CN102824890A - 一种具有交替流动结构的催化精馏填料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有交替流动结构的催化精馏填料,填料层内有两种组件A、B,组件A是将开窗导流填料的填料片组装在一起,外面包裹一层丝网,内填充催化剂,将丝网缝合起来。组件B是规整填料,可为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料,与组件A分别交替、竖直放置,形成本发明的高效催化精馏填料。开窗导流填料的窗口能增大气液传质过程,气液反复在窗口和填料片之间交替流动,使催化剂用量减少,反应物与催化剂的接触时间可通过调整催化剂的量来控制。组件A与组件B交替放置,使反应物与生成物不断被分离至塔顶和塔底,推动反应的进行。
Description
技术领域
一种具有交替流动结构的催化精馏填料,属于化工行业催化精馏技术范畴,特别涉及催化精馏塔塔内的过程优化与强化。
背景技术
催化精馏过程既有反应,又有分离,所以塔内填料必须同时具备催化功能和气液传质功能,原料在塔内经催化反应后的生成物被分离,推动反应继续进行。催化精馏塔的填料结构直接影响了过程的效率,需要填料在保证塔内气液相充分混合接触的同时,使反应物与催化剂的接触时间区间范围大且可控。工业上普遍使用小颗粒的树脂催化剂,增大反应表面积,而催化剂粒度较小时,直接放置在塔内会增大塔内压降甚至堵塞填料层。由于技术限制,树脂催化剂也不易制成其他形状,大多属于球形或椭球形。因此,怎样促进塔内气液传质、使反应物与催化剂接触时间可控、减小塔内压降等问题成为研究高效催化精馏填料的重要因素。
为了强化催化精馏过程,中外学者研发了许多催化精馏装置。US3634534中,Chevron Research Company将催化剂装填在板式塔降液管处,催化剂的多少将决定反应物与催化剂的平均接触时间。US4242530中,Chemical Research & LicensingCompany开发的催化精馏结构,将催化剂放置在纤维袋中,将纤维袋缝合并卷曲,将其装填于催化精馏塔中。中国专利88109705.5,齐鲁石油化工公司研究院开发的催化精馏装置,将催化剂以散装形式直接填于反应段的催化剂床层中。
本实验室(化学工程联合国家重点实验室,天津大学分室)提出的“开窗导流式规整填料片及填料(申请号:200810151274.5)”,具有高分离效果、低压降的优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效的催化精馏填料,强化催化精馏过程,使催化精馏塔的分离效率高,塔内压降低。
本发明是这样实现的:
一种具有交替流动结构的催化精馏填料,填料层内有两种组件A、B,组件A是将开窗导流填料的填料片组装在一起,外面包裹一层丝网,内填充催化剂,将丝网缝合起来。
组件B是规整填料,可为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料,与组件A分别交替、垂直放置,形成本发明的高效催化精馏填料。
一层填料盘内填料片总数为5-100片,丝网目数小于400目,丝网材质可为金属、非金属、合成材料等。塔内放置多层填料盘时,上下填料盘旋转15°至90°安装。当塔径超过800mm时,填料盘也可以分块安装。
本发明专利的优点有:
1.开窗导流填料的窗口能增大气液传质过程,气液反复在窗口和填料片之间交替流动,使催化剂用量减少,反应物与催化剂的接触时间可通过调整催化剂的量来控制。
2.组件A与组件B交替放置,使反应物与生成物不断被分离至塔顶和塔底,推动反应的进行。
附图说明
图1是本发明填料的俯视图;
图2是本发明填料的侧视图;
图3是液体流向示意图;
图4是气体流向示意图;
其中1-塔壁,2-规整填料,3-丝网,4-催化剂颗粒,5-开窗导流填料,6-组件A,7-组件B,8-箍紧片。
具体实施方式
高效催化精馏填料,采用开窗导流填料与规整填料结合,开窗导流填料外包丝网,内装催化剂,丝网既能防止催化剂外露,也能起到良好的液体润湿作用。
结合图1-图4对本发明说明:
图1是本发明填料的俯视图,将组件A、B分别填充在填料塔内,用箍紧片8将各填料片箍紧并固定。图2是本发明填料的侧视图,此时为一层填料。如图3所示,液相从组件A与组件B的填料向下流,液相在组件A的开窗导流填料内部反复流动,部分液相透过润湿性能较好的丝网进入组件B的规整填料,同时组件B的规整填料中部分液相也透过丝网进入组件A的开窗导流填料。液相在两种组件中交替流动,促进了反应的进行和物系的分离。同理图4亦然,气相在组件A与组件B中交替上升,与液相传质,最终塔顶收获轻相,塔底收获重相。
以下结合具体实施例进一步说明:
具体实施例1:
在MTBE(甲基叔丁基醚)装置的原料预处理中,对C4、C5进行催化加氢,填料采用开窗导流填料与金属压延孔板波纹填料,一层填料盘内填料片各15片,共30片填料片,每一个组件A与组件B内有3片填料片,丝网采用不锈钢材质,目数为18目,塔径DN600,上下填料旋转15°。使用本发明催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比,实验表明,丁二烯体积分数减少30%以上,二甲醚体积分数减少9%-15%,其他杂质减少5%-23%,2-丁烯增加28%以上。
具体实施例2:
在生产MTBE(甲基叔丁基醚)装置中,填料采用开窗导流填料与金属孔板波纹填料,一层填料盘内填料片各12片,共24片填料片,每一个组件A与组件B内有2片填料片,丝网采用不锈钢材质,目数为35目,塔径DN600,上下填料旋转90°。使用本发明催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比,甲醇含量减少12.8%,C4混合物减少21.0%,C5混合物减少27.7%,其他杂质减少10.3%-46.9%,MTBE含量提高1.61个百分点。
具体实施例3:
在乙酸甲酯水解过程中,填料采用开窗导流填料与蜂窝填料,一层填料片内填料片各50片,共100片填料片,每一个组件A与组件B内有2片填料片,丝网采用尼龙,目数为60目,塔径DN1200,上下填料旋转60°,填料盘分块安装。使用本发明催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比,乙酸甲酯水解率提高5.3%-10.9%,产物收率提高约9%。
Claims (7)
1.一种具有交替流动结构的催化精馏填料,其特征是在每层填料层内交替排列垂直放置两种不同结构的组件A和组件B,组件A是开窗导流填料片外包裹丝网、内填充催化剂,组件B是规整填料片。
2.如权利要求1所述的填料,其特征是开窗导流填料片外包裹的丝网目数小于400目。
3.如权利要求1或2所述的填料,其特征是所述的丝网为金属、非金属或合成材料。
4.如权利要求1所述的填料,其特征是组件B的规整填料为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料。
5.如权利要求1所述的填料,其特征是每层填料层内填料片总数为5-100片。
6.如权利要求1所述的填料,其特征是当精馏填料塔径超过800mm时,填料盘分块安装。
7.如权利要求1或6所述的填料,其特征是精馏填料塔内放置多层或多块填料时,上下填料盘旋转15°至90°角度。
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