CN1022382C - 催化蒸馏新型设备 - Google Patents

Abstract

本发明作为一种催化蒸馏装置，其特征是反应段分成若干个床层，两个床层间设一分馏塔盘。催化剂不是用常规法的网状材料包装成小包后装填于塔中，而是以散装的形式直接填于反应段的催化剂床层中，催化剂可由装入口直接装入，用过的催化剂可从卸出口直接卸出。操作简易，提高效率，克服需工人进入塔中装填或卸出催化剂小包的麻烦。由于反应物直接与催化剂接触，有利于反应的进行，提高了催化剂的效率。

Description

本发明属于化学工业的催化蒸馏工艺的新型设备。

人们已知，催化蒸馏装置是一催化反应与分离两个过程在同一个设备中同时进行的装置，简化了流程，并基于反应物与生成物沸点不同，在反应进行的同时，使生成物与反应物分离，以破坏反应的平衡，使反应完全。由于反应热被物料汽化所吸收，不仅可以使反应热得到利用，且可使反应在恒定温度下进行，不须帮助的取热设备。

为使反应与分离能同时进行，使向上流动的汽相与向下流动的液相能够同时穿过催化蒸馏塔中部的反应段，在已发表的专利文献中，有的把催化剂置于板式塔盘的降液管中，作为一个附带的反应床，如U.S.pat.3.634.534，其催化剂装填受到限制;有的把催化剂包装于不锈钢丝网中，如U.S.pat.4.471.154，做成若干个方形构件，也有的做成其他形状的构件，分布在蒸馏塔板上，使反应物滚过塔盘时，扩散进入到催化剂网袋中，在催化剂作用下进行反应;还有的如U.S.pat.4.215.011用玻璃丝布，外加不锈钢丝网包成的小包，置于反应段中，小包之间留有空隙，使汽液两相能对流穿过反应段。上述各种结构型式，结构复杂，成本高，新催化剂的装填及用过的催化剂的卸出都十分烦杂，需工人进入塔中进行操作。由于催化剂包装于小包中，反应物要经扩散过程，扩散到小包内进行反应;生成物也要经扩散过程由小包中扩散出来，影响反应的进行。

本发明克服了上述的缺点，催化剂不用任何特殊的包装，而直接装入反应段的催化剂床层中，像一般固定床反应器一样，催化剂可由床层上面的装入口直接装入反应器床层中;用过的催化剂由床层下面的卸出口直接放出，使催化剂的装填操作大为简化。由于没有任何包装，因此反应物不须扩散穿过包装袋，而直接与催化剂接触，对反应十分有利。这样，一可以节省投资：二可以简化操作，省时省力。

本发明的催化蒸馏装置结构如图1所示。整个装置分三段，上段为精馏段（2），下段为提馏段（4），中部为反应段（3）。反应段分为若干个床层，两个床层间设一个分离塔盘（10）。精馏段和提馏段的塔盘数目、床层数目以及每个催化剂床层中催化剂的装填量，是根据对反应转化率及对产品纯度和产量的要求确定的。液相物料由塔顶向下流动至精馏段最后一个塔盘，经降液管（5）及液封槽（6）流入催化剂床层顶部（7），然后靠重力向下流动穿过催化剂床层（8），由催化剂底部的支撑花板（9）上的金属或非金属（根据需要可设不锈钢丝）栏网流出，进入其下面的分馏塔盘。当液体物料穿过催化剂床层时，进行反应并放出反应热。反应在沸点温度下进行，反应热使部分物料汽化，以保持反应温度恒定，并起到分馏作用，使产 物与反应物因沸点不同而分离，从而破坏反应的平衡关系，提高转化率。在催化剂床层中吸收反应热而汽化的汽相部分，其量与转化率有关，并与液相一起向下或向上鼓泡而流出反应床层。由催化剂床层（8）底部向下流动的液相部分，流入到下一个分馏塔盘（10）上，在塔盘上与下一个床层汽升管（11）上来的蒸汽进行传热、传质、塔盘（10）的汽相部分经上一个催化剂床层的汽升管（11）进入上一个塔盘，此塔盘的液相部分，经由降液管（5）与液封槽（6）流入下一个床层继续进行反应，如此交替连续进行反应与分馏过程，直到反应终了，达到要求的转化率为止。

反应原料进入催化蒸馏塔后，在反应段经过数次反应-蒸馏过程后，其低沸点产物经蒸馏段，由塔顶管线（12），冷凝器（13），进入回流罐（14）后，其一部分经由管线（15）回流至塔顶，另一部分作为低沸点产品经管线（16）出装置。高沸点产品经提馏段由塔底经管线（17），进入再沸器（18），汽化后经管线（21）返回塔底，塔底产物经冷却器（19），管线（20）出装置。

根据需要，可在每一个催化剂床层的上、下部位设催化剂装卸口各一个（22）、（23），用于装卸催化剂;也可在每个床层之间设一个或几个连通管如图2所示，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。每个催化剂床层的顶部和底部最好都加设不锈钢丝网。设计上可根据塔径大小、催化剂的装卸型式、物料分布均匀的原则，设一个或几个汽升管（11），各床层上部也可增加一个手孔，用以观察、平整催化剂的顶面，如图2所示。汽升管的上部应有一个高出催化剂顶的堰（24），使催化剂顶面保持一定的液层高度，以使液相物料能均匀的分布向下流过床层，堰高一般为30-100mm最好。

蒸馏塔的提馏段（4）与精馏段（2）的塔体，可采用一般设计所采用的材料，中部反应段（3）的塔体，可视需要采用不锈钢、合金钢或碳钢加衬里，以防止腐蚀。

前述的发明目的已达到。本发明可用于由C₄馏份中的异丁烯与甲醇作用合成MTBE反应，有机酸与醇的脂化反应，烯烃的水合反应，链烃或芳烃的烷基化反应，以及其他的可逆平衡反应。它可以提高转化率，简化流程。可以调节反应压力，以改变物料的泡点范围，并使反应在物料的泡点温度下进行。

如C₄馏份中异丁烯与甲醇反应合成MTBE：

使用本发明    CR&L    CO.

反应压力（MPa）    0.6-1.2    0.7

反应温度（℃）    50-90    70

反应空速（h^-1） 1-20

转化率（%）    90-99.5    96.2

Claims (6)

1、一种催化蒸馏设备，其上部为精馏段，中部为反应段，下部为提馏段，其特征是：

a.中部反应段至少设两个具有汽升管的重叠放置的催化剂床层；

b.中部反应段的每个催化剂床层中的汽升管的顶部高于催化剂床层的上表面，作为维持在催化剂表面上有一定高度的液层和防上液相物料进入汽升管中的堰；

c.中部反应段的每对相邻的催化剂床层间至少设一块分馏塔盘或一段分馏填料。

2、按权利要求1所述的设备，其特征是催化剂床层的上部设有催化剂拦网，底部设有催化剂支撑板，并在催化剂支撑板上铺有丝网，催化剂分别散装在反应段中的每个催化剂床层的上拦网与铺有丝网的支撑板之间。

3、按权利要求1所述的设备，其特征是每个催化剂床层的上部设有催化剂装入口，底部设有催化剂卸出口。

4、按权利要求1所述的设备，其特征是相邻催化剂床层间的分馏塔盘设有使液相物料能流入催化剂床层上面的液层中的降液管及设在降液管下面的液封槽。

5、按权利要求1所述的设备，其特征是相邻催化剂床层间可以设有催化剂连通管，在最上面的催化剂床层设有催化剂装入口，在最下面的催化剂床层设有催化剂卸出口。

6、按权利要求5所述的设备，其特征是反应段每一个催化剂床层的上部设有用于平整催化剂的手孔。

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