CN102824890B - 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 (1)
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，每层填料层内填料片总数为5-100片；组件A是开窗导流填料片外包裹丝网、内填充催化剂，开窗导流填料片外包裹的丝网目数小于400目；丝网为金属、非金属或合成材料；组件B是规整填料片；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、压延孔板波纹填料或蜂窝填料的规整填料；当精馏填料塔径超过800mm时，填料盘分块安装；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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