照相機43至反應器塊10的距離保持為P，但是插入機構42的前端部與通道17相鄰。機械手32使用來自計算機35的位置信息而將插入機構42與第一通道17對準，并且繼而使吊架34沿著箭頭Q的方向進一步運動到下一個通道17。照相機43繼續獲取關于每個通道17的位置信息，并且繼續將該數據提供到計算機35，直到照相機43到達在一排中的最后通道17為止，并且然后，照相機將超越周邊壁25，并且停止以獲取位置信息。機械手32繼續沿著吊架34掃描，并且將插入機構42與在一排中的每個通道17對準。
[0047]當所需的插入物20已經插入在一排中的每個通道17中時，遠離反應器塊10的面收回吊架34，并且照相機43向前運動；然后,機械手32沿著吊架34運動返回到圖3a中所示的開始位置，并且然后向下(或向上)運動，以便使照相機43和插入機構42處于下一排通道17的高度。然后，重復上述過程，直到已經填滿每排通道為止。因此，插入物20可以插入反應器塊10的每個通道17中。
[0048]現在參照圖4和5，更加詳細地示出插入機構42。插入物20通過轉鼓50從匣盒38進給到輸出位置52，輸出位置52與導引通道54對準。機械手32確保輸出位置52和導引通道54對準下一個空通道17，并且導引通道54的端部與反應器塊10的面相鄰。在該對準的位置中，插入桿56布置成推壓在插入物20的端部上，推動插入物20通過導引通道54，并且如此將插入物20推入反應器塊10的通道17中。
[0049]更加詳細地參照圖4，匣盒38 (僅示出三個)的陣列在轉鼓50上方布置在支撐板57上。最初，每個匣盒38都封裝若干個插入物20，典型地封裝至少二十個(在左邊匣盒38中僅示出五個)插入物20，在每個匣盒38中的最下面的插入物20通過彈簧加載的保持塊58被固定。轉鼓50被支撐在心軸軸承上，并且轉鼓50由表面硬化的材料制成,所述轉鼓50已經被表面硬化到0.75mm的深度并且被熱處理，并且所述轉鼓50限定八個平行矩形淺槽60，所述八個平行矩形淺槽60圍繞所述轉鼓50的周邊等距地間隔，每個狹槽60都具有容納插入物20之一的尺寸，并且提供至少0.2mm的余隙以確保插入物20可以沿著狹槽60自由地滑動。轉鼓50每次步進地轉動了 45°，所以無論何時轉鼓50停止，都有一個矩形狹槽60處于轉鼓的頂部，并且有一個矩形狹槽處于底部(如圖所示)，底部位置是如上所述的輸出位置52。
[0050]與插入物20從底部位置插入通道17中同時地，插入物20在轉鼓的頂部處被推入矩形狹槽60中。這需要使彈簧加載的保持塊58被釋放，并且氣動致動的推料葉片62向下推動匣盒38中的插入物20，如由箭頭S指示，如此確保插入物20完全位于矩形狹槽60內。轉鼓50的右半邊(如圖所示)由緊密配合的罩64包圍，如此確保隨著轉鼓50轉動，插入物20不從矩形狹槽60掉落出來。
[0051]當在轉鼓50的轉動軸線的正上方的匣盒38是空的時，推料葉片62被撤回，并且匣盒38沿著向右的方向運動(如圖所示)，以便使下一個滿匣盒38處于轉鼓50的轉動軸線的正上方的位置。
[0052]現在參照圖5，插入桿56布置成將插入物20在轉鼓50的底部處從矩形狹槽60推出來，使該插入物20通過導引通道54而進入通道17中。雖然轉鼓50、導引通道54和反應器塊10的面示出為間隔開，但是實際上它們一起相距較近。導引通道54在該示例中限定矩形橫截面的通道，通道朝向與反應器塊10的面相鄰的端部略微漸縮，最窄的端部略小于反應通道17的尺寸。導引通道54可以是諸如聚四氟乙烯的低摩擦塑性材料；或是諸如不銹鋼的硬材料。插入物20是彈性材料，并且導引通道54的作用是充分地擠壓插入物20以確保插入物20隨著插入而不卡在通道17的邊緣上。
[0053]插入桿56包括壓力傳感器66，所述壓力傳感器66的信號被提供到計算機35。這能夠使計算機35檢測到是否通道17被阻塞或是否插入物20在插入期間卡住。插入桿56可以布置成使插入物以變化的速度運動，所述變化的速度在插入物20的前端部已經進入通道17之前以低速開始變化，并且繼而加速。如果檢測到問題，則計算機35停止插入操作，并且撤回插入桿56。可以從來自壓力傳感器66的信號增大而檢測到問題。用于指示這種問題的閾值也可以在插入期間改變，該閾值隨著插入物在通道內的長度越大而增大。如果沒有出現這樣的問題，則當插入物20完全插入時，插入桿56被撤回，所述插入桿56可以以全速執行。然后，該設備可以繼續運動到下一個反應器通道17。
[0054]如圖5中所示,在導引通道54上方樞轉地安裝有蝸旋凸輪70,由虛線示出蝸旋凸輪70的初始位置，并且當蝸旋凸輪70轉動時通過導引通道54的頂部中的狹槽72突出。蝸旋凸輪70具有略微鋸齒狀的表面。蝸旋凸輪70鏈接到由氣壓缸74操作的致動器桿73。
[0055]如果當感測到阻塞或卡住時，插入物20的一部分處于導引通道54的在蝸旋凸輪70下方的部分內，然后插入物20可以被移除。首先，氣壓缸74使致動器桿73運動，從而使蝸旋凸輪70如由箭頭T指示樞轉，所以蝸旋凸輪70的鋸齒狀表面與插入物20接觸，并且向下加壓在插入物20上。然后，吊架34被撤回，使機械手32運動，并且隨之使導引通道54遠離反應器塊10的面。蝸旋凸輪70將插入物20夾持到導引通道54，并且蝸旋凸輪70的形狀設定成使得插入物20中的張力越大，夾持力越大。因此，將插入物20從通道17拉出來。然后，氣壓缸74延伸成使蝸旋凸輪70沿著相反的方向轉動，所以使蝸旋凸輪70不再與插入物20接觸；然后，插入桿56可以被致動以將插入物20從導引通道54推出到用于被拒的插入物20的儲存空間中。然后，機械手32返回到操作位置，并且插入程序在下一個通道17處繼續。
[0056]現在參照圖6，機械手32還運載移除裝置80，如果插入物20在例如小于IOmm或小于20_的僅較短長度從通道17的端部突出的情況下變得卡住，使得蝸旋凸輪70不能夾緊插入物20，則可以利用所述移除裝置80。移除裝置80包括:框架82，所述框架82限定插座83以配合插入物20的端部，插座83具有錐形嘴，并且框架82還限定圓筒形孔口 84，所述圓筒形孔口 84在框架82的相對的端部處與插座83的后端部連通，并且移除裝置80還包括控制桿85，所述控制桿85在一個端部處具有自攻絲螺釘86，所述自攻絲螺釘86可以穿過圓筒形孔口 84。螺釘86的長度比插座83的長度長幾毫米。螺釘86可以轉動，并且可在收回位置(如圖所示)、接合位置和突出位置之間運動，在所述接合位置中螺釘86的整個長度處于插座內或超出插座83的嘴，在所述突出位置中螺釘86的整個長度超出插座83的嘴突出。
[0057]如果部分突出的插入物20將要從通道17移除，則框架82將在螺釘86處于收回位置(如圖所示)中的情況下向前運動，所以插入物20的端部配合在插座83內。然后，控制桿85將被操作成在螺釘86轉動的同時將螺釘86加壓到插入物20的端部上，以便使螺釘86與插入物20接合。當螺釘86到達接合位置時，移除裝置80被牢固地固定到插入物20。然后，移除裝置80將被收回，將插入物20從通道17拉出來。然后，插入物20可以通過擰松螺釘86而與移除裝置80脫開，將螺釘86返回到其收回位置，所以插入物20不再固定在插座83中。
[0058]移除裝置80還適于在插入物20完全插入通道17中但待被移除的情況下使用。在該情況下，框架82將向前運動，直到插座83與通道17的端部相鄰和對準為止。然后，螺釘86將轉動，并且同時螺釘86被加壓到插入物20的端部上，以便使螺釘86與插入物20接合并且超出插座83的嘴突出。當螺釘86處于突出位置中時，螺釘86牢固地接合插入物20。然后，螺釘86將撤回到接合位置，將插入物20的端部從通道17拉出而使其進入插座83中。移除裝置80將如上所述收回，將插入物20從通道17完全拉出來。
[0059]將應理解，計算機35將最初被提供有與反應器的布局有關的信息，所述反應器包括將需要插入一個或多個箔的多個通道。該反應器布局信息可以被存儲在存儲器或其它適當的存儲裝置中。在操作進程中，計算機35保持其中已經插入有插入物20的那些通道17的記錄，并且還保持其中不能插入插入物20的那些通道17的記錄。因此，可以為操作員提供與阻塞的或錯誤尺寸的通道有關的細節，當反應器塊10中的剩余通道17已經自動填滿時，所述細節將需要人工注意。然后，該信息可以被提供給操作員。
[0060]將應理解，以上僅以示例的方式說明插入設備30，并且可以在將插入設備30保持在本發明的范圍內的同時以各種方式修改插入設備30。例如，插入設備30使用轉鼓50作為運輸機構以使支撐通道(矩形狹槽60)在與進給位置相鄰的輸入位置和輸出位置之間重復地運動；轉鼓50可以由不同的運輸機構代替，所述不同的運輸機構例如是可以圍繞輥傳過的帶或鏈、運載支撐通道以布置插入物20的帶或鏈。
[0061]該設備可以用于將催化劑插入物引入新反應器中或用于在反應器修復期間替換催化劑插入物。反應器的壽命會在10年左右，而催化劑壽命會僅在三年左右。因此，將必要的是通過在反應器的壽命內提供三次或四次的新一組催化劑插入物20來修復反應器。
[0062]如果反應器是在獨立的通道中發生放熱反應和吸熱反應二者的反應器，例如，如果反應器是其中具有用于燃燒的反應器通道和用于蒸汽甲烷重整的反應器通道的蒸汽甲烷重整反應器，則可以從反應器的相對的側接近不同的通道組。因此，如上所述的兩個自動插入設備30可以一起在反應器塊的兩側處使用，每側一個，一個自動插入設備插入用于放熱反應的催化劑插入物，而另一個自動插入設備插入用于吸熱反應的催化劑插入物。
[0063]類似地，即使例如在費托反應器中所有反應通道需要相同的催化劑插入物，也可以接近反應通道17的兩個端部，并且在該情況下，催化劑插入物可以從反應器塊的任一側插入。在該情況下，可以使用兩個組設備30同時地將催化劑插入物插入同一個反應器通道中。這尤其在反應器通道長度是催化劑插入物的長度雙倍的情況下是有利的。在該情況下，每個設備都可以將一個催化劑插入物插入每個通道中。
【權利要求】
1.一種用于將至少一個插入物插入多個反應器通道中的每個中的插入設備，所述設備包括: 用于將匣盒支撐在進給位置處的裝置，所述匣盒構造成定位多個插入物； 運輸機構，所述運輸機構限定至少兩個支撐通道和用于在與所述進給位置相鄰的輸入位置與輸出位置之間重復地運輸每個支撐通道的裝置，所述至少兩個支撐通道每個都構造成保持單個插入物； 進給機構，所述進給機構將一個插入物從在所述進給位置處的匣盒進給到在所述輸入位置處的所述運輸機構的所述支撐通道中； 轉移機構，所述轉移機構用于將插入物從所述運輸機構的所述輸出位置轉移到反應器通道中；和 對準機構，所述對準機構確保正轉移到反應器通道中的插入物與所述反應器通道對準。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述運輸機構限定多個支撐通道，所述多個支撐通道布置成穿過介于所述輸入位置與所述輸出位置之間的至少一個中間位置，并且所述多個支撐通道布置成使得保持插入物的所述支撐通道在相繼的位置之間步進運動。
3.根據權利要求1或2所述的設備，其中，所述運輸機構包括轉動支撐結構，所述轉動支撐結構具有轉動軸線并且限定多個支撐通道，所述多個支撐通道每個都構造成保持單個插入物，所述支撐通道處于這樣的位置，即，該位置使得在橫剖面中限定以所述轉動軸線為中心的正多邊形。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述轉動支撐結構是圓筒形鼓，所述圓筒形鼓具有圍繞其周邊等距地間隔的多個支撐通道。
5.根據權利要求4所述的設備，其中，所述鼓設有罩以確保插入物不會隨著所述鼓轉動而從所述支撐通道掉落出來。
6.根據以上權利要求中任一項所述的設備，其中，所述支撐通道的尺寸設定成確保所述插入物能夠沿著所述通道容易地滑動。
7.根據以上權利要求中任一項所述的設備，還包括導引元件，所述導引元件用于當插入物插入所述反應通道中時導引所述插入物的運動。
8.根據權利要求7所述的設備，其中，所述導引元件設置孔口，所述插入物布置成穿過所述孔口，其中，所述孔口沿著其長度是漸縮的。
9.根據以上權利要求中任一項所述的設備，其中，所述轉移機構布置成將所述插入物以在所述插入進程期間改變的插入速度轉移到所述通道中。
10.根據權利要求9所述的設備，其中，一旦所述插入物的前端部處于所述反應器通道內，所述插入速度就增大。
11.根據以上權利要求中任一項所述的設備，還包括用于從反應器通道移除插入物的機構。
12.根據權利要求11所述的設備，其中，所述插入物移除機構包括夾具以將所述插入物固定在導引元件內。
13.根據權利要求12所述的設備，其中，所述夾具包括凸輪。
14.根據權利要求9所述的設備，其中，所述插入物移除機構包括:固定條，所述固定條在一個端部處具有自攻絲螺釘；和框架，所述框架限定插座以配合所述插入物的端部，所述插座具有錐形嘴，并且所述框架在所述框架的相對的端部處限定孔口，所述自攻絲螺釘能夠通過所述孔口延伸以突出在所述插座內或突出超出所述插座。
15.根據以上權利要求中任一項所述的設備，還包括控制系統，所述控制系統包括:微處理器，所述微處理器構造成從一個或多個傳感器接收數據；構造成控制所述轉移機構的致動器；和構造成在所述轉移機構與反應器通道之間提供對準的致動器。
16.一種通過使用根據以上權利要求中任一項所述的插入設備將插入物插入化學反應器的通道中的方法。
17.根據權利要求 16所述的方法，還包括以下步驟:將第二插入物推入每個通道中。
【文檔編號】B01J19/32GK103747867SQ201280036703
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月7日 優先權日:2011年6月28日
【發明者】M·勒敘厄爾, R·馬修斯 申請人:康帕克特Gtl有限公司