CN107207971B - 添加系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种将颗粒材料引入工业过程的添加系统。添加系统包括用于容纳所述颗粒材料的容器、称重装置、管道、控制器和支撑所述管道的框架。所述管道包括用于将所述颗粒材料传输到工业过程的第一阀和用于将第一加压气体流从加压气体源传输到所述容器的第二阀。所述容器包括位于所述容器的顶部的装填管嘴。

Description

添加系统

技术领域

本发明是一种将颗粒物质加入到工业过程(例如流化催化裂化(“FCC”))的添加系统，其中所述工业过程需要以受控方式加入少量的粉末。

背景技术

当今市场上可用的技术很好的服务了以20磅/天或更高的速度向其过程中加入粉末状催化剂添加剂的炼油厂和其他工业制造商。催化剂和添加剂供应商通常提供最小的标准添加系统(例如，50英尺³(1.5吨)的容量)，使得催化剂或添加剂以1吨托盘、1吨超级包装、或敞开的55加仑桶供应到工业过程。尽管进行加压和重力卸料，通常使用内置于添加系统中的真空喷射器从这些运输容器传输催化剂或添加剂到添加系统中。

对于那些想加入少于20磅/天的加工商来说，上述方法是不实际的。添加系统的重量分辨率不够灵敏，并且为了10磅/天的应用运送一个2000磅托盘或超级包装意味着每次订购200天的催化剂或添加剂。这不符合成本效益。

目前，工业加工商通常具有处理少量催化剂或添加剂的两种选择。一个选择是接收敞口式的55加仑桶或20-40磅桶中的松散的添加剂输送，然后操作者需要使用铲或类似装置舀出添加剂，并使用手动注射料槽将其添加到该过程中。或者，工业加工商可以接收预包装塑料袋中的添加剂输送，通常每个包含1磅至5磅。这些将由操作者使用刀割开，并且使用与上述相同类型的手动注射料槽加入所述过程中。

不幸的是，这两种解决方案都有一些明显的缺陷。具体来说，这些过程通过意外的溢出导致大量的浪费，因为操作者经常不能从运输容器中完全清空松散的材料，或者袋子不能被完全排空，或者当打开不正确时部分溢出。少量添加的催化剂和添加剂通常非常昂贵(每磅25至75美元)，因此任何此类损失都可能产生重大的财务后果。

此外，这些方法具有将操作者暴露于高水平环境灰尘的高风险。这是不可避免的，因为涉及的近距离手工处理程度很高。这要求操作者穿上额外的防护设备，其穿戴是耗时的并且在热的气候条件下穿着经常不舒服。因此，这些操作并不总是按照规程进行，造成不受控制的健康风险。

另外一个问题是，没有自动的记录这些昂贵的添加剂使用了多少。工业加工商必须依赖于书面操作日志，这些日志保存的众人皆知的差。这会为加工商带来更多问题，因为评估这些添加剂的有效性需要详细了解何时添加，以及添加了多少。没有这个，加工商不能评估添加剂是否正常工作，或者新型号是否真的像预期一样有效，从而证明了更高的价格是正当的(例如)。此外，没有自动库存控制，这意味着必须手动进行盘点。使用量少的添加剂经常被忽略，因此加工商经常耗尽，导致需要以昂贵的成本进行紧急运输。

一些过程需要每几个小时少量添加一次，以获得最大的工艺稳定性。依靠操作者这样做是有风险的，因为人们习惯于在恶劣的天气中忘记添加或不出门。反正用纸记录无法证明发生了什么事情。

FCC过程需要小心监控，以确保最大的可靠性。再生器中过高的温度是过早停工的常见原因，通常耗费百万美元/天。监控这些温度，而不知道添加的催化剂或添加剂的数量以控制它们，最多只是部分有效的，因此这种缺乏对添加剂添加的自动监测使得该过程处于由于过早停工造成的高财务损失的风险增加。

因此，希望获得一种改进的方法和添加系统，以将少量催化剂和添加剂加入包括FCC方法在内的工业过程中。我们已经发现了一种新的添加系统和方法，将催化剂和添加剂添加到工业过程中。

发明概述

发明包括将颗粒材料引入工业过程中的添加系统。添加系统包括用于所述容纳颗粒材料的容器、称重装置、管道、控制器和支撑管道的框架。所述管道包括用于将颗粒材料传输到工业过程的第一阀和用于将第一加压气体流从加压气体源传输到所述容器的第二阀。所述容器包括位于所述容器的顶部的装填管嘴。可选地，附接到添加系统或位于添加系统旁边的桶卸料装置，以使系统能够自动或手动地重新装填颗粒材料。优选地，该添加由一次性塑料桶重新装填，所述一次性塑料桶也用作运输容器以将颗粒材料运送到工业过程的位置。

附图说明

图1示出了本发明的添加系统的一个实施方案。

图2示出了添加系统的容器与颗粒材料排空装置的组合。

图3示出了一个实施方案，其中颗粒材料排空装置和漏斗适配器连接到处于打开位置的添加系统的容器顶部的装填管嘴。

图4示出了图3的实施方案，其中所述颗粒材料排空装置和漏斗适配器连接到添加系统的装填管嘴，以将颗粒物排空到装填管嘴。

具体实施方式

本发明包括用于将颗粒材料引入工业过程的添加系统。优选的工业过程方法包括制备吡啶及其衍生物、制备丙烯腈、流化催化裂化(FCC)过程和其它化学制备过程。本发明特别适用于将颗粒材料引入到流化催化裂化(FCC)过程中。

添加系统包括用于容纳所述颗粒材料的容器。所述容器有顶部和底部。容易打开的装填管嘴位于容器的顶部。优选地，装填管嘴包括如图1所示的阀和漏斗。也可以使用其它类似的装置。铰接式或可拆卸盖优选地位于装填管嘴的顶部上，以防止雨或其它污染物进入漏斗。盖子优选地铰接，以便在装填管嘴的装载期间和之后容易地打开和关闭盖子。尽管可以使用其他形状(例如凹陷端)，容器的底部优选是锥形的，以便允许颗粒材料容易地流出容器以传输到工业过程中。

漏斗任选地包含可移除的或固定的滤网或过滤器，其防止大块碎片或催化剂进入容器并堵塞出口阀。在一种结构中，该滤网或过滤器位于容器本身内。位于容器内的过滤器的清洁是通过使用插入装填管嘴的软管，或者通过使用位于容器的顶部或侧面上的、过滤器水平位置以上的单独入口，依靠抽真空抽出碎片来实现。任选地，可以移除容器的整个顶部上盖以允许接近该过滤器，或者去除已经进入容器的碎屑。

容器的尺寸优选地容纳小于100磅的颗粒材料，更优选小于30磅的颗粒材料。

添加系统还包括管道。管道包括用于将颗粒材料传输到工业过程的第一阀。优选地，所述第一阀是计量阀。合适的计量阀包括ThomsonValve I I或Teravalve XL。优选地，添加系统还包括与容器联接的计量装置。管道还包括用于将第一加压气体流从加压气体源传输到容器的第二阀。

优选地，添加系统中的压力被控制在恒定水平，因为这影响所示重量的精度。如果气体供给的压力不能被信赖为恒定，则可以通过使用机械压力调节器来实现该压力控制，或者可以使用控制器以电子仪器方式实现。

该添加系统还包括控制器，所述控制器优选地是CPU(中央处理单元)或微型PLC(可编程逻辑控制器)，更优选地是微型PLC。控制器可以使用数据链接连接到自动化数据库，例如Intercat AIM(添加剂库存管理)数据库，以便于访问工业过程的数据，或者联接到炼油厂DCS(分布式控制系统)系统。控制添加系统的方法在美国专利第7,050,944号、第8,099,259号、第7,606,678号和第6,859,759号教导，其教导通过引用并入本文。

该添加系统还包括一个框架。框架支撑管道，并且可选地支撑控制器。

添加系统还包括称重装置。优选地，称重装置包括一个或多个称重传感器。优选地，称重传感器安装在容器上并支撑在框架上。或者，称重传感器安装在容器上并且被支撑在地面上的一个或多个支腿上。称重传感器的常规位置位于添加系统的底部，通常在地面上。将称重传感器安装在容器本身上的优点(例如支撑在地面上的一个或多个支腿上)是在对填料后的容器进行称重时增加了稳定性。

优选地，管道包括与金属管道相对的具有柔性软管和管子的快速断开偶联器。柔性软管和管子可以防止容器的重量受到外部载荷的影响，例如施加到框架或连接管道的任何载荷。这导致更准确的重量读数，从而更精确地添加。使用快速断开偶联器可轻松拆卸容器管道以进行维护。

优选地，添加系统还包括将颗粒材料装入装填管嘴的颗粒材料排空装置。颗粒材料排空装置优选地包括容纳颗粒材料的桶和桶顶部的漏斗。漏斗优选是可从桶的顶部连接和移除的单独的部分，用于将颗粒物质填充入桶并将桶中之物全部倒入装填管嘴中。颗粒材料排空装置优选地被支撑在框架上并且在枢轴上固定到框架上，以允许桶排空到装填管嘴。桶优选地由20-50磅容量的一次性塑料桶组成，其也用作运输容器以将颗粒材料运输到工业过程单元。这允许更经济的运输，并且这样的容器可以更容易地由操作者运输或携带，避免需要叉式起重车或其他昂贵的运输辅助装置。

在另一个实施例中，颗粒材料排空装置包括漏斗适配器、倾斜支架和桶。漏斗适配器和倾斜支架通过单独的漏斗夹和倾斜支架夹连接到铰链上的装填管嘴。漏斗适配器优选地包含将漏斗固定到装填管嘴的顶部的橡胶垫圈或密封件以及当颗粒物质倒入装填管嘴中时将桶固定到漏斗适配器上的第二橡胶垫圈或密封件。

漏斗适配器优选地包含允许在倾斜时控制颗粒材料排出的内壁，并且可以优选地包含可以打开的内部滑动密封件，以在需要重新进料时允许催化剂排出到装填管嘴中。内部滑动密封件可以通过漏斗适配器一侧的推/拉手柄来控制。

优选地，颗粒材料排空装置是手动操作的，尽管它可以由控制器控制。

图1是显示了容器(20)的添加系统(10)的一个实施方案的简化示意图，其中所述容器的底部是锥形的(21)。装填管嘴位于容器的顶部，由具有处于打开位置的铰接式盖(24)的漏斗(23)和打开时允许所述颗粒物质流入所述容器的阀(25)组成。在漏斗(23)和容器(20)中都显示了可选的滤网/过滤器(26)。称重传感器(22)位于容器本身上，起称重装置作用。所述称重传感器可以可选地被支撑在框架(50)上，或者被支撑在地面上的一个或多个可选的支脚(51)上。添加系统的管道(30)包括第一阀(31)，其在打开时允许将颗粒材料从所述容器转移到所述工业过程。添加系统还包含与容器接口的计量装置(32)，并被配置成提供从容器传输到工业过程的颗粒材料的数量的度量指示，以及第二阀(33)，其在打开时允许用于将加压气体流从加压气体源(34)传输到所述容器。也可以在管道中添加可选的压力调节阀(36)。所述调节阀可以由控制器(40)使用可选的压力测量和传输装置(37)来操作。

图1还示出了可选的柔性软管(35)，其允许容器(和容器中的任何颗粒材料)的精确称重，以及用于释放容器内的积聚压力的可选安全阀(60)。

可以使用诸如CPU或微型PLC(可编程逻辑控制器)的控制器(40)来控制添加系统的操作，包括对容器加压、计量到工业过程的反应器的颗粒材料的受控量、并记录容器重量信息。优选地，所述控制器是微型PLC。

还示出了支撑管道并且可选地可以支撑控制器的框架(50)。

图2示出了添加系统的一个实施方案，其包括当铰接式盖(24)打开时将颗粒材料装载到装填管嘴的漏斗(23)中的颗粒材料排空装置(70)。阀(25)控制来自漏斗的颗粒物质进入具有锥形底部(21)的容器(20)的流动。示出了容纳颗粒材料的桶(71)和在桶的顶部的可连接漏斗(72)。颗粒材料排空装置的桶被支撑在框架上并且在枢轴(73)上固定到框架(50)以允许桶排空到容器。

图3示出了添加系统的另一实施方案，其包括当铰接式盖(24)打开时将颗粒材料装载到装填管嘴的漏斗(23)中的颗粒材料排空装置(80)。阀(25)控制从漏斗进入具有锥形底部(21)的容器(20)的颗粒物质的流动。桶(81)通过固定在桶上的支架夹(83)和在漏斗(23)顶部上的铰链(88)固定到倾斜支架(82)中。添加系统还具有漏斗适配器(84)，其也通过漏斗夹具(87)连接到漏斗(23)上，所述漏斗夹具(87)也在漏斗顶部的铰链(88)处固定到漏斗上。漏斗适配器(84)具有可以在添加颗粒材料期间将漏斗适配器固定到漏斗顶部的第一橡胶垫圈或密封件(85)和将桶固定到漏斗适配器的第二橡胶垫圈或密封件(86)。

图4示出了图3的添加系统，其中漏斗适配器和桶处于能允许将颗粒材料添加到漏斗的位置。

本发明的添加系统提供许多优点。颗粒材料(例如催化剂或添加剂)可以以受控的方式添加到工业过程中，并且记录可以保存在控制器内部的闪存装置或类似技术上。这些记录可以非常容易地上传到过程的记录保存系统。该系统上的控制器可以使用数据链接连接到自动化数据库，例如Intercat AIM(添加库存管理)数据库，以便于操作者轻松访问数据。此外，添加的催化剂或添加剂的量可以设定为定期自动进行，也可以根据需要添加。在这两种情况下，每次添加量和准确时间的准确记录可以保存。这种额外的灵活性对于操作者是非常有价值的。

由于这种小添加系统的高精度，这些昂贵的催化剂和添加剂现在可以以小于0.1磅的剂量加入，这显著小于当今通常使用的1磅或5磅袋。这为工业过程提供了额外的成本节省。最后，操作者接触灰尘被最小化，从而减少EHS(环境，健康和安全)问题。

Claims (17)

1.将颗粒材料引入工业过程的添加系统，所述添加系统包括：

(a)容纳所述颗粒材料的容器，其中所述容器具有顶部和底部并且所述容器包括位于所述容器的顶部的装填管嘴，其中所述容器的尺寸容纳小于100磅的颗粒材料；

(b)称重装置；

(c)管道，包括用于将所述颗粒材料从所述容器传输到所述工业过程的第一阀和用于将第一加压气体流从加压气体源传输到所述容器的第二阀；

(d)用于控制所述添加系统操作的控制器；

(e)支撑所述管道并可选地支撑所述控制器的框架；和

(f)用于将所述颗粒材料装载到所述装填管嘴中的颗粒材料排空装置，

其中所述颗粒材料排空装置包括漏斗适配器、倾斜支架和桶；所述漏斗适配器通过漏斗夹连接到铰链上的所述装填管嘴上并且所述倾斜支架通过倾斜支架夹连接到铰链上的装填管嘴上。

2.根据权利要求1所述的添加系统，其中所述装填管嘴包括漏斗和第三阀。

3.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述装填管嘴的顶部布置铰接式或可拆卸盖。

4.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述称重装置包括一个或多个称重传感器。

5.根据权利要求4所述的添加系统，其中所述称重传感器安装在所述容器上并支撑在所述框架上。

6.根据权利要求4所述的添加系统，其中所述称重传感器安装在所述容器上并且被支撑在地面上的一个或多个支脚上。

7.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述管道包括具有柔性管子的快速断开偶联器。

8.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述控制器包括微型PLC。

9.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述第一阀是计量阀。

10.根据权利要求1或2所述的添加系统，还包括计量装置，所述计量装置与所述容器连接并且被配置为提供从所述容器传输到所述工业过程的颗粒材料数量的度量指示。

11.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述颗粒材料排空装置由所述控制器控制。

12.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述漏斗适配器包含将漏斗固定到所述装填管嘴顶部的第一密封件和将所述桶固定到所述漏斗适配器的第二密封件。

13.根据权利要求12所述的添加系统，其中所述第一密封件是橡胶垫圈。

14.根据权利要求12所述的添加系统，其中所述第二密封件是橡胶垫圈。

15.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述容器的底部是锥形的。

16.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述容器的底部是碟形端底部。

17.根据权利要求1或2所述的添加系统，其中所述工业过程是流化催化裂化过程。

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