CN212369587U - 催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔 - Google Patents

Abstract

本专利申请提供了一种催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，塔内支撑格栅板之上叠层填装若干层催化模组，所述的催化模组为若干催化模块相拼覆盖塔内截面而成，所述的催化模块，由模块内芯和包裹模块内芯的丝网构成，所述的模块内芯为交错排列的填料片和填料片间的催化剂填装层构成，填料片波纹脊线上间隔开设有换向导流窗口。本技术方案简化了催化剂填装构造和操作，还具有反应连续、气液传质、传热性能和效率高、气液通量大的技术优点。

Description

催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔

技术领域

本专利申请涉及化工反应塔设备，尤其涉及催化反应和蒸馏作业耦合一体、同步工艺进行的化工设备-催化蒸馏塔的催化剂填装构造。

背景技术

催化蒸馏使用的催化剂大部分为固体形态，塔内催化剂安置涉及气液相流动、液相反应和气液传质性能，对催化蒸馏操作效果有极大的影响。目前的催化蒸馏塔的催化剂填装结构主要有两种，一种是散装式催化剂填装，再一是捆包式催化剂填装。

散装式催化蒸馏塔是将催化剂散装在小型固定床内，催化剂本身不作任何包装，塔内反应段中有多个固定床叠加，每个固定床上为催化剂都留有气相通道，供塔底部气相物料向上流动。相邻固定床之间至少设有一个理论塔板数的塔盘或相应高度的填料，在塔盘上传质、传热后的液相物料全部通过溢流管流到下面的固定床，反应物在催化剂的作用下发生反应，反应后的物料再从固定床底部流到下面相邻的分离塔盘上，在塔盘上与来自下面的气相物料传质、传热，生成的重组分向塔釜方向流动，未反应的轻组分随气相通道向塔顶方向流动，在上一层塔盘上再一次传质、传热。催化剂散装结构的催化蒸馏塔塔内，反应物在催化剂框内反应、在塔盘上分离，反应和分离交替且间断进行的，而不是不间断的将产物从反应物中移，来促进反应平衡向产物移动的理想状态，因而难以达到高反应物转化率技术目的；另外，散装方式无法避免催化剂泄漏，催化剂泄漏到塔底会促使产物分解，导致产品纯度降低，还会引发副反应发生。

美国CDTECH提供了一种捆包结构，其捆包由双层玻璃丝布缝成直径20 mm、高450mm的扁袋，内装树脂催化剂，然后在袋子上铺一层不锈钢丝网，再将这些袋子连同不锈钢丝网一起卷起来，卷成长450mm、直径为200mm的圆柱形，外面用不锈钢丝绳子扎牢。该捆包结构，相邻的催化剂袋层之间由不锈钢丝网隔开，不锈钢丝网的作用一是支撑催化剂袋直立，二是在反应操作中气相与液相能通过不锈钢丝网空隙中流通并进行传质、传热，液相物料在流动中透过玻璃丝布进入催化剂床层中进行反应，反应生成物再透过玻璃丝布在不锈钢丝网形成的通道进行热、质传递。但，因捆包与捆包之间相隔明显缝隙，造成塔内物料分布不均，从而影响反应转化率，导致反应转化率不理想。另外，无论是散装催化剂结构、还是捆包催化剂结构，装填操作繁琐、装备方式复杂，导致制造成本畸高。

发明内容

本专利申请发明的目的在于改进催化蒸馏塔塔内催化剂填装结构，具有液相分布均匀、高传质效率、气液通量大、压降低、反应段床层温度易控、可有效避免飞温、使催化剂催化性能得以充分发挥、操作弹性大，提供一种催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔。

本专利申请提供的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔技术方案，其主要技术内容是：一种催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，塔内支撑格栅板之上叠层填装若干层催化模组，所述的催化模组为若干催化模块相拼覆盖塔内截面而成，所述的催化模块，由模块内芯和包裹模块内芯的丝网构成，所述的模块内芯为交错排列的填料片和填料片间的催化剂填装层构成，其中的填料片为不锈钢波纹片，填料片波纹脊线上间隔开设有换向导流窗口，所述的换向导流窗口为波纹脊线上横向切口一侧脊线内折形成。

上述整体技术方案之一优选技术手段，所述的催化模块，其相拼合的拼合线相错。

上述整体技术方案之一优选技术手段，所述的催化模块，其丝网缝口朝上设置。

上述整体技术方案之一优选技术手段，邻层间的催化模组之间等偏转角交错填装。

上述整体技术方案之一优选技术手段，所述的偏转角为90°。

上述整体技术方案之一优选技术手段，最上层催化模组，其填料片与塔内分布器夹角为45°

本专利申请公开的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔技术方案，以大片催化模块相拼合、层层偏转交错覆盖催化蒸馏塔塔内反应段截面，不仅大幅度简化了催化剂填装构造和操作，层层催化模组之间的催化剂与填料片混排相错填装结构，气相液相分布均匀、实现了反应连续进行、优化了气液传质、传热性能和效率、增大了工作负荷范围，尤其是催化模块具有优良的径向扩散性能，其具有压降低、气液通量大的优点，催化蒸馏塔反应段床层温度易控，可有效的避免飞温，能够使催化剂催化性能得以充分发挥，有助于延长催化剂使用寿命，克服了催化剂泄漏的技术问题；本填装结构易于根据实际反应设计要求，定量改变催化剂装填量；本技术方案易于对现有的散装式、捆包式催化蒸馏塔结构实施技术改造，改造成本低、经济效益高。

附图说明

图1为专利申请的剖视结构图。

图2为催化模块的结构示意图。

图3为填料片的结构图。

图4为每层催化模组的拼合图。

具体实施方式

本专利申请公开的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，催化蒸馏塔1塔内的支撑格栅板2之上叠层填装有若干层催化模组3。

所述的催化模组3，是覆盖塔内截面的催化剂填装层，它由若干催化模块B相拼而成。

所述的催化模块B，由模块内芯和包裹模块内芯的丝网9构成。所述的模块内芯，为交错排列的填料片4和填料片4之间的催化剂填装层5构成。填装时，丝网9的最终缝口朝上，非侧向或斜倾向设置，解决催化剂颗粒泄漏、避免因泄漏而引发一系列技术问题。每一催化模块B，所述的填料片4数量可不只一片，还可以为多片，根据生产实际状况及催化剂数量，每一道填料片4的数量可以是两片或两片以上，与催化剂填装层5交错排布。

其中，所述的填料片4为不锈钢波纹片，其波纹脊线7上最好等间隔开设有换向导流窗口6。所述的换向导流窗口6是填料片4波纹脊线7横断切口10的一侧波纹脊线7折入形成的一开放窗口。

覆盖催化蒸馏塔塔内截面的每一层催化模组3，由多催化模块B拼合而成，图3显示了其中一拼合实施例。

催化蒸馏塔1的塔腔体截面为圆形。催化模块B形状设计既要方便准确拼装操作，还要适于批量化制造，更要使各拼合线尽可能相错离而不形成交汇点，如避免圆心三等分、四等分等拼合结构，因圆心处的明显拼合交汇空隙会影响塔内气液相均匀分布性能。本实施例的拼合图如图3所示，包括中央条形拼区B1和中央条形拼区B1两侧对称的圆冠形拼区B2，其中的中央条形拼区B1由中线左右对称的两拼块B11、 B12组成，共同覆盖催化蒸馏塔1圆形塔腔截面，本实施例不采用圆心四等分的四拼区结构，就是要避免拼合线交汇于一点；另外，邻层间的催化模组3交错一偏转角填装，以具有提升幅度更大的气液传质性能，如本实施例，可以采用相互90°偏转角填装，最上一层催化模组3的填料片4与塔内分布器夹角最好为45°。

液相被填料片4的换向导流窗口6由一侧面引导至背侧面，这种不断间的径向换向和扩散性，大幅度提升了与气相接触效率，且催化模组层3邻层间偏转交错填装结构，使塔内具有优良的传质性能，充分发挥催化剂的催化性能，降低了反应总耗能，增大了反应负荷能力。

本专利申请适于进行散装式催化蒸馏塔、捆包式催化蒸馏塔的改造。

散装式催化蒸馏塔改造：拆除反应段的催化剂框、汽相通道和催化剂框上部的塔板。于原每层催化剂框的下部位置焊接固定格栅板2，按上述填装结构实施催化剂填装。

捆包式催化蒸馏塔的改造：改造捆包式催化蒸馏塔内的格栅结构为本申请的格栅板，按上述填装结构实施催化剂填装。

Claims (7)

1.一种催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，塔内支撑栅板之上叠层填装若干层催化模组，所述的催化模组为若干催化模块相拼覆盖塔内截面而成，所述的催化模块，由模块内芯和包裹模块内芯的丝网构成，所述的模块内芯为交错排列的填料片和填料片间的催化剂填装层构成，其中的填料片为不锈钢波纹片，填料片波纹脊线上间隔开设有换向导流窗口，所述的换向导流窗口为波纹脊线上横向切口一侧脊线内折形成。

2.根据权利要求1所述的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，所述的催化模块，其相拼合的拼合线相错。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，所述的催化模块，其丝网缝口朝上设置。

4.根据权利要求1所述的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，邻层间的催化模组之间等偏转角交错填装。

5.根据权利要求4所述的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，所述的偏转角为90°。

6.根据权利要求1或2所述的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，最上层催化模组，其填料片与塔内分布器夹角为45°。

7.根据权利要求1所述的催化剂模块化填装改造之催化蒸馏塔，其特征在于，散装式催化蒸馏塔改造结构：格栅板焊接固定在已拆除反应段催化剂框、汽相通道和催化剂框上部的塔板的催化蒸馏塔塔腔中。

Images