CN1074680C

CN1074680C - 管壳式催化蒸馏设备

Info

Publication number: CN1074680C
Application number: CN98110352A
Authority: CN
Inventors: 王进善; 郝兴仁; 高步良; 于在群; 王伟
Original assignee: Qilu Petrochemical Co of Sinopec
Current assignee: Qilu Petrochemical Co of Sinopec
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2001-11-14
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: CN1242249A

Abstract

一种管壳式催化蒸馏设备，塔体内包括精馏段、反应段、汽提段，其特征在于反应段是由竖直排列的分馏管及分馏管间的催化剂组成。分馏管的管壁开有口，管壁外包钢丝网或管内衬一层网状物。分馏管通过两端的固定板固定于塔体内，上固定板于分馏管间有开孔。本发明结构简单，催化剂装填量大，装卸容易，能够有效地进行反应和产品的分馏作用，反应效率高。

Description

管壳式催化蒸馏设备

本发明涉及一种催化蒸馏设备。

催化蒸馏技术是反应与产品分离在同一个催化蒸馏设备中进行，在反应进行的同时把生成的产品分离出去，反应的平衡被打破，因而使反应趋向完全，提高反应物的转化率；另外反应热可被反应物料的汽化所吸收，因而反应温度可保持恒定，能耗可大为降低，工艺流程简化，投资也大为降低。催化蒸馏塔一般由三段组成：上部为精馏段，(在对塔顶产品的质量要求不高或没有要求时可不设精馏段)中部为催化反应段，下部为汽提段。在催化蒸馏塔中，向下流动的液相物料与向上流动的汽相物料必须能对流通过中部催化反应段并在其中同时进行反应与产品分馏作用，然而一般催化剂粒度比较小，催化剂床层对流体的阻力大，使向上流动的汽相物料与向下流动的液相物料难以对流通过中部反应段，因而使其无法正常操作，反应与分馏作用无法正常进行。

为解决上述问题文献报导了许多反应段特殊结构，如USP.3,434,534是把催化剂装填在中部反应段分馏塔盘的降液管中作为附设反应器进行反应，分馏作用在塔盘上进行，这种方法催化剂的装填量受到限制，催化剂装填也比较复杂。USP.4,471,154发明一种结构是把催化剂装在由织物或不锈钢丝网做成的可使流体通过但不使催化剂通过的催化剂小包中，再把这些小包安放在中部反应段的分馏塔盘上，使反应物流过分馏塔盘时扩散到小包内与催化剂接触并进行反应，这种结构的催化剂装量也受到限制。US.4,215,011发明了一种催化剂装填方法，把小颗粒状催化剂装在一排用玻璃丝布片缝制的条型小袋中，并铺设上一层可以撑开空间的不锈钢丝网，然后卷成螺旋卷装填在反应段中，螺旋卷中有自由空间可使液相物料与汽相物料对流通过中部反应段，反应物扩散进入小袋中与催化剂接触进行反应，这种结构制造、装填复杂，反应物也须扩散进入袋中才能进行反应，影响反应效率。

上述这些结构及其它类似结构的缺点是结构复杂，制造费用高，反应效率低。

本发明的目的是提供一种管壳式催化蒸馏设备，反应段结构简单，催化剂装填量大，装卸容易，催化反应与分馏效率高，提高反应的转化率。

管壳式催化蒸馏设备，其主要技术特点是反应段是由固定于塔体内的竖直排列的分馏管及分馏管间的催化剂组成。

上述分馏管的管壁开有口，管壁外包钢丝网或管内衬一层网状物。钢丝网或网状物的网孔大小能使气体与液体通过但不使催化剂通过。分馏管可以是圆形、矩形或其它形状，管壁开口可以是孔、条状舌形开口等。为了提高分馏效率，分馏管内可填充有分馏填料。该分馏填料可采用常规填料。

分馏管是通过两端的固定板固定于塔体内，在上固定板的分馏管间有开孔。液相物料能通过该开孔进入催化剂床层。下固定板亦是催化剂的支撑板。

圆形分馏管的直径为10～200mm，最好是30～80mm，矩形分馏管的宽度为10～200mm，最好是30～80mm，分馏管之间的距离为5～100mm，最好为20～50mm。

催化蒸馏塔，塔体内的上部为精馏段，中部为反应段，下部为汽提段，在对塔顶产品的质量要求不高或没有要求时可不设精馏段。

催化剂的装填量根据反应转化率要求决定，床层段数则根据催化剂总装填量高度决定，反应段床层数一般分为1～10个，最好为3～6个。每个床层上部设催化剂装入口，下部设催化剂卸出口，用以装卸催化剂，塔体上还有原料、产品等所需要的进出口。

下面结合实施例附图说明：

图1为催化蒸馏塔的结构示意图；

图2～图4为分馏管的结构示意图；

图5为A-A视图。

图中：1塔体 2精馏段 3反应段 4汽提段 5钢丝网 6催化剂床层 7分馏管8催化剂装入口 9催化剂卸出口 10上固定板 11分馏管管壁开口 12上固定板开孔13下固定板 14冷凝器 15再沸器

如图2～4，分馏管7可以是圆形，也可以是矩形，管壁有开口11，开口可以是孔，也可以是条状舌形开口。管壁外包有一层钢丝网5与分馏管固定连接。塔体1内反应段3的每一床层，与塔壁平行排列分馏管7，分馏管两端开口通过上固定板10和下固定板13固定在塔体内，下固定板也是催化剂的支撑板。上固定板上于分馏管间有开孔12。分馏管间为催化剂床层6。精馏段2和汽提段4可使用常规分馏塔盘或分馏填料。

来自精馏段2下部的液相物料一部分经由上固定板10的管间开孔12直接进入催化剂床层6进行反应，并横向流动扩散到分馏管7中；另一部分由分馏管顶部开口进入分馏管向下流动，与来自汽提段上部或下一个床层向上流动的汽相物料进入分馏管并与向下流动的液相物料对流通过分馏管进行分馏作用。分馏管中的汽、液相物料通过分馏管管壁上的孔及钢丝网5扩散进入催化剂床层6与催化剂接触进行反应，反应后的产物再扩散出来进入分馏管进行产品分馏作用。从上一个床层反应后的液相物料由其底部流至其下一个反应床层顶部，进行如上所述同样的反应与分馏作用，在催化剂床层进行反应作用，在分馏管与来自更下一个反应床层或汽提段向上流动的汽相物料对流通过分馏管进行产品的分馏作用。在该反应段汽-液相物料同时进行了催化反应与产品的分馏作用。

分馏管上端要高出上固定板一定高度，在固定板上形成一个液层使一部分液相物料能均匀的流入催化剂床层顶部，其余不能流入催化剂床层的液相物料则溢流到分馏管中。

反应原料可根据反应需要由反应段床层之间、精馏段底部或汽提段中部进入塔内，在反应段同时进行反应与分馏作用使反应达到完全或转化率达到要求为止，反应后的汽相产物由塔顶出来经冷凝器14冷凝后一部分返回塔顶，一部分作为产品出装置；反应后的液相物料由塔底出来一部分经再沸器15汽化后返回塔底，一部分作为产品出装置。

本发明的优点：

结构简单，催化剂装填量大，装卸容易，反应的汽、液相物料经过反应段能够有效地进行反应和产品的分馏作用，反应转化率高。本发明的设备可用于异丁烯与甲醇反应合成MTBE，也可用于MTBE分解生成异丁烯、C₃～C₁₀叔烯烃与C₁～C₄的醇的反应生成相关醚类、C₃～C₁₀烃类馏分选择加氢脱除双烯烃与炔烃、叔烯烃与水反应生成醇类、醇与有机酸反应生成酸类以及其他类似反应。

实施例：

用中部装有三根分馏管的本发明催化蒸馏塔进行试验，塔的直径100mm，分馏管的直径30mm。上部精馏段与下部汽提段装Φ4×4mm不锈钢网环为填料，分馏管中也装有Φ4mm不锈钢环填料，用大孔磺酸树脂为催化剂装于分馏管间，以C₄中异丁烯与甲醇为原料反应合成MTBE(甲基叔丁基醚)为例进行试验，试验条件与试验结果如下表：

试验 1 2 3 4原料中异丁烯含量，wt％ 35.0 36.0 34.8 34.8醇烯比 mol/mol 1.2 1.1 1.15 1.2操作压力 MPa 0.7 0.7 0.75 0.75回流比 1∶1 1∶1 1∶1 1∶1反应段温度 ℃ 60～65 65～70 65～70 65～70空速 h^-1 2.2 2.3 1.9 1.85异丁烯转化率w％ 99.0 99.3 99.5 99.6以上4组试验结果转化率均为99％以上。

Claims

1、一种管壳式催化蒸馏设备，其特征在于反应段是由竖直排列的分馏管(7)及分馏管间的催化剂组成。

2、根据权利要求1所述的催化蒸馏设备，其特征在于分馏管管壁上开有口，管壁外包钢丝网或管内衬一层网状物。

3、根据权利要求2所述的催化蒸馏设备，其特征在于分馏管为圆形或矩形，管壁开口为孔或条状舌形开口。

4、根据权利要求1、2或3所述的催化蒸馏设备，其特征在于分馏管两端开口，内填充有分馏填料。

5、根据权利要求1所述的催化蒸馏设备，其特征在于分馏管通过两端的固定板固定于塔体内，上固定板的分馏管间有开孔。

6、根据权利要求1、2或3所述的催化蒸馏设备，其特征在于圆形分馏管的直径为10～200mm，矩形分馏管的宽度为10～200mm，分馏管之间的距离为5～100mm。

7、根据权利要求6所述的催化蒸馏设备，其特征在于圆形分馏管的直径为30～80mm,矩形分馏管的宽度为30～80mm，分馏管之间的距离为20～50mm。

8、根据权利要求1所述的催化蒸馏设备，其特征在于塔体内的上部为精馏段，下部为汽提段，中部为反应段。

9、根据权利要求1所述的催化蒸馏设备，其特征在于反应段床层数为1～10个。

10、根据权利要求9所述的催化蒸馏设备，其特征在于反应段床层数为3～6个。