一種催化蒸餾塔構件制造技術

一種催化蒸餾塔構件，其中包括：催化劑和能支承催化劑并進行高效傳質的規整填料，其特征在于，催化劑顆粒裝入一種網袋中，網袋置于規整填料內。（*該技術在2013年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種催化蒸餾塔構件。特別是一種適用于液-固二相或氣-液-固三相反應體系的催化蒸餾塔構件。
技術介紹
在許多領域如化工、石油化工和環保領域，存在著許多可采用液-固二相或氣-液-固三相反應體系處理的對象，其中一種氣體和/或一種液體作為反應原料，它或它們在一種固體催化劑上接觸反應，生成目的產物。這種液-固二相或氣-液-固三相反應體系尤其適用于采用催化蒸餾法進行。催化蒸餾技術是近年來發展起來的一種新的化學反應工程方法，它將催化反應過程和蒸餾分離過程合為一體，在同一個催化蒸餾塔反應器中同時進行反應和分離的操作。該過程可以不斷地將反應活性點上即時生成的反應產物轉移離開反應區，使反應平衡向生成目的產物的方向移動，反應熱也可以同時用來作為蒸餾過程所需的汽化熱。因此催化蒸餾技術具有反應物料轉化率高、產物選擇性好、產品純度高、能耗低、易操作、投資省等一系列優點。催化蒸餾技術首先在甲基叔丁基醚(MTBE)的生產上應用成功，并已應用于許多其它領域。催化蒸餾技術的關鍵在于催化蒸餾塔中的催化蒸餾構件的構成方式。所謂的催化蒸餾構件的構成方式涉及構件內所用的催化劑和/或其構型、填料的構型、催化劑與填料的裝填方式等因素。對催化蒸餾構件的構成方式已開展了許多工作，目前已見報道的基本上可以分成填料塔和板式塔兩大類，其中涉及到液-固二相或氣-液-固三相反應體系的催化蒸餾構件的文獻例如有美國專利4471154提出將催化劑放在板式塔的塔板上構成催化蒸餾構件，催化劑在塔板上呈流化狀態。這種構件的構成方式可使整個反應區催化劑分布均勻，氣液固接觸良好，催化劑利用率高；但床層空隙率較小，操作通量受限制，反應段的阻力過大。美國專利4443559提出將催化劑顆粒裝填在用玻璃布縫制的布質的小口袋里，用有一定開口空間的不銹鋼絲網覆蓋支撐，再卷成具有一層鋼絲網、一層布袋的捆束型圓柱體催化蒸餾構件。這種構件屬填料塔類型，它的構成形式使催化劑在整個空間分布均勻，并留有足夠的氣液相流動通道和接觸面積。此構件已為合成MTBE的催化蒸餾所采用，實現了工業化。但此種方案中沒有采用高效規整填料，催化劑床層的有效空隙率小、傳質效率低，由于鋼絲網和催化劑單元逐層擺放，局部范圍內存在催化劑分布不均，導致整個塔截面上氣液量與濃度分布不均，使應用受到限制。中國專利99124796.5提出將催化劑制成具有中心孔道的顆粒，用一種連接件穿過各催化劑顆粒的中心孔，以使催化劑連接成串，構成催化劑顆粒連接串單元，將催化劑顆粒連接串單元放入規整填料中的氣液自由通道內，形成催化蒸餾塔構件。這種塔構件既能使反應段床層有很大的空隙率，又能使催化劑均勻地分布在整個床層。但對于小顆粒的催化劑一般很難做出中心孔，而且做出中心孔對催化劑的強度將造成不利影響，有一些強度較低的催化劑也不適于采用此種方法。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種催化蒸餾塔構件，以便能夠使用小顆粒的催化劑、同時使催化蒸餾反應段床層具有較大的空隙率、并能使催化劑均勻地分布在整個床層中，同時降低對催化劑的強度的要求。本技術的催化蒸餾塔構件包括催化劑和能支承催化劑并進行高效傳質的規整填料，催化劑顆粒裝入一種網袋中，網袋置于規整填料內。上述所說網袋可以采用不與催化劑和反應原料相互作用的任何材質，如各種非金屬材料(棉布、麻布、碳纖維、玻璃纖維、尼龍、聚四氟乙烯等)、金屬材料(不銹鋼、鈦、鋁、銅等)。網袋可根據需要制成任何形狀，如圓柱形、長條形、正方體形、圓球形、橄欖球或多面體形等。網袋當量直徑最好為φ2-30mm，長10-400mm。網絲直徑一般為0.1～1.5mm，絲網規格一般為2-80目。所述催化劑為任何可用于液-固二相或氣-液-固三相反應體系的催化劑。催化劑顆粒可以是圓柱形、球形、園環形、長方體形、正方體形、多面體形、園臺形、三葉草型、多孔柱形或異型等任意形狀。顆粒當量直徑最好為φ0.5-12mm。規整填料可為任何規整填料，如波紋板規整填料或絲網波紋規整填料，裝有催化劑的網袋置于填料波谷內。所說的固定可采用任何方式，例如，在規整填料的底面裝多孔網板，以便托住放置于波谷內的催化劑網袋，也可將催化劑網袋掛在波紋板上。每個波谷內可放一個或多個網袋。或者根據裝填量需要，將催化劑網袋在規整填料各波谷內間隔放置，但應保證催化劑在整個截面內均勻分布。為了保證構件具有良好的氣液通道，催化劑的體積裝填分率為1-50％。通過本技術的塔構件既可以實現小顆粒的催化劑的使用、還能使催化蒸餾反應段床層具有較大的空隙率、并使催化劑均勻地分布在整個床層中，同時對催化劑的強度要求不高。附圖說明圖1為本技術塔構件中裝填有顆粒催化劑的網袋形狀示意圖；圖2為本技術塔構件的一種具體的實施方式示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術的具體實施方式進行詳細的描述，但應當理解，本技術的保護范圍不受實施例的限制。如圖1所示，本技術塔構件中的網袋可以采用不與催化劑和反應原料相互作用的任何材質，如各種非金屬材料(棉布、麻布、碳纖維、玻璃纖維、尼龍、聚四氟乙烯等)、金屬材料(不銹鋼、鈦、鋁、銅等)。網袋可根據需要制成任何形狀，如圓柱形(b)、長條形(a)、正方體形(c)、圓球形、橄欖球形(d)或多面體形，如截面為梯形(e)等。網袋當量直徑最好為φ2-30mm，長10-400mm。圖2給出了一種采用波紋板規整填料的塔構件示意圖。其中裝有催化劑1的網袋2固定在波紋板填料3的波谷4內。催化劑顆粒可以是圓柱形、球形、園環形、長方體形、正方體形、多面體形、園臺形、三葉草型、多孔柱形或異型等任意形狀。顆粒當量直徑最好為φ0.5-12mm。裝有催化劑的網袋沿波紋方向放置于波谷內，既可以是放置于每一個波谷，也可是每隔一個或多個波谷放置。或一個波谷內放幾根。催化劑網袋靠規整填料底面上的多孔網狀板支撐，也可將催化劑網袋掛在波紋板上。實施例1以煉廠干氣作乙烯源，采用催化蒸餾法使其與苯進行烷基化反應制乙苯。乙烯原料 催化劑使用北京華宇同方化工科技開發有限公司生產的β-沸石烷基化催化劑，反應溫度150℃，壓力1.6MPa。設計生產能力預定為10萬噸乙苯/年，要求乙烯轉化率≥95％，乙苯的選擇性≥95％。采用按本技術催化蒸餾塔構件時，使用12.5噸催化劑，催化劑為球形，催化劑直徑為φ3mm。催化反應床層高12米，分成3段，用TJ250型波紋板規整填料作為催化劑的支承件(峰高11.7mm，波距為15mm，傾角42.5℃)。每個波谷中裝一條φ10mm，長120mm的網袋。用這樣的方式，僅需一個塔徑為φ2800mm的塔即可滿足生產要求，床層壓降≤0.2MPa。在其它條件相同時，若采用在波紋板規整填料中散裝堆積催化劑顆粒-蒸餾填料而構成的催化蒸餾構件—其中將催化劑為φ3mm的小球，蒸餾填料為φ4mm的不銹鋼θ型壓延環，兩者混合均勻后裝填在波紋板規整填料的自由通道中，則需要一個塔徑為φ4200mm的塔才能滿足生產要求，而且床層壓降較大，很難使床層壓降≤0.2MPa。實施例2 丙烯與苯烷基化制異丙苯采用本專利技術所提出的催化蒸餾塔構件，進行苯與丙烯烷基化反應生成異丙苯的催化蒸餾過程。反應在Φ500mm及高14000mm的催化蒸餾塔內進行。該塔分為反應段和提餾段。反應段高本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張吉瑞，藍仁水，
申請(專利權)人：張吉瑞，藍仁水，
類型：實用新型
國別省市：