立體催化精餾塔板制造技術

本發明專利技術涉及一種立體催化精餾塔板，它包括塔板、升氣管、組合噴射單元、降液板與受液盤；在塔板上安裝有規則排列的升氣管，升氣管上配合安裝組合噴射單元，噴射組合單元由立體噴射帽罩與固體催化劑組合而成。本發明專利技術使流經該層塔板液體量的０．５－２０倍流經催化劑，使噴射組合單元的高度為兩層塔板之間距離的９０％，以及占全塔截面積８０％的部分裝填固體催化劑。本發明專利技術具有空間利用率很高、延長了液體在催化劑表面的停留時間、操作彈性大、塔板壓降低等優點，使催化精餾的效率提高，能夠很好地滿足催化精餾的工藝要求，提高催化反應精餾塔的處理能力，減少設備投資。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及化學工程催化精餾過程中的氣液傳質設備，具體地講是一種大通量、高效的立體催化精餾塔板。
技術介紹
催化精餾是一種具有廣泛應用前景的新型分離工藝。塔內使用非均相催化劑，反應和分離過程在催化精餾塔內同時完成，可以打破化學平衡的限制，取得較高的選擇性，同時使過程效率提高，使設備投資及操作費用降低。但塔板上催化劑的裝填量及液體與催化劑表面接觸時間的長短和均勻程度決定反應進行的程度。過去通常是用能包住催化劑的多孔材料將催化包住或做成催化劑筐，放置在塔板上或降液管內等液體流過的地方，但由于塔板的結構限制催化劑的裝填量以及液體與催化劑接觸的時間和均勻程度都受到限制，使催化精餾效率、處理能力降低。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種大通量高效的立體催化精餾塔板，可以克服現有技術的缺點。該塔板的空間利用率高、塔板上液層的高度、催化劑的裝填量可以根據工藝要求在很大高度范圍內調整。同時塔板上的液體在由下一層塔板上升的氣體的作用下，可以多次均勻地流經固體催化劑，使催化反應、精餾的效率同時得到提高。另外該塔板還具有液體與催化劑表面接觸時間長、操作彈性大、塔板壓降低等優點，能夠很好地滿足催化精餾的工藝要求，還可以提高催化反應精餾塔的處理能力，減少設備投資。本專利技術提供的立體催化精餾塔板主要包括塔板、升氣管、組合噴射單元、降液板與受液盤；在所述的塔板上安裝有規則排列的升氣管，在升氣管上配合安裝組合噴射單元，噴射組合單元由立體噴射帽罩與固體催化劑組合而成，是塔板上精餾與反應進行的主要場所。所述的升氣管的形狀為矩形、梯形或圓形；所述的升氣管與塔板之間所夾的角度為45-135°。所述的升氣管高度0～400mm(0表示升氣管上端與塔板上平面齊平)，孔的排數為1-20。所述的噴射組合單元的立體噴射帽罩與升氣管之間液體提升通道寬度為2-50mm，立體噴射帽罩之間催化劑的裝填催化劑的高度為20～500mm。所述的噴射組合單元是在全塔截面組合、根據塔板的分塊情況按每塊塔板組合或單個存在。所述的降液板溢流堰高度為20-400mm。所述的塔板開孔率1～20％。每1-5個立體噴射罩設置一個導液板。所述的立體噴射帽罩底板為柵板、多孔板或網板，上面可加絲網或濾布，絲網濾布與底板加緊；固體催化劑可以直接放置也可捆扎之后放置，催化劑頂部設置柵板、多孔板或絲網以及防沖板，防止催化劑受到沖擊破碎流失。本專利技術的特點為帽罩與升氣管之間留有縫隙做為液體提升通道，下一層塔板上升的氣體將塔板上液層下部的液體通過該通道提升上來，帽罩之間裝填固體催化劑，帽罩的上方安裝導液板使帽罩提升上來的液體均勻地流經催化劑，流經催化劑后的液體回落該層塔板上，通過控制帽罩的結構尺寸可以控制流經催化劑的液體量，一般可以通過控制液體的提升量，使流經該層塔板液體量的0.5-20倍流經催化劑，在塔板上人為地制造一個液體循環。另外在噴射組合單元在塔板上的排布設計，可以使噴射組合單元的高度為兩層塔板之間距離的90％，以及占全塔截面積80％的部分裝填固體催化劑。因此塔板的空間利用率很高，強化了催化劑表面的更新，延長了液體在催化劑表面的停留時間，使催化精餾的效率得以提高。本專利技術通常在450～1000mm的塔板間距條件下應用。所述的降液板溢流堰高度可以在20-400mm范圍內調整；所述的塔板上開有規則排列的矩形、梯形或圓形板孔，孔的排數為1-20；塔板開孔率1～20％；所述的升氣管高度0～400mm；所述的立體噴射帽罩與升氣管的形狀匹配。所述的固體催化劑裝填高度為20～500mm。本專利技術具有如下優點，塔板的空間利用率很高，在塔板間距為較常規的450～1000mm時，塔板上清液層高度可以在20-400mm范圍內任意調整，催化劑的裝填高度可以在50～500mm范圍內任意調整，占全塔截面積高達80％的部分可用來裝填固體催化劑，以滿足催化精餾對催化劑裝填量和液體與催化劑表面接觸時間和均勻程度的要求。同時在此液層高度及催化劑裝填高度范圍內，單層塔板壓力降小于0.6KPa，空塔動能因子達到2.0Pa0.5以上，操作彈性、塔板分離效率均高于普通塔板。附圖說明圖1是本專利技術結構示意圖。圖2是圖1俯視圖。圖3是圖1側視圖。具體實施例方式本專利技術具體實施方案參照附圖詳細說明如下如圖所示，1塔體，2降液板，3受液盤，4塔板，5升氣管，6噴射組合單元，7液體通道，8液體提升通道，9固體催化劑，10立體噴射帽罩，11導液板。圖中符號HT為塔板間距，E為噴射組合單元高度，hw為降液管溢流堰高度。本專利技術提供的立體催化精餾塔板的結構是降液管、受液盤結構與普通塔板相同，只是降液管溢流堰高度可以在20-400mm范圍內根據工藝需要調整；在塔板4上有規則排列的升氣管5(圖中為梯形)，升氣管5高度可以根據需要調整，立體噴射帽罩與升氣管的形狀匹配。與升氣管5相配合安裝立體噴射帽罩10，立體噴射帽罩10與升氣管5之間留有空隙為液體提升通道8，帽罩之間裝有固體催化劑9，立體噴射帽罩10與塔板4之間留有空隙為液體通道7，立體噴射噴射帽罩10的上方安裝導液板11。所述的立體噴射帽罩底板可為柵板、多孔板或網板，上面可加絲網或濾布，絲網濾布與底板加緊；固體催化劑可以直接放置也可捆扎之后放置，催化劑頂部設置柵板、多孔板或絲網以及防沖板，防止催化劑受到沖擊破碎流失。本專利技術的工作過程是氣體從塔板4的下方通過升氣管5進入立體噴射帽罩10內，在氣體進入立體噴射帽罩10內上升的同時，液體通過液體提升通道8進入帽罩內，并被氣體吹拉成的液膜，液膜在被氣體提升的過程中，在表面張力的作用下破碎成液滴。這股氣液混合流由導液板11下方的噴射通道噴出。氣液混合流中液體部分被倒流至兩帽罩之間的固體催化劑上部，靠重力流過催化劑表面，氣體部分繞過導液板進入上一層塔板，流過催化劑表面的液體回落到塔板4上，液體沿塔板流動通過降液管到下一層塔板。應用實施例在φ1000實驗塔內，常壓下，采用空氣、水物系進行冷模實驗，塔內設一層普通浮閥塔板和立體催化精餾塔板進行了對比實驗。普通板式塔板結構參數如下降液板面積/塔截面積＝6.8％，塔板開孔率9.58％(63個φ39孔)，板間距500mm，堰高50mm，降液管底隙高度50mm。立體催化精餾塔板結構參數如下降液板面積6.8％，塔板開孔率9.55％(6個50×250矩形孔)，板間距500mm，堰高240mm，升氣管高度為200mm，升氣管的形狀為矩形，升氣管與塔板之間所夾為75°，降液管底隙高度50mm，塔板上裝填催化劑面積占全塔截面積68％，催化劑為是市售的001×7型強酸性陽離子交換樹脂，噴射組合單元高度400mm。調節氣液流量，保持液體流量為10m3/h，測量兩種塔板不同氣相負荷下的塔板壓降，以及兩種塔板的最大允許空塔動能因子。對比實驗1，氣體流量為2800m3/h，相同空塔氣速下兩種塔板壓降對比 對比實驗2，氣體流量為4000m3/h，相同空塔氣速下兩種塔板壓降對比 由上述對比實驗可以看出，在相同的操作工況條件下，大持液量噴射塔板壓降比傳統浮閥塔板低得多，正常負荷時(實驗1)降低了28％，高負荷時(實驗2)降低了34％。以氣相霧沫夾帶量10％為上限，對空氣-水物系的立體催化精餾塔板的允許最大動能因子的實驗結果為2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立體催化精餾塔板，它主要包括塔板、升氣管、組合噴射單元、降液板與受液盤，其特征在于：在所述的塔板上安裝有規則排列的升氣管，在升氣管上配合安裝組合噴射單元，噴射組合單元由立體噴射帽罩與固體催化劑組合而成，是塔板上精餾與反應進行的主要場所。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李柏春，李春利，于文奎，孫莉君，呂建華，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：發明
國別省市：12[中國|天津]