CN100528336C - 精馏填料结构 - Google Patents

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Abstract

一种精馏填料结构，属于化工精馏技术领域，特别涉及催化精馏(或吸附精馏)塔内过程强化。它包含多个精馏填料层1，其特征在于：精馏填料层1包括互相平行放置的、由催化剂或吸附剂颗粒置于壁呈丝网状的包中所构成的呈长方体的捆包2，在相邻捆包2之间的、由两两垂直的金属波纹片3组成的规整填料4，相邻精馏填料层1的捆包排列互相垂直。两个相邻精馏填料层相连接构成一个单元，精馏塔内可层叠放置多个单元。本发明于可用于催化精馏和吸附精馏，制作简单，易于调节，控制精度高。

Description

精馏填料结构
技术领域
本发明属于化工精馏技术领域，特别涉及催化精馏(或吸附精馏)塔内过程强化。
背景技术
催化剂(或吸附剂)构件的装填方式是催化精馏与吸附精馏的关键技术之一。
美国专利USP 4,443,559公开了一种用于催化精馏的催化剂装填结构，它将粒状催化剂置于带网眼的包装物(如聚酯、尼龙丝等的编织物，铝、不锈钢等材料的丝网等)中形成催化剂捆包。这种催化剂捆包又与弹性构件卷起相连形成具有精馏和催化复合功能的应用较广的催化剂构件。这种装填结构的缺点是塔内汽液分布不均匀，影响精馏与反应的耦合，并有显著的放大效应。
申请号为92222666.0和92103803.8的中国专利公开了一种用于催化精馏的催化剂装填结构，是由波纹状外壳和催化剂组合成的结构，波纹状外壳是用多孔或网状惰性材料制成波纹状面；窄侧面；下底面和上顶面构成，波纹状外壳内装有催化剂，组合成高效催化精馏填料元件，由多个厚度均一的高效催化精馏填料装填在塔内形成高效催化精馏填料层，在同一层上的填料元件既要垂直排列，又要使相邻两填料元件上的波纹倾斜方向相反，在波纹状面之间形成一系列相互交叉的三角形流道，同时填料元件上波纹的方向与塔之从轴呈倾角β，组成盘外径与塔内相近的高效催化精馏层，相邻两层中元件的波纹面的排列方向构成90°。在使用时，将催化剂颗粒放入金属波纹丝网与平板丝网的夹层或两片波纹丝网的夹层中，组成一个封闭的催化剂构件。这种装填方式虽然利用了规整填料的分离能力，但缺点是制作复杂、精馏区与反应区所占比例不易调节。
上述的两种装填方式，都不适用于吸附精馏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化剂(或吸附剂)捆包制作简单，精馏区与反应(吸附)区所占比例易调，既适用于催化精馏，又可用于吸附精馏的精馏填料结构。
本发明包含多个精馏填料层1，其特征在于：精馏填料层1包括互相平行放置的、由催化剂或吸附剂颗粒置于壁呈丝网状的包中所构成的呈长方体的捆包2，在相邻捆包2之间的、由两两垂直的金属波纹片3组成的规整填料4，相邻精馏填料层1的捆包排列互相垂直。
两个相邻精馏填料层相连接构成一个单元，精馏塔内可层叠放置多个单元。
丝网的材质可以是聚酯、尼龙、铝或不锈钢等。
捆包2内部区域为反应区(或吸附区)，由金属波纹片3组成的规整填料4的区域为精馏区。
由于长方体形的捆包结构表面平滑，在制作时相对波纹结构要简单得多，因而容易实现。长方体形捆包的另一个优点是体积更容易控制，在调整精馏区与反应(吸附)区比例时，操作起来更方便，精度也更高。
本发明所述的精馏填料结构除可用于催化精馏外，还可应用于吸附精馏，相对于申请号为92222666.0和92103803.8的中国专利，结构的应用范围得到扩大。
附图说明
附图1，精馏填料层1的俯视图；
附图2，上层精馏填料层1的俯视图；
附图3，下层精馏填料层1的俯视图；
具体实施方式
所给出的具体实施方式为本发明的优选实施例，但在实际应用中应不限于所给出的实施例。
实施例1
以脱除丁二烯后的蒸汽裂解制乙烯过程的副产物混合碳四为原料，异丁烯直接水合催化精馏生产叔丁醇为例。精馏填料层1包括互相平行放置的、由催化剂颗粒置于金属丝网材料制作的包中构成的呈长方体的催化剂捆包2，在相邻捆包2之间、由两两垂直的金属波纹片3组成的规整填料4。所用的催化剂是粒度为0.3～1.2mm的强酸性离子交换树脂。金属丝网材料也可以由聚酯或尼龙制作的丝网材料代替。在碳四中，异丁烯含量为25.52wt％，水中加入表面活性剂，加入量为0.1wt％。
催化精馏塔由三段组成(从上往下)：精馏段(0.6m)、反应段(1.0m)、提馏段(0.6m)。反应段内装填本发明提出的精馏填料结构，共使用了六个精馏填料层1，由上至下每两个相邻精馏填料层1构成一个填料单元(共有三个单元)，上下两个相邻精馏填料层1的捆抱2排列互相垂直成90°直角；金属波纹片3方向也互相垂直。水由反应段顶部加入，含异丁烯的碳四混合物由反应段底部加入。操作压力为0.7MPa，回流比为1.0-3.0之间。塔顶温度50-60℃，塔釜温度130-150℃，异丁烯的转化率大于10％。
实验结果说明，本发明提出的精馏填料结构可以用于催化精馏过程强化。
实施例2
以分离乙醇和水的混合物为例。混合物中乙醇的含量为58.72wt％，水的含量为41.28wt％，由塔釜加入。吸附精馏塔内装填本发明提出的精馏填料结构，填料层由多个本发明所提出的精馏填料层1构成，高度2.2m。其中，精馏填料层1包括互相平行放置的、由粒度为4～6mm的
Figure C20071006294800051
分子筛颗粒置于金属丝网材料制作的包中构成的呈长方体的吸附剂捆包2，在相邻捆包2之间、由两两垂直的金属波纹片3组成的规整填料4。金属丝网材料也可以由聚酯或尼龙制作的丝网材料代替。
操作压力为常压，回流比为1.0-3.0之间。塔顶温度80～85℃，塔釜温度80～90℃，塔顶乙醇的含量为96.36wt％，水的含量为3.64wt％。
实验结果说明，本发明提出的精馏填料结构也可以用于吸附精馏过程强化。
在上述实施例1和实施例2中，由于使用呈长方体的捆包2，使操作简化，提高了捆包效率；在调整精馏区与反应(吸附)区比例时，直接调整长方体捆包2的宽度即可实现，相对现有技术中使用波纹结构的捆包来说，操作简单，体积易于控制，能够提高控制精度。

Claims (2)

1.一种精馏填料结构，包含两个或多个精馏填料层(1)，其特征在于：精馏填料层(1)包括互相平行放置的、由催化剂或吸附剂颗粒置于壁呈丝网状的包中所构成的呈长方体的捆包(2)，在相邻捆包(2)之间的、由两两垂直的金属波纹片(3)组成的规整填料(4)，相邻精馏填料层(1)间的捆包(2)的排列互相垂直，相邻精馏填料层(1)间的金属波纹片(3)的排列互相垂直。
2.根据权利要求1所述的精馏填料结构，其特征在于：两个相临精馏填料层(1)连接成一个单元，精馏塔内层叠放置两个或多个单元。
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