RU2157714C2 - Конструкция каталитической дистилляции и дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакции и выделения продуктов из реагентов - Google Patents

Конструкция каталитической дистилляции и дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакции и выделения продуктов из реагентов Download PDF

Info

Publication number
RU2157714C2
RU2157714C2 RU98114253/12A RU98114253A RU2157714C2 RU 2157714 C2 RU2157714 C2 RU 2157714C2 RU 98114253/12 A RU98114253/12 A RU 98114253/12A RU 98114253 A RU98114253 A RU 98114253A RU 2157714 C2 RU2157714 C2 RU 2157714C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tubes
wire mesh
fluid
vertically aligned
gratings
Prior art date
Application number
RU98114253/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU98114253A (ru
Inventor
А. ГРОТЕН Виллиброрд
Букер Дервин
С. КРОССЛЭНД Клиффорд
Original Assignee
Кемикал Рисерч энд Лайсенсинг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кемикал Рисерч энд Лайсенсинг Компани filed Critical Кемикал Рисерч энд Лайсенсинг Компани
Publication of RU98114253A publication Critical patent/RU98114253A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2157714C2 publication Critical patent/RU2157714C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B01J35/58—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00805—Details of the particulate material
    • B01J2208/00814—Details of the particulate material the particulate material being provides in prefilled containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32279—Tubes or cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32296—Honeycombs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32408—Metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32425—Ceramic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/324—Composition or microstructure of the elements
    • B01J2219/32466—Composition or microstructure of the elements comprising catalytically active material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/326—Mathematical modelling

Abstract

Конструкция каталитической дистилляции содержит жесткий каркас, который образован, по меньшей мере, двумя одинаковыми решетками, множество жестких элементов для размещения решеток на расстоянии и удержания их в заданном положении, множество проницаемых для текучей среды трубок, прикрепленных к решеткам, для образования каналов для прохода текучей среды. Дистилляционный контактный реактор содержит вертикально расположенный резервуар, каталитическую конструкцию дистилляции, расположенный в нем жесткий каркас с, по меньшей мере, двумя одинаковыми решетками, множество жестких элементов для размещения решеток на расстоянии друг от друга и удержания их в заданном положении, множество проницаемых для текучей среды трубок, прикрепленных к решеткам для образования каналов для прохода текучей среды между трубками. По меньшей мере часть проницаемых для текучей среды трубок включает каталитический материал в виде макрочастиц. Использование данной группы изобретений позволяет увеличить подвижность текучих сред внутри колонны. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится в основном к конструкции каталитической дистилляции, которая может выполнять двойную функцию катализатора реакции и поверхности массопереноса для дистилляции. Более точно изобретение относится к стационарной конструкции каталитической дистилляции, которая включает твердый катализатор в виде макрочастиц.
В течение некоторого времени уже использовали на практике проходящие одновременно реакцию и выделение продуктов из реагентов и были признаны преимущества такого процесса. Примеры использования проходящих одновременно реакции и дистилляции раскрыты в патентах США (эфиризация) 4 232 177, 4 307 254, 4 336 407, 4 504 687, 4 918 243 и 4 978 807; (димеризация) 4 242 530; (гидратация) 4 982 022; (диссоциация) 4 447 668 и (ароматическое алкилирование) 4 950 834 и 5 019 669.
Известен ряд различных конструкций каталитической дистилляции. См., например, патенты США 4 302 356 и 4 443 559, в которых описаны конструкции, где катализатор в виде макрочастиц содержится внутри выемок в тканевой ленте, обмотанной проволокой против запотевания для образования конструкции каталитической дистилляции, и патент США 4 731 229, в котором раскрыта насадка с гофрированными элементами и лентой для образования каталитического элемента. В патенте США 5 073 236 раскрыта высокоэффективная насадка, модифицированная таким образом, что она включает катализатор.
Наиболее близким аналогом для заявленной группы изобретений является конструкция каталитической дистилляции по патенту США 4 439 350, В 01 J 35/04, 1984, которая содержит жесткий каркас, образованный, по меньшей мере, двумя одинаковыми решетками, множество жестких элементов, которые обеспечивают размещение решеток на некотором расстоянии друг от друга и удерживают решетки в заданном положении.
Недостатком известных конструкций каталитической дистилляции является недостаточная подвижность текучих сред внутри колонн. Кроме того, конструкции каталитической дистилляции по предшествующему уровню не обеспечивают необходимые параметры дистилляции.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат достигается тем, что конструкция каталитической дистилляции содержит жесткий каркас, образованный, по меньшей мере, двумя одинаковыми решетками, множество жестких элементов, которые обеспечивают размещение решеток на некотором расстоянии друг от друга и удерживают решетки в заданном положении и множество проницаемых для текучей среды трубок, прикрепленных к решеткам для образования множества каналов для прохода текучей среды между трубками.
По меньшей мере, часть проницаемых для текучей среды трубок может включать каталитический материал в виде макрочастиц, а также может включать проволочную сетку.
Часть трубок из проволочной сетки может включать вещество в виде макрочастиц, расположенное в них.
Указанные решетки расположены по существу перпендикулярно жестким элементам и трубкам из проволочной сетки, при этом конфигурации решеток предпочтительно выполнены одинаковыми, а каждая решетка имеет отверстия для вставки трубок из проволочной сетки. Предпочтительно рисунок решеток представляет собой регулярную сетку отверстий.
В конструкцию включено достаточное количество жестких элементов, чтобы придать ей конструктивную целостность, так что такие конструкции могут быть уложены в штабель из нескольких конструкций глубоко в колонне. Как правило, жесткие элементы устанавливают на некотором расстоянии друг от друга по периферии конструкции и жестко крепят к решеткам, например, путем сварки.
Для образования канала для прохода текучей среды конструкция предпочтительно включает, по меньшей мере, две трубки из проволочной сетки, размещенные в определенном порядке в виде ряда по существу параллельных, смежных и выровненных в вертикальном направлении трубок, и, по меньшей мере, одну смещенную трубку из проволочной сетки, расположенную рядом с выровненными в вертикальном направлении трубками из проволочной сетки и удаленную от них на некотором расстоянии. В более предпочтительном варианте осуществления изобретения расстояние между выровненными в вертикальном направлении трубками колонн достаточно для того, чтобы обеспечить возможность перекрывания смещенной трубкой из проволочной сетки выровненных в вертикальном направлении трубок из проволочной сетки без контакта с выровненными в вертикальном направлении трубками из проволочной сетки, для образования извилистого канала для прохода текучей среды.
Технический результат достигается также тем, что дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакций и выделения продуктов из реагентов содержит расположенный вертикально резервуар, каталитическую конструкцию дистилляции, расположенную в нем и содержащую жесткий каркас, имеющий, по меньшей мере, две одинаковые решетки, множество жестких элементов, которые обеспечивают размещение решеток на некотором расстоянии друг от друга и удерживают решетки в заданном положении и множество проницаемых для текучей среды трубок, прикрепленных к решеткам для образования множества каналов для прохода текучей среды между трубками, причем, по меньшей мере, часть проницаемых для текучей среды трубок включает каталитический материал в виде макрочастиц.
Используемый в данном случае термин "трубка" означает закрытую удлиненную конструкцию с любым поперечным сечением, например круглым, квадратным или прямоугольным.
Конструкции, которые не включают материал в виде макрочастиц, обладают преимущественными свойствами описанных типов и представляют собой превосходные конструкции для процессов обычной дистилляции, для которых они могут быть использованы отдельно или в сочетании с обычными тарелками, сливными патрубками и т.п.
Далее описание поясняется с помощью чертежей, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схематичное поперечное сечение конструкции, показывающее содержащие катализатор элементы и пространственное расположение элементов в предпочтительном варианте осуществления.
Фиг. 2 представляет собой изометрическое изображение предпочтительного варианта осуществления конструкции, характеризуемого пространственным расположением на Фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой схематичное поперечное сечение альтернативного варианта осуществления изобретения с пространственным расположением элементов, отличающимся от показанного на фиг. 1.
Фиг. 4 представляет собой схематичное поперечное сечение конструкции без материала в виде макрочастиц.
Фиг. 5 представляет собой схематичное поперечное сечение конструкции, расположенной в колонном реакторе для дистилляции.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
При подробном описании предпочтительных вариантов осуществления отсылка дается на приложенные чертежи, в которых аналогичные элементы имеют одинаковые номера позиций для простоты выполнения ссылок.
На фиг. 1 показано схематичное изображение одного варианта осуществления, в котором расстояние между соседними расположенными вертикально трубками 10 составляет 2h. В этом варианте осуществления расстояние x между ближайшей точкой 14, расположенной сбоку соседней трубы 12 и центральной вертикальной осью 16 колонны из труб 10, равно расстоянию у между соседними в боковом направлении трубками 10 и 12 (x=y). Пространственное расположение трубок в конструкции по фиг. 1 таково, что трубки из соседних рядов смещены, чтобы обеспечить возможность перекрывания части трубок в каждом вертикальном ряду, не касаясь их. Перекрывание позволяет создать извилистый канал 18 для прохода текучих сред, тем самым обеспечивая большую возможность контакта текучих сред с трубками конструкции.
Катализатор 30 содержится в прямоугольных трубках 10а-10h с размером τ, а в трубке 10i содержатся инертные вещества 32, в то время как трубка 10j пустая. Доля открытой зоны для потока пара и жидкости в наибольшем сужении в насадке задается отношением (x-δ)/d. В зоне наибольшей плотности катализатора для заданного расстояния d между тарелками расстояние y равно x. Если желательно обеспечить меньшую плотность катализатора, можно увеличить параметр h, характеризующий расстояние между трубками. Следовательно, при этом y становится больше x. В альтернативном варианте плотность катализатора может быть уменьшена с помощью инертной насадки или пустых трубок. Таким образом, за счет комбинирования конфигурации конструкций и загрузки труб контактные конструкции по настоящему изобретению обеспечивают создание средства с высокой степенью адаптации, предназначенного для контактирования с большим разнообразием текучих сред. Две пунктирные линии с правой стороны фигуры показывают минимальную (L min) и максимальную (L max) свободные траектории для потока через насадку. Среднее арифметическое из этих величин характеризует извилистость насадки.
Вариант осуществления по фиг. 1 позволяет минимизировать гидравлическую нагрузку на насадку, требуемую для поддержания хорошего контакта жидкости с катализатором, и позволяет добиться очень короткого времени контакта между жидкостью и катализатором перед тем, как произойдет обмен типа пар-жидкость. Эти два фактора были выбраны для обеспечения более эффективного использования катализатора в некотором диапазоне гидравлических нагрузок ниже точки захлебывания и в широком диапазоне рабочих параметров, таких, как коэффициент обратного потока. Кроме того, насадка была спроектирована таким образом, чтобы обеспечить низкую высоту, эквивалентную теоретической тарелке (HETP - height equivalent to a theoretical plate), для создания большей движущей силы для равновесных ограниченных систем.
Геометрия системы по фиг. 1, в которой x = y, отвечает следующим соотношениям:
Figure 00000002

Figure 00000003

Figure 00000004

Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

где h = параметр расстояния между трубами,
d = расстояние между тарелками (от центра до центра);
x = минимальное расстояние между тарелками;
τ = размер трубы;
ε = открытая полость для потока в наименьшем сужении в насадке;
TL = количество трубок на тарелку в пачке насадки с высотой L;
PD = количество тарелок в пачке насадки с шириной D;
PM = плотность катализатора в насадке;
Pb = объемная плотность катализатора;
LMIN = минимальная длина траектории пути пара на высоту единичной насадки;
LMAX = максимальная длина траектории пути пара на высоту единичной насадки;
Q = коэффициент извилистости;
L = высота пачки насадки;
D = ширина пачки насадки;
SM = площадь поверхности экранирования, требуемая на единичный объем насадки;
δ = диаметр проволоки.
На фиг. 4 показано схематичное поперечное сечение контактной конструкции, имеющей по существу такое же пространственное расположение, как конструкция по фиг. 1, за исключением того, что все трубки 10 пустые. Этот вариант осуществления представляет собой очень эффективное средство для распределения паров и жидкостей в обычной дистилляционной колонне.
При использовании каталитической дистилляции будут иметь место как жидкая, так и паровая фаза. Жидкость, создающая внутреннее орошение, будет контактировать с трубками, которые в наиболее предпочтительном случае выполнены из проволочной сетки, и образовывать пленку; кроме того, в некоторой степени жидкости будут впитываться в трубки за счет адсорбции на катализаторе или другом наполнителе в трубках. Несмотря на то, что конструкция служит в качестве конструкции для дистилляции, наличие в трубках материала в виде макрочастиц и капиллярное притяжение жидкости к нему создает окружающую среду, отличную от обычных конструкций для дистилляции. При обычных конструкциях для дистилляции предполагается, что жидкость, а также газ будут проходить вдоль пути наименьшего сопротивления через каналы для прохода. Однако в том случае, когда часть жидкости в колонне захватывается трубками, имеет место меньшая возможность для открытых каналов для прохода с низким сопротивлением, тем самым создается меньшее противодавление по сравнению с ожидаемым.
На фиг. 3 показано расположение соседних вертикальных рядов трубок 110 и 112, которые соответственно имеют большее вертикальное смещение между трубками в одном и том же вертикальном ряду по сравнению, например, с расположением по фиг. 1. Расстояния x1 и y1 не равны, и в дополнение к извилистым промежуточным каналам 18 для прохода между трубками предусмотрены несуженные проперечные каналы 120 для прохода между боковыми горизонтальными рядами трубок, которые предназначены для потока газа, который показан стрелками. Удаление одной или более трубок на противоположных концах соседних горизонтальных рядов приводит к тому, что остается открытое пространство 122 для соединения поперечных каналов 120 для прохода, тем самым создается канал для прохода газов, который, по крайней мере, такой же извилистый, как и промежуточные каналы 118 для прохода. Как и в ранее описанном случае, жидкость будет стремиться течь поверх трубок и через трубки и через находящийся в них материал, как показано знаками вставки
Figure 00000012

На фиг. 2 показана конструкция с пространственным расположением по фиг. 1. Прямоугольные трубки 10 изготовлены из проволочной сетки, установлены в отверстия 24 в решетках 22. Решетки 22 представляют собой зеркальные отражения друг друга. Они удалены на некотором расстоянии друг от друга с помощью полых опорных стержней 20, каждый из которых прикреплен к обеим решеткам, например, с помощью сварного шва 26. Другие средства скрепления решеток в одну конструкцию включают в себя использование резьбовых стержней и гаек или болтов и гаек (непоказанных). Получающаяся в результате конструкция является жесткой и способна служить опорой, по меньшей мере, одной другой конструкции по настоящему изобретению и выдерживать нагрузки предпочтительно от 100 до 200 фунтов (от 444,822 до 889,644 Н). Размер и конфигурация трубок 10 обычно выполнены приблизительно такими же, как у отверстий 24, так что трубки удерживаются прочно и крепко в отверстиях, когда две концевые решетки скреплены вместе с помощью стержней 20.
При нормальных условиях каждая трубка 10 содержит каталитический материал 30 в виде макрочастиц. Концы каждой трубки 10, содержащей каталитический материал в виде макрочастиц, герметично закрывают, например, путем заделывания обжимкой 28, или с помощью вставляемых концевых колпачков (непоказанных), или путем сварки.
В конструкции для каталитической дистилляции, изображенной на фиг. 2, в некоторых трубках может не быть никакого материала в виде макрочастиц, и/или они содержат инертный материал в виде макрочастиц. Полые элементы насадки являются менее плотными и обеспечивают отличные параметры дистилляции при большой доле открытого пространства и поверхностей.
Инертные элементы представляют собой элементы насадки, заполненные инертным материалом в виде макрочастиц, которые могут иметь такой же размер, быть меньше или больше, чем макрочастицы каталитического материала. Инертные элементы обладают всеми из аналогичных гидравлических свойств каталитических элементов, но они уменьшают степень интенсивности каталитических реакций, которые в случае каталитической дистилляции, называемой также химически активной дистилляцией (патент США N 5 019 669) часто представляют собой обратимые реакции. Следовательно, путем растворения химически активных элементов, но сохранения при этом дистилляционных элементов можно добиться более высокой степени сепарации при каталитической дистилляции. Другими словами, путем распределения инертных элементов между каталитическими элементами в заданной конструкции усиливают фракционное разделение, в то время как в системе в целом, содержащей колонну с множеством каталитических конструкций, интенсивность реакции поддерживается.
Растворение определенного объема катализатора, имеющегося в любой заданной колонне, может быть несущественным, учитывая динамический характер каталитической дистилляции и улучшенные параметры дистилляции, описанные выше.
Объем катализатора, загружаемого в проволочную сетку, зависит от его противодействия набуханию. Одна обычно используемая кислотная ионообменная смола, Amberlyst 15, разбухает на 20-30 процентов при смачивании, в то время как другой материал СТ-175 разбухает только на 10-15 процентов. Кристаллические цеолиты вообще едва разбухают при смачивании. Размер частиц составляет, как правило, от примерно 0,25 до 1 мм, хотя можно использовать частицы от 0,15 мм до примерно 2 мм, при этом предполагается, что можно использовать сформованный катализатор в виде макрочастиц с величиной диаметра от 1/32 до 1/2 дюйма (от 0,794 до 12,7 мм), такой, как любой из катализаторов из оксида алюминия или катализаторов на носителе из оксида алюминия.
Каталитические и некатилитические элементы (трубки) скреплены вместе для образования конструкции обычно с помощью металлических решеток или шаблонов на концах каждой группы элементов, которые служат в качестве проставок в конструкции каркаса, когда решетки прочно удалены на некоторое расстояние друг от друга с помощью нескольких стержней или штанг.
Преимуществом является то, что в колонне можно разместить более одной конструкции на различных высотах по желанию. Действительно, при использовании предполагается, что множество конструкций размещены в определенном порядке в вертикальном и боковом направлении в реакционной дистилляционной колонне. Кроме того, опора для конструкции или конструкций в колонне может быть обеспечена любым эффективным образом. Например, конструкции могут опираться на инертную дистилляционную насадку и разделяться инертной дистилляционной насадкой, такой, как кольца Рашига или т.п.
На фиг. 5 показана конструкция, расположенная в дистилляционном колонном реакторе 40 в поперечном сечении и имеющая трубки 20 с обжатыми краями 20а. Трубки 20 впереди показаны в поперечном сечении, при этом те, которые расположены непосредственно за ними и рядом с ними, представляют собой полные трубки. Трубки 20 расположены в соответствии с фиг. 1.
Примеры
Была подготовлена конструкция, имеющая пространственное расположение по фиг. 1, при этом 5,4 фунта (2,449 кг) ионообменной смолы (продукта Dow Chemical Company) ( @ 26% H2O) были загружены в конструкцию со следующими размерами: τ = 0,4″ (10, 16мм), x = 0,17'' (4,318 мм), d = 0,453'' (11,506 мм), h = 0,070'' (1,778 мм), ε = 0,336, PM = 9,9 фунтов на куб.фут (158,583 кг/м3), SM= 63,9 кв.фут/куб.фут (2,096 см2/см3), Q = 1,43. Проволочная сетка имеет диаметр проволоки δ (0,009 дюйма (0,2286 мм)) и размер ячеек сетки 50. Была использована общая высота насадки 10 футов (3,048 м) с катализатором М-31 в колонне с внутренним диаметром 100 футов 3'' (30,556 м).
Эта конструкция была использована для эфиризации изобутена метанолом для получения метил-трет-бутилового эфира. Исходные реакционные смеси, содержащие от 1,4 до 1,6% изобутена, реагировали с метанолом при коэффициентах обратного потока, изменяющихся от 0,46 до 0,75 при манометрическом давлении 100-110 фунтов на кв. дюйм (689,476-758,424 кПа), для получения степени конверсии изобутена в диапазоне от 83 до 89%.

Claims (20)

1. Конструкция каталитической дистилляции, содержащая жесткий каркас, образованный, по меньшей мере, двумя одинаковыми решетками, множество жестких элементов, которые обеспечивают размещение решеток на некотором расстоянии друг от друга и удерживают решетки в заданном положении, отличающаяся тем, что она включает множество проницаемых для текучей среды трубок, прикрепленных к решеткам для образования множества каналов для прохода текучей среды между трубками.
2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, часть проницаемых для текучей среды трубок включает каталитический материал в виде макрочастиц.
3. Конструкция по п. 2, отличающаяся тем, что проницаемые для текучей среды трубки включают проволочную сетку.
4. Конструкция по п.3, отличающаяся тем, что часть трубок из проволочной сетки включает инертное вещество в виде макрочастиц, расположенное в них.
5. Конструкция по п.3, отличающаяся тем, что решетки расположены по существу перпендикулярно жестким элементам и трубкам из проволочной сетки, при этом конфигурации решеток предпочтительно выполнены одинаковыми.
6. Конструкция по п.5, отличающаяся тем, что каждая решетка имеет отверстия для вставки трубок из проволочной сетки.
7. Конструкция по п.6, отличающаяся тем, что рисунок решеток представляет собой регулярную сетку отверстий.
8. Конструкция по п.6, отличающаяся тем, что конфигурации решеток по существу выполнены одинаковыми.
9 . Конструкция по п.3, отличающаяся тем, что она включает, по меньшей мере, две трубки из проволочной сетки, размещенные в определенном порядке в виде ряда по существу параллельных, смежных и выровненных в вертикальном направлении трубок, и, по меньшей мере, одну смещенную трубку из проволочной сетки, расположенную рядом с выровненными в вертикальном направлении трубками из проволочной сетки и удаленную от них на некотором расстоянии.
10. Конструкция по п.9, отличающаяся тем, что выровненные в вертикальном направлении трубки колонн расположены на таком расстоянии, которое обеспечивает возможность перекрытия смещенной трубкой из проволочной сетки выровненных в вертикальном направлении трубок из проволочной сетки без контакта с выровненными в вертикальном направлении трубками из проволочной сетки для образования извилистого канала для прохода текучей среды.
11. Конструкция по п.10, отличающаяся тем, что часть трубок из проволочной сетки включает инертное вещество в виде макрочастиц, расположенное в них.
12. Конструкция по п.10, отличающаяся тем, что проницаемые для текучей среды трубки включают проволочную сетку.
13. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что часть трубок из проволочной сетки включает инертное вещество в виде макрочастиц, расположенное в них.
14. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что решетки расположены по существу перпендикулярно жестким элементам и трубкам из проволочной сетки, при этом конфигурации решеток предпочтительно выполнены одинаковыми.
15. Конструкция по п.14, отличающаяся тем, что каждая решетка имеет отверстия для вставки трубок из проволочной сетки.
16. Конструкция по п.15, отличающаяся тем, что рисунок решеток представляет собой регулярную сетку отверстий.
17. Конструкция по п.15, отличающаяся тем, что конфигурации решеток по существу выполнены одинаковыми.
18. Конструкция по п.12, отличающаяся тем, что она включает, по меньшей мере, две трубки из проволочной сетки, размещенные в определенном порядке в виде ряда по существу параллельных, смежных и выровненных в вертикальном направлении трубок, и, по меньшей мере, одну смещенную трубку из проволочной сетки, расположенную рядом с выровненными в вертикальном направлении трубками из проволочной сетки и удаленную от них на некотором расстоянии.
19. Конструкция по п.18, отличающаяся тем, что выровненные в вертикальном направлении трубки колонн расположены на таком расстоянии, которое обеспечивает возможность перекрывания смещенной трубкой из проволочной сетки выровненных в вертикальном направлении трубок из проволочной сетки без контакта с выровненными в вертикальном направлении трубками из проволочной сетки для образования извилистого канала для прохода текучей среды.
20. Дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакций и выделения продуктов из реагентов, содержащий расположенный вертикально резервуар, каталитическую конструкцию дистилляции, расположенную в нем и содержащую жесткий каркас, имеющий, по меньшей мере, две одинаковые решетки, множество жестких элементов, которые обеспечивают размещение решеток на некотором расстоянии друг от друга и удерживают решетки в заданном положении, отличающийся тем, что он включает множество проницаемых для текучей среды трубок, прикрепленных к решеткам для образования множества каналов для прохода текучей среды между трубками, причем, по меньшей мере, часть проницаемых для текучей среды трубок включает каталитический материал в виде макрочастиц.
RU98114253/12A 1995-12-29 1996-12-06 Конструкция каталитической дистилляции и дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакции и выделения продуктов из реагентов RU2157714C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/580,822 US5730843A (en) 1995-12-29 1995-12-29 Catalytic distillation structure
US08/580,822 1995-12-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98114253A RU98114253A (ru) 2000-06-27
RU2157714C2 true RU2157714C2 (ru) 2000-10-20

Family

ID=24322707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98114253/12A RU2157714C2 (ru) 1995-12-29 1996-12-06 Конструкция каталитической дистилляции и дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакции и выделения продуктов из реагентов

Country Status (13)

Country Link
US (1) US5730843A (ru)
EP (1) EP0881943B1 (ru)
JP (1) JP2001510391A (ru)
KR (1) KR100447518B1 (ru)
CN (1) CN1089269C (ru)
AU (1) AU711161B2 (ru)
BR (1) BR9612310A (ru)
CA (1) CA2241112C (ru)
DE (1) DE69631839T2 (ru)
ES (1) ES2214557T3 (ru)
RO (1) RO120174B1 (ru)
RU (1) RU2157714C2 (ru)
WO (1) WO1997024174A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112090388A (zh) * 2020-09-07 2020-12-18 浙江大学 一种连续流反应器及其在化学反应和合成中的应用

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19748468A1 (de) * 1997-11-03 1999-05-06 Hoechst Ag Beschichtete Gestricke als katalytische Füllungen für Destillationskolonnen
US6000685A (en) * 1998-06-29 1999-12-14 Catalytic Distillation Technologies Gas/liquid contact structure
DE19860146A1 (de) 1998-12-24 2000-06-29 Bayer Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Silan
TW527218B (en) * 1999-03-16 2003-04-11 Basf Ag Multitube reactor, especially for catalytic gas-phase reactions
DE60029223T2 (de) 1999-06-24 2007-05-31 Catalytic Distillation Technologies, Pasadena Verfahren zur entschwefelung einer dieselfraktion
US6242661B1 (en) 1999-07-16 2001-06-05 Catalytic Distillation Technologies Process for the separation of isobutene from normal butenes
US6270542B1 (en) * 1999-10-15 2001-08-07 Harry E. Naylor Home and industrial heating furnace that produces fuel gas
US6414205B1 (en) 2000-03-24 2002-07-02 Catalytic Distillation Technologies Process for the removal of MAPD from hydrocarbon streams
EP1163952A1 (de) * 2000-06-14 2001-12-19 Sulzer Chemtech AG Mikrokanäle enthaltendes Festbett angeordnet in einem rohrförmigen Reaktorteil
US6416659B1 (en) 2000-08-17 2002-07-09 Catalytic Distillation Technologies Process for the production of an ultra low sulfur
DE10050625A1 (de) * 2000-10-12 2002-04-18 Erdoelchemie Gmbh Strukturierte Mehrzweckpackungen und deren Verwendung
US6774275B2 (en) * 2001-08-21 2004-08-10 Catalytic Distillation Technologies Pulse flow reaction
US6858770B2 (en) 2001-08-21 2005-02-22 Catalytic Distillation Technologies Paraffin alkylation
US20040052703A1 (en) * 2001-08-21 2004-03-18 Catalytic Distillation Technologies Contact structures
DE10159821A1 (de) * 2001-12-06 2003-06-18 Basf Ag Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von heterogen katalysierter Reaktivdestillationen, insbesondere zur Herstellung von Pseudoionen
US20040000474A1 (en) * 2002-02-22 2004-01-01 Catalytic Distillation Technologies Liquid-continuous column distillation
US20040000472A1 (en) 2002-03-15 2004-01-01 Catalytic Distillation Technologies Distillation system
US6846959B2 (en) 2002-10-07 2005-01-25 Air Products And Chemicals, Inc. Process for producing alkanolamines
US7045669B2 (en) * 2003-08-05 2006-05-16 Catalytic Distillation Technologies Dual pressure catalytic distillation hydrogenation column system for the front end of an ethylene plant
EP1697282A1 (en) * 2003-12-12 2006-09-06 University Of Waterloo Composite catalyst for the selective oligomerization of lower alkenes and the production of high octane products
US6939994B1 (en) * 2004-09-23 2005-09-06 Catalytic Distillation Technologies Process for the production of bisphenol-A
US20060173224A1 (en) * 2005-02-01 2006-08-03 Catalytic Distillation Technologies Process and catalyst for selective hydrogenation of dienes and acetylenes
US20070095725A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 Catalytic Distillation Technologies Processing of FCC naphtha
US9139503B2 (en) * 2007-09-10 2015-09-22 Lummus Technology Inc. Method for the production of dimethyl ether
US7553995B2 (en) * 2007-09-11 2009-06-30 Catalytic Distillation Technologies Method of producing tertiary amyl ethyl ether
US7649123B2 (en) * 2008-01-15 2010-01-19 Catalytic Distillation Technologies Propylene oligomerization process
US20090183981A1 (en) * 2008-01-23 2009-07-23 Catalytic Distillation Technologies Integrated pyrolysis gasoline treatment process
US8043495B2 (en) 2008-01-25 2011-10-25 Catalytic Distillation Technologies Process to hydrodesulfurize FCC gasoline resulting in a low-mercaptan product
US7927480B2 (en) * 2008-01-29 2011-04-19 Catalytic Distillation Technologies Process for desulfurization of cracked naphtha
US20090193710A1 (en) * 2008-02-04 2009-08-06 Catalytic Distillation Technologies Process to produce clean gasoline/bio-ethers using ethanol
US20090200205A1 (en) * 2008-02-11 2009-08-13 Catalytic Distillation Technologies Sulfur extraction from straight run gasoline
US8357291B2 (en) * 2008-02-11 2013-01-22 Exxonmobil Upstream Research Company Upgrading bitumen in a paraffinic froth treatment process
US8143466B2 (en) * 2008-02-26 2012-03-27 Catalytic Distillation Technologies Process for benzene removal from gasoline
US8471082B2 (en) * 2008-03-14 2013-06-25 Catalytic Distillation Technologies Process for converting methane to ethylene
US8153854B2 (en) * 2008-06-06 2012-04-10 Catalytic Distillation Technologies Gasoline alkylate RVP control
US9315741B2 (en) * 2008-09-08 2016-04-19 Catalytic Distillation Technologies Process for ultra low benzene reformate using catalytic distillation
US8084659B2 (en) * 2008-10-22 2011-12-27 Lummus Technology, Inc. Hexene upgrading
US8084661B2 (en) * 2008-12-12 2011-12-27 Catalytic Distillation Technologies Extraction of ASO from spent sulfuric acid using liquid SO2
US8492603B2 (en) * 2009-01-12 2013-07-23 Catalytic Distillation Technologies Selectivated isoolefin dimerization using metalized resins
US7982086B2 (en) * 2009-02-03 2011-07-19 Catalytic Distillation Technologies Deisobutenizer
US8395002B2 (en) * 2009-03-09 2013-03-12 Catalytic Distillation Technologies Use of catalytic distillation for benzene separation and purification
US8378150B2 (en) 2009-08-12 2013-02-19 Catalytic Distillation Technologies Process for the production of dimethyl ether
US9272965B2 (en) * 2009-12-22 2016-03-01 Catalytic Distillation Technologies Process for the conversion of alcohols to olefins
US8486258B2 (en) 2010-04-01 2013-07-16 Catalytic Distillation Technologies Gasoline hydrodesulfurization and membrane unit to reduce mercaptan type sulfur
DE102010028788B4 (de) 2010-05-10 2022-03-31 Tutech Innovation Gmbh Ein in der Reaktivrektifikation einsetzbarer, einen Biokatalysator aufweisender Kolonneneinbau und dessen Verwendung in der Reaktivrektifikation
MY185524A (en) 2010-05-10 2021-05-19 Catalytic Distillation Tech Production of jet and other heavy fuels from isobutanol
US8628656B2 (en) 2010-08-25 2014-01-14 Catalytic Distillation Technologies Hydrodesulfurization process with selected liquid recycle to reduce formation of recombinant mercaptans
US11904262B2 (en) 2018-03-29 2024-02-20 Uop Llc Vapor-liquid contacting apparatus and process with cross contacting
HUE060976T2 (hu) 2018-04-11 2023-04-28 Lummus Technology Inc Katalitikus lepárló
US11053177B2 (en) 2018-08-23 2021-07-06 Lummus Technology Llc Process for the production of high purity isobutylene

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2877099A (en) * 1956-08-15 1959-03-10 Socony Mobil Oil Co Multistage concurrent-countercurrent liquid gas contact and apparatus therefor
US3506408A (en) * 1966-05-24 1970-04-14 Daicel Ltd Continuous reaction apparatus containing a solid granular catalyst
US3595626A (en) * 1968-11-14 1971-07-27 Du Pont Ceramic fillers and covers for packed beds
US3819334A (en) * 1970-10-27 1974-06-25 Mitsui Mining & Smelting Co Catalytic reaction apparatus for purifying waste gases containing carbon monoxide
US3787188A (en) * 1971-11-26 1974-01-22 Dow Chemical Co Apparatus for catalytic reactions
BE792236A (fr) * 1971-12-17 1973-06-01 Inst Francais Du Petrole Appareil pour la conversion d'hydrocarbures
DE2163536A1 (de) * 1971-12-21 1973-06-28 Volkswagenwerk Ag Katalysator fuer abgasreinigungsanlagen von brennkraftmaschinen
US4154705A (en) * 1973-01-31 1979-05-15 Alloy Surfaces Company, Inc. Catalytic structure
US3882015A (en) * 1973-05-29 1975-05-06 Universal Oil Prod Co Countercurrent catalytic contact of a reactant stream in a multi-stage process and the apparatus therefor
US3907511A (en) * 1973-09-20 1975-09-23 Universal Oil Prod Co Apparatus for countercurrent catalytic contact of a reactant stream in a multiple-stage process
US3889464A (en) * 1973-12-20 1975-06-17 Conrad O Gardner Exhaust emission control systems and devices
US3963433A (en) * 1975-07-23 1976-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Formation of urethane crosslinks in cellulose ethers incorporating amine groups by use of propylene or ethylene carbonate
CA1137876A (en) * 1977-06-20 1982-12-21 Michael L. Noakes Catalyst supports
US4203906A (en) * 1977-07-13 1980-05-20 Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. Process for catalytic vapor phase oxidation
US4215011A (en) * 1979-02-21 1980-07-29 Chemical Research And Licensing Company Catalyst system for separating isobutene from C4 streams
US4225562A (en) * 1979-05-14 1980-09-30 Uop Inc. Multi-bed catalytic reactor
US4383941A (en) * 1979-05-22 1983-05-17 Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd. Catalyst structure including glass fiber product
US4248832A (en) * 1979-06-11 1981-02-03 United States Steel Corporation Waste gas purification reactor including packing holder and catalyst leveler support
US4443559A (en) * 1981-09-30 1984-04-17 Chemical Research & Licensing Company Catalytic distillation structure
US4420462A (en) * 1982-03-22 1983-12-13 Clyde Robert A Catalytic heat exchanger
US4439350A (en) * 1982-06-21 1984-03-27 Chemical Research & Licensing Company Contact structure for use in catalytic distillation
DE3574937D1 (de) * 1985-05-14 1990-02-01 Sulzer Ag Reaktor zum durchfuehren von heterogenen, katalysierten chemischen reaktionen.
WO1990002603A1 (de) * 1988-09-02 1990-03-22 Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft Vorrichtung zur durchführung katalysierter reaktionen
CN1018524B (zh) * 1989-07-25 1992-10-07 中国石油化工总公司 一种催化反应蒸馏塔
US5073236A (en) * 1989-11-13 1991-12-17 Gelbein Abraham P Process and structure for effecting catalytic reactions in distillation structure
US5108550A (en) * 1990-02-06 1992-04-28 Koch Engineering Company, Inc. Catalyst system for distillation reactor
EP0448884B1 (en) * 1990-03-30 1995-05-24 Koch Engineering Company Inc Structure and method for catalytically reacting fluid streams in mass transfer apparatus
US5057468A (en) * 1990-05-21 1991-10-15 Chemical Research & Licensing Company Catalytic distillation structure
CN1017869B (zh) * 1990-05-25 1992-08-19 中国石油化工总公司 一种催化反应蒸馏塔
US5262012A (en) * 1990-09-19 1993-11-16 Chemical Research & Licensing Company Catalytic distillation system
US5189001A (en) * 1991-09-23 1993-02-23 Chemical Research & Licensing Company Catalytic distillation structure
FR2688198B1 (fr) * 1992-03-06 1994-04-29 Benzaria Jacques Chaine de conteneurs pour materiaux solides granulaires, sa fabrication et ses utilisations.
US5266546A (en) * 1992-06-22 1993-11-30 Chemical Research & Licensing Company Catalytic distillation machine
US5348710A (en) * 1993-06-11 1994-09-20 Johnson Kenneth H Catalytic distillation structure
EP0631813B1 (de) * 1993-06-30 1998-01-07 Sulzer Chemtech AG Katalysierender Festbettreaktor
US5431890A (en) * 1994-01-31 1995-07-11 Chemical Research & Licensing Company Catalytic distillation structure

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112090388A (zh) * 2020-09-07 2020-12-18 浙江大学 一种连续流反应器及其在化学反应和合成中的应用
CN112090388B (zh) * 2020-09-07 2022-04-12 浙江大学 一种连续流反应器及其在化学反应和合成中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
ES2214557T3 (es) 2004-09-16
EP0881943A4 (en) 1999-05-06
CA2241112C (en) 2005-05-10
DE69631839T2 (de) 2005-04-28
KR19990076749A (ko) 1999-10-15
DE69631839D1 (de) 2004-04-15
AU711161B2 (en) 1999-10-07
AU1129797A (en) 1997-07-28
BR9612310A (pt) 1999-07-13
CN1089269C (zh) 2002-08-21
US5730843A (en) 1998-03-24
EP0881943B1 (en) 2004-03-10
JP2001510391A (ja) 2001-07-31
CA2241112A1 (en) 1997-07-10
EP0881943A1 (en) 1998-12-09
KR100447518B1 (ko) 2004-11-06
RO120174B1 (ro) 2005-10-28
CN1206354A (zh) 1999-01-27
WO1997024174A1 (en) 1997-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2157714C2 (ru) Конструкция каталитической дистилляции и дистилляционный колонный реактор для одновременного выполнения реакции и выделения продуктов из реагентов
JP3589667B2 (ja) 接触蒸留構造物
AU625448B2 (en) Process and structure for effecting catalytic reactions in distillation structure
JP3579459B2 (ja) 触媒材又は吸着材を有する充填構造体
US5498318A (en) Reaction-distillation apparatus and its use
US5523062A (en) Catalytic distillation distribution structure
US6299845B1 (en) Catalytic distillation with in situ catalyst replacement
KR102530133B1 (ko) 촉매 증류를 위한 구조화된 패킹
US20030106837A1 (en) Heterogeneously catalyzed reactions and apparatus therefor
US20030086846A1 (en) Monolith stacking configuration for improved flooding
JPWO2019199571A5 (ru)
JPH05184854A (ja) 流体接触用充填体
ITMI20011605A1 (it) Apparecchiatura di frazionamento con griglia a bassa area superficiale al di sopra del piano operativo dei piatti
NZ236989A (en) Reaction and distillation column having catalytic bed retained between corrugated plate pairs, and extended open areas