CN103721666A - 一种具有较低压降的催化精馏填料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有较低压降的催化精馏填料，填料层内有两种组件A、组件B。组件A是填料片外包裹丝网、内填充催化剂，并将丝网缝合起来。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。组件A与组件B交错放置，形成本发明的高效催化精馏填料。根据填料片的强度性能不同，当填料盘的强度不足以满足工业生产要求时可在组件A上方放置组件C以增强填料盘的强度。气液反复在组件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A组件的高度及所含填料片的型号来控制。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
本发明是一种具有较低压降的催化精馏填料，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。填料作为催化精馏塔内的重要塔内件，其结构直接影响了分离过程的效率。催化精馏填料在保证塔内气液相充分混合接触的同时，还需要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，以增大反应表面积，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。US4242530中，Chemical Research&Licensing Company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，但其传质性能欠佳。中国专利101219400，天津大学开发一种催化剂网盒，在丝网和平板制成的带有防溢流挡板的封闭式网盒内装填催化剂，催化剂分布不均，传质性能欠佳。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，催化剂磨损较为严重。
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：
本发明的一种具有较低压降的催化精馏填料，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是填料片外包裹丝网、内填充催化剂，并将丝网缝合起来；组件B是规整填料片，可为开窗导流填料片、金属丝网填料、丝网波纹填料、刺孔波纹填料、孔板波纹填料片、压延孔板波纹填料片或蜂窝填料片的规整填料片。
组件A的高度与组件B的高度比值范围为1:5至1:1，组件B与填料盘等高。
组件A的高度可依据具体催化剂装填量的不同进行调节；当填料盘的强度不足以满足工业生产要求时，在组件A上方放置一定高度的组件C。组件C为填料片，用以增强填料盘的强度。组件A与组件C的总高度与组件B等高。
当塔内反应段放置多层填料盘时，上下填料盘旋转15°至90°安装。
在两盘催化精馏填料盘之间放置0～2m高度的普通规整填料进行气液两相的再分布；填料装填时上下层填料盘是相同的或可以不同的。
本发明专利的优点有：
1.组件A中的规整填料片能加强气液传质过程，增强气液的扰动，可减少催化剂用量。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依据实际反应需求，在设计时可以调整高度，从而调整催化剂装填量，优化气液流动及传质过程。
3.两种组件合理放置，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是本发明填料增设组件C的示意图；
图4是本发明填料内液体流向示意图；
图5是本发明填料内气体流向示意图；
其中,1-丝网，2-催化剂颗粒，3-规整填料片，4-用于增加填料盘强度的规整填料片。
具体实施方式
结合图1-图5对本发明说明：
图1是本发明填料的俯视图。图2是本发明填料的侧视图。当工业要求的催化剂装填量较小，即组件A的高度较低时，要在组件A上增设适当高度组件C，图3即是增设组件C（加强填料片）情况下的填料片示意图。如图4所示，液相自上一层填料片向下流，液相在组件B及组件A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A的规整填料，同时组件A中部分液相也透过丝网进入组件B的填料片中。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5亦然，气相在组件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。
本发明的具有较低压降的催化精馏填料，采用催化剂与规整填料相结合的组装方式，规整填料外包丝网，内充催化剂，丝网既能防止催化剂外露，也能起到良好的液体润湿作用；填料片增强了气液的传质过程。
具有较低压降的催化精馏填料，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、组件B，组件B是规整填料片，可为开窗导流填料片、金属丝网填料、丝网波纹填料、刺孔波纹填料、孔板波纹填料片、压延孔板波纹填料片或蜂窝填料片的规整填料片。组件A是填料片外包裹丝网、内填充催化剂，并将丝网缝合起来。组件C是一定高度的填料片，用以增强填料盘的强度。
本发明的填料的放置结构为：组件A与组件B交错放置，形成高效催化精馏填料；其中组件B的高度与填料盘等高；根据工业生产需要的催化剂装填量，组件A的高度与组件B的高度比值范围为1:5至1:1，根据填料片的强度性能不同，当填料盘的强度不足以满足工业生产要求时可在组件A上放置一定高度组件C。由于组件A的高度低于传统模块化的催化精馏规整填料高度，该催化精馏填料的压降可大幅降低。
一层填料盘内填料片总数为5-200片，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。另外，为了保证塔内气液两相的均匀分布，在两盘催化精馏填料盘之间可以放置0～2m高度的普通规整填料对塔内气液两相进行再分布。
实施例1：
在氯硅烷反歧化反应精馏装置中，二氯二氢硅与四氯化硅发生反歧化反应生成三氯氢硅，填料采用开窗导流填料与金属压延孔板波纹填料。塔内反应段设催化精馏填料9盘，上部4盘填料盘，一层填料盘内组件A中填料片16片，组件B中填料片24片，共40片填料片，每一个组件A内有2片填料片，每一个组件B内有3片填料片，其中组件A的高度与组件B的高度比值为4:5。下部5盘填料盘，一层填料盘内组件A中填料片20片，组件B中填料片20片，共40片填料片，每一个组件A内有2片填料片，每一个组件B内有2片填料片，其中组件A的高度与组件B的高度比值为4:5。塔径DN900，上下层填料盘旋转90°安装。由于塔内流体分布情况良好，反应段内不再设用于重新分布气液相的普通规整填料。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，塔内总压降降低26%，塔顶采出中三氯氢硅质量分数增加9%-15%，二氯二氢硅转化率增加8%，塔釜采出二氯二氢硅质量分数减少13～20%。
实施例2：
在FCC汽油选择性加氢脱硫反应精馏装置中，二烯烃选择性加氢生成单烯烃，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24片，共48片填料片，每一个组件A与组件B内各有3片填料片，其中组件A与组件C的高度与组件B的高度比例均为1:1，塔径DN600，上下填料旋转60°。为使反应段内气液分布更加均匀，在反应段的中部设高度为2m的普通规整填料，对塔内气液两相进行再分布。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，催化剂使用量降低20%，塔内总压降降低23%，脱硫率增加9.5%，催化剂寿命增加16%，辛烷值损失减少10～20%。
实施例3：
在轻汽油醚化催化精馏装置中，异戊烯（2M1B和2M2B）与甲醇反应生成甲基叔戊基醚，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20片，共60片填料片，每一个组件A与组件B内各有2片填料片，其中组件A与组件B的高度比值为1:5，塔径DN1100，上下填料旋转15°。为了满足实际生产时的强度要求，需在组件A上增设组件C以增加填料盘的强度，组件C与组件B的高度比值为4:5。为使反应段内气液分布更加均匀，在反应段的中部设高度为45cm的普通规整填料，对塔内气液两相进行再分布。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，塔内总压降降低11%，总的C5活性烯烃转化率增加10%，最优回流比下降16%。
Claims (6)
1.一种具有较低压降的催化精馏填料，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是填料片外包裹丝网、内填充催化剂，并将丝网缝合起来；组件B是规整填料片，可为开窗导流填料片、金属丝网填料、丝网波纹填料、刺孔波纹填料、孔板波纹填料片、压延孔板波纹填料片或蜂窝填料片的规整填料片。
2.如权利要求1所述的填料，其特征是在组件A上方放置组件C；组件C为填料片，用以增强填料盘的强度。
3.如权利要求2所述的填料，其特征是组件A的高度与组件B的高度比值范围为1:5至1:1，组件B与填料盘等高。
4.如权利要求2所述的填料，其特征是组件A与组件C的总高度与组件B等高。
5.如权利要求1或2所述的填料，其特征是塔内反应段放置多层填料盘时，上下填料盘旋转15°至90°安装。
6.如权利要求5所述的填料，其特征是在两盘催化精馏填料盘之间放置0～2m高度的普通规整填料进行气液两相的再分布。
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| GR01 | Patent grant |