CN102166422A - 新型催化蒸馏设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型催化蒸馏设备，上部为精馏段，中部为反应段，下部为提馏段，其特征在于包括以下部分：反应段由8个或8个以上重叠的催化剂床层组成；每个催化剂床层上部都设置有分馏塔盘，分馏塔盘中部设置有降液管，降液管下端安装有液封槽，液封槽下和催化剂床层之间设置有液体分布器，催化剂床层两边设置有气升管；催化剂床层上部依次为催化剂层、惰性填料层、丝网、不锈钢多孔筛板和催化剂支撑架，竖直方向上设置有催化剂床层壁。与现有技术相比，本发明的有益效果在于简化了装置流程、设备构造简单易于加工制造，惰性填料及催化剂支撑部件的特殊安装方式减少了催化剂泄露损失，减少了设备腐蚀，同时提高了产品纯度。

Description

新型催化蒸馏设备

技术领域

本发明涉及一种新型催化蒸馏设备，属于化工设备领域。

背景技术

催化蒸馏装置是一种基于放热反应的反应物与生成物沸点不同，将催化反应与分离两个过程耦合集中在同一设备中进行的装置。在反应进行的同时，充分利用反应放热使反应物与生成物分离，以破坏反应的平衡，使反应完全，进而达到更高的反应转化率。因此，简化了过程流程，投资省、能耗低。

现有专利中，CN1042664提供了一种催化蒸馏设备，反应床层中催化剂以散装形式装填，与捆包形式装填的催化剂反应床层相比，具有装卸方便、费用低的优点。但催化剂床层下部的丝网边缘与反应床层壁及支撑板之间很容易形成缝隙，粒度较小的催化剂泄露到催化蒸馏塔塔釜，既造成催化剂损失，同时酸性催化剂又对设备造成腐蚀，还会使塔釜产品分解，造成产品纯度下降。

专利CN1386560提供了一种反应蒸馏设备，其反应段除了包括降液管、溢流堰和受液盘外，在分离塔盘上还设有汽升管，汽升管底部与受液盘之间是封闭的，所述的汽升管与汽升管之间、汽升管与降液管、溢流堰或塔体之间围成的自由空间是催化剂装填区。该专利提供的催化蒸馏设备其反应床层虽以散装形式装填催化剂，但由于汽升管的数量依据塔的汽液相负荷而定，因此，每一层反应段可能有多个催化剂区水平放置，导致设备制造复杂，催化剂装卸不便等缺点，在实施上存在一定难度。

专利CN1117959(轻烃与脂肪醇的醚化反应方法和设备)，提供了一种催化蒸馏设备，催化蒸馏塔由两个连通的塔组成，其中每个塔中部均有一包括催化剂反应床层的反应段，该专利提供的催化蒸馏装置流程较长，设备制造复杂。

专利CN1281744(分馏反应塔板型催化蒸馏装置)，公开了一种催化蒸馏装置，其特点是反应段由一个或若干个分馏反应塔板构成，每个分馏反应塔板分为两个区域，上为分馏区，下为反应区，反应区顶端有液相反应物料进口，中间为倒漏斗状液相反应物料导管，下部是扩大的催化剂床层，该专利提供的催化蒸馏设备创新点在于反应床层上部的液体分布器型式，催化剂床层底部仅设有催化剂支撑板，易造成催化剂泄露。

发明内容

根据现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型催化蒸馏设备，易于催化剂装卸，有效防止每一个催化剂床层的催化剂泄露，提高产品纯度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种新型催化蒸馏设备，上部为精馏段，中部为反应段，下部为提馏段，其特征在于包括以下部分：

反应段由8个或8个以上重叠的催化剂床层组成；

每个催化剂床层上部都设置有分馏塔盘，分馏塔盘中部设置有降液管，降液管下端安装有液封槽，液封槽下和催化剂床层之间设置有液体分布器，催化剂床层两边设置有气升管；

催化剂床层上液体分布器下依次为催化剂层、惰性填料层、丝网、不锈钢多孔筛板和催化剂支撑架，竖直方向上在催化剂床层的四周设置有催化剂床层壁。

所述的催化剂床层下部的丝网、不锈钢多孔筛板和催化剂支撑架与催化剂床层壁之间存在缝隙，缝隙内设置有石棉绳，缝隙上端安装有不锈钢压板。

所述的催化剂床层上部的催化剂层上端开设有通孔，下端设置有催化剂卸出口。

每个催化剂床层之间可以设一个或几个连通管，将催化剂从上面的床层装入口装入，使用后从最下面的一个卸出口卸出。

所述的通孔为一个或多个，通孔可以为人孔或手孔。

所述的丝网的目数为20-200目。其中优选40-120目，丝网的数目可以为多层，最好不少于3层。

所述的惰性填料层直径小于5mm，厚度为60-150mm，填料为石英砂或瓷球。

液体分布器可以采用带有筛孔的筛板，也可以采用既带有筛孔又带有一定高度筛管的筛板，或者工业上可以使用的任意一种形式的液体分布器。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的有益效果在于简化了装置流程、设备构造简单易于加工制造，惰性填料及催化剂支撑部件的特殊安装方式减少了催化剂泄露损失，减少了设备腐蚀，同时提高了产品纯度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为催化剂床层的结构示意图；

图中：1为精馏段；2为反应段；3为提馏段；4为分馏塔盘；5为降液管；6为液封槽；7为液体分布器；8为催化剂床层；9为气升管；10为通孔；11为催化剂卸出口；12为催化剂支撑架；13为不锈钢多孔筛板；14为丝网；15为惰性填料层；16为不锈钢压板；17为石棉绳；18为催化剂层；19为催化剂床层壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1-2所示，本发明上部为精馏段1，中部为反应段2，下部为提馏段3，反应段2由8个或8个以上重叠的催化剂床层8组成；每个催化剂床层8上部都设置有分馏塔盘4，分馏塔盘4中部设置有降液管5，降液管5下端安装有液封槽6，液封槽6下和催化剂床层8之间设置有液体分布器7，催化剂床层两边设置有气升管9；催化剂床层8上部依次为催化剂层18、惰性填料层15、丝网14、不锈钢多孔筛板13和催化剂支撑架12，竖直方向上在催化剂床层8的四周设置有催化剂床层壁19。

丝网14、不锈钢多孔筛板13和催化剂支撑架12与催化剂床层壁19之间存在缝隙，缝隙内设置有石棉绳17，缝隙上端安装有不锈钢压板16。

催化剂床层8上部的催化剂层18上端开设有通孔10，下端设置有催化剂卸出口11。

通孔10为一个或多个，通孔10可以为人孔或手孔。

丝网4的目数为20-200目。

惰性填料层15直径小于5mm，厚度为60-150mm，填料为石英砂或瓷球。

精馏段1和提馏段3的塔盘数目、床层数目以及每个催化剂床层催化剂的装填量，是根据反应转化率、产品纯度及产量的要求而定的。液相物料由塔顶向下流动至精馏段1最后一个塔盘，经降液管5和液封槽6，溢流至催化剂床层8上方的液体分布器7，液相物料经液体分布器7均匀分布后流入催化剂床层8，在此物料进行反应并放出反应热。反应在泡点温度下进行，反应热使部分物料汽化，汽化的物料吸热使反应温度保持恒定，汽化物料与液相一起向下或向上鼓泡而流出催化剂床层8，向下流动的物料经过铺有惰性填料层15，后到丝网14和不锈钢多孔筛板13及催化剂支撑板12后流入下一个分馏塔盘4上，在此与下一个床层汽升管9上来的汽相进行传质传热，分馏塔盘4上汽液交换后的汽相经上一个床层的汽升管9进入上一个分馏塔盘4，分馏塔盘4上汽液交换后的液相继续向下流动，并流入下一个床层继续反应，如此交替连续进行反应与分馏过程，直至达到要求的反应转化率为止。

反应物料进入催化蒸馏塔后，在反应段经数次反应与蒸馏过程后，其低沸点产物进入精馏段1，精馏分离后低沸点产品由塔顶馏出，一部分作为塔顶回流，一部分出催化蒸馏装置；高沸点产物进入提馏段3，部分轻质物料被提馏，高沸点产品由塔底出催化蒸馏装置。

某混合碳四馏分中异丁烯与甲醇反应合成MTBE，其反应条件及产品纯度数据见表1(与专利CN1042664中数据对比)。

表1、为反应条件及监测数据

Claims (6)

1.一种新型催化蒸馏设备，上部为精馏段(1)，中部为反应段(2)，下部为提馏段(3)，其特征在于包括以下部分：

反应段(2)由8个或8个以上重叠的催化剂床层(8)组成；

每个催化剂床层(8)上部都设置有分馏塔盘(4)，分馏塔盘(4)中部设置有降液管(5)，降液管(5)下端安装有液封槽(6)，液封槽(6)下和催化剂床层(8)之间设置有液体分布器(7)，催化剂床层两边设置有气升管(9)；

催化剂床层(8)上液体分布器(7)下依次为催化剂层(18)、惰性填料层(15)、丝网(14)、不锈钢多孔筛板(13)和催化剂支撑架(12)，竖直方向上在催化剂床层(8)的四周设置有催化剂床层壁(19)。

2.根据权利要求1所述的新型催化蒸馏设备，其特征在于所述的催化剂床层(8)下部的丝网(14)、不锈钢多孔筛板(13)和催化剂支撑架(12)与催化剂床层壁(19)之间存在缝隙，缝隙内设置有石棉绳(17)，缝隙上端安装有不锈钢压板(16)。

3.根据权利要求1所述的新型催化蒸馏设备，其特征在于所述的催化剂床层(8)上部的催化剂层(18)上端开设有通孔(10)，下端设置有催化剂卸出口(11)。

4.根据权利要求3所述的新型催化蒸馏设备，其特征在于所述的通孔(10)为一个或多个，通孔(10)可以为人孔或手孔。

5.根据权利要求1所述的新型催化蒸馏设备，其特征在于所述的丝网(4)的目数为20-200目。

6.根据权利要求1所述的新型催化蒸馏设备，其特征在于所述的惰性填料层(15)直径小于5mm，厚度为60-150mm，填料为石英砂或瓷球。

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