一種具有徑向分布能力的催化精餾填料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有徑向分布能力的催化精餾填料；結(jié)構(gòu)A內(nèi)部由填料片構(gòu)成，催化劑裝填于填料內(nèi)，外部由絲網(wǎng)包裹。結(jié)構(gòu)B為規(guī)整填料片，可以為開窗導(dǎo)流填料、板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料、蜂窩填料等規(guī)整填料。兩種結(jié)構(gòu)交替周向分布在填料盤內(nèi)。結(jié)構(gòu)A與結(jié)構(gòu)B兩部分交錯周向排列，增加了汽液多相的流動通道，促進了汽液多相流的傳質(zhì)過程，有效地避免了汽液多相流的溝流及短路現(xiàn)象，實現(xiàn)了床層壓降小，有效地增強了多相流徑向擴散效果，反應(yīng)產(chǎn)物得到及時分離，促進反應(yīng)正向進行，從而可以減少催化劑的用量。
【專利說明】一種具有徑向分布能力的催化精餾填料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種用于多相流分離或多相流反應(yīng)的結(jié)構(gòu)填料，該填料可廣泛適用于催化精餾設(shè)備，(如反應(yīng)器，精餾塔，萃取反應(yīng)等);并可有效地改善流體徑向分布效果，提高反應(yīng)及分離效率。
【背景技術(shù)】
[0002]在催化精餾設(shè)備內(nèi)部，同時發(fā)生反應(yīng)及分離過程。反應(yīng)物在裝有催化劑的反應(yīng)區(qū)發(fā)生反應(yīng)后，反應(yīng)產(chǎn)物在分離區(qū)及時得到分離，促進反應(yīng)繼續(xù)進行，從而實現(xiàn)了反應(yīng)與分離的耦合。填料在催化精餾過程中起到了重要作用，其結(jié)構(gòu)直接影響反應(yīng)分離過程的效率。因此填料的排布不僅要保證塔內(nèi)汽液兩相充分接觸，還要使反應(yīng)產(chǎn)物能在分離區(qū)域均勻分布，從而保證催化精餾塔可在最優(yōu)化的狀態(tài)下運行。
[0003]目前國內(nèi)外很多學(xué)者都對催化精餾設(shè)備進行了優(yōu)化設(shè)計。其中美國專利USP4443599，USP424530提出了將催化劑先套袋，再與絲網(wǎng)彈性體一起卷成捆束組成催化精餾塔的填料內(nèi)構(gòu)件。但由于物料的傳遞要通過套袋，其傳質(zhì)擴散過程阻力大，致使徑向分布能力差，總體反應(yīng)效率不高。歐洲專利0448884提出將中心由空腔的惰性顆粒用絲網(wǎng)捆包后與催化劑均勻混合作為催化精餾塔的填料內(nèi)構(gòu)件，但這類構(gòu)件造成氣液兩相的溝流和短路現(xiàn)象。溝流和短路現(xiàn)象增大了傳質(zhì)阻力，降低了填料的徑向分布能力，從而影響反應(yīng)精餾的效率。為解決上述問題，本實驗室提出采用將填料分區(qū)的方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是一種用于多相流反應(yīng)和多相流分離(液液兩相流，汽液兩相流，汽液液三相流，汽液液多相流)的結(jié)構(gòu)填料，由于此填料的填料片是采用的徑向分布，液體自上而下流動，分別進入結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B內(nèi)，而結(jié)構(gòu)A內(nèi)的液體流動到結(jié)構(gòu)B中，結(jié)構(gòu)B內(nèi)的液體又可流動到結(jié)構(gòu)A中，液體間的相互流動提聞了填料的徑向分布能力。因此，此填料具有提聞徑向分布的能力，分離效率高、適用范圍廣的特點。
[0005]該發(fā)明由若干個結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B構(gòu)成。結(jié)構(gòu)A內(nèi)部由填料片構(gòu)成，催化劑裝填于填料內(nèi)，外部由絲網(wǎng)包裹。結(jié)構(gòu)B為規(guī)整填料片，可以為開窗導(dǎo)流填料、板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料、蜂窩填料等規(guī)整填料。兩種結(jié)構(gòu)交替周向分布在填料盤內(nèi)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]該填料是由多個結(jié)構(gòu)A和多個結(jié)構(gòu)B組成。整盤填料可分為2，4，6，8，10，2η (η為正整數(shù))等偶數(shù)區(qū)域。其中，結(jié)構(gòu)A與結(jié)構(gòu)B兩部分交錯周向排列。
[0008]結(jié)構(gòu)A由規(guī)整填料片I及絲網(wǎng)2組成，其中規(guī)整填料片可為開窗導(dǎo)流填料、板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料、蜂窩填料等規(guī)整填料；絲網(wǎng)材質(zhì)可為金屬、非金屬、合成材料等。
[0009]結(jié)構(gòu)B由規(guī)整填料片I組成，可為開窗導(dǎo)流填料、板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料、蜂窩填料等規(guī)整填料。
[0010]結(jié)構(gòu)A中的規(guī)整填料片和結(jié)構(gòu)B中的規(guī)整填料片可相同填料類型，也可采用不同的填料類型。
[0011]每盤填料包括2-100塊填料片。當(dāng)塔徑在100-400mm內(nèi)時，盤高為40-100mm變化；當(dāng)塔徑在400-1000mm內(nèi)時，盤高為100_150mm變化。當(dāng)塔徑在1000-3000mm內(nèi)時，盤高為150-200mm變化。當(dāng)塔徑大于3000mm時，盤高為200-250mm變化。
[0012]上下兩盤填料所分的偶數(shù)區(qū)域數(shù)量可以相同，可以不同。安裝時，當(dāng)上盤填料分為2n區(qū)域時,下盤填料旋轉(zhuǎn)(180/n) °。
[0013]填料片的材料可以是金屬、塑料、陶瓷、石墨等。
[0014]結(jié)構(gòu)A與結(jié)構(gòu)B兩部分交錯周向排列，增加了汽液多相的流動通道，促進了汽液多相流的傳質(zhì)過程，有效地避免了汽液多相流的溝流及短路現(xiàn)象，實現(xiàn)了床層壓降小，有效地增強了多相流徑向擴散效果，反應(yīng)產(chǎn)物得到及時分離，促進反應(yīng)正向進行，從而可以減少催化劑的用量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1:規(guī)整填料前視圖；
[0016]圖2:n=l時，規(guī)整填料俯視圖；
[0017]圖3:n=2時，規(guī)整填料俯視圖；
[0018]圖4:n=4時，規(guī)整填料俯視圖；
[0019]圖5:n=6時，規(guī)整填料俯視圖；
[0020]圖6:液體流向圖；液體自上而下流動，分別進入結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B內(nèi)，而結(jié)構(gòu)A內(nèi)的液體流動到結(jié)構(gòu)B中，結(jié)構(gòu)B內(nèi)的液體又可流動到結(jié)構(gòu)A中，液體間相互流動。
[0021]圖7:氣體流向圖；氣體自下而上，進入結(jié)構(gòu)B內(nèi)，與液體進行傳質(zhì)。
[0022]組件1-規(guī)整填料片，2-絲網(wǎng)，
【具體實施方式】
[0023]催化精餾填料外包絲網(wǎng)，內(nèi)裝催化劑，絲網(wǎng)既能防止催化劑外露，也能起到良好的液體潤濕作用。
[0024]結(jié)合圖1-圖5對本發(fā)明說明:
[0025]圖2-圖5是本發(fā)明填料的俯視圖，將結(jié)構(gòu)A，結(jié)構(gòu)B分別填充在填料盤內(nèi)，用箍緊片將各填料片箍緊并固定，其中兩種填料片可相同也可不同，可為開窗導(dǎo)流填料、板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料、蜂窩填料等規(guī)整填料。圖2是n=l時的規(guī)整填料俯視圖；圖3是n=2時的規(guī)整填料俯視圖；圖4是n=4時的規(guī)整填料俯視圖；圖5是n=6時的規(guī)整填料俯視圖；安裝時，當(dāng)上盤填料分為2n區(qū)域時，下盤填料旋轉(zhuǎn)(180/
η) ° ο
[0026]實施例1:
[0027]在C4催化精餾預(yù)處理裝置中，來自MTBE裝置的C4餾分中有較高含量的二烯烴和二甲醚等，不能直接作為烷基化反應(yīng)的原料，需要進行預(yù)處理。采用催化精餾技術(shù)，在催化精餾塔內(nèi)同時完成加氫精制和二甲醚脫除。填料采用開窗導(dǎo)流填料與金屬壓延孔板波紋填料，每層采用n=l的規(guī)整填料，其中結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B分別由24片填料片構(gòu)成，共48片填料片。催化劑裝填于結(jié)構(gòu)A內(nèi)的填料片內(nèi)。塔徑DN900,盤高120mm,上下兩盤填料旋轉(zhuǎn)180°安裝。本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對比，實驗表明，塔內(nèi)總壓降降低42%。加氫精制后的C4產(chǎn)品中二甲醚的體積分?jǐn)?shù)低于9.7 μ L/L。
[0028]實施例2:
[0029]在苯氯化氣液固三相催化精餾設(shè)備中，氯氣與苯反應(yīng)生成氯化苯。填料采用開窗導(dǎo)流填料與金屬壓延孔板波紋填料，每層采用η=2的規(guī)整填料，其中結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B分別由15片填料片構(gòu)成，共60片填料片。催化劑裝填于結(jié)構(gòu)A內(nèi)的填料片內(nèi)。塔徑DN1000，盤高140mm，上下兩盤填料旋轉(zhuǎn)90°安裝。本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對比，實驗表明，塔內(nèi)總壓降降低35%，最終塔釜中的氯苯含量提高到98%。
[0030]實施例3:
[0031]在乙二醇單丁醚催化精餾設(shè)備中，以環(huán)氧乙烷和正丁醇為原料合成乙二醇單丁醚。填料采用開窗導(dǎo)流填料與金屬壓延孔板波紋填料，每層采用n=4的規(guī)整填料，其中結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B分別由10片填料料片構(gòu)成，共80片填料料片。催化劑裝填于結(jié)構(gòu)A內(nèi)的填料片內(nèi)。塔徑DN1200，盤高170mm，上下兩盤填料旋轉(zhuǎn)45°安裝。本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對比，實驗表明，塔內(nèi)總壓降降低25%，最終乙二醇單丁醚收率提高了 20%。
[0032]實施例4:
[0033]在乙酸正丁酯催化精餾設(shè)備中，以乙酸和正丁醇為原料合成乙酸正丁酯。填料采用開窗導(dǎo)流填料與金屬壓延孔板波紋填料，每層采用n=6的規(guī)整填料，其中結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B分別由10，共120片填料片。催化劑裝填于結(jié)構(gòu)A內(nèi)的填料片內(nèi)。塔徑DN1600，盤高170mm，上下兩盤填料旋轉(zhuǎn)30°安裝。本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對比，實驗表明，塔內(nèi)總壓降降低40%，最終酯的物質(zhì)的量總收率為78%。
【權(quán)利要求】
1.一種具有徑向分布能力的催化精餾填料；其特征是由結(jié)構(gòu)A和結(jié)構(gòu)B構(gòu)成；結(jié)構(gòu)A內(nèi)部由填料片構(gòu)成，催化劑裝填于填料內(nèi)，外部由絲網(wǎng)包裹；結(jié)構(gòu)B為規(guī)整填料片；兩種結(jié)構(gòu)交替周向分布在填料盤內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征是所述的規(guī)整填料片為開窗導(dǎo)流填料、板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料或蜂窩填料的規(guī)整填料。
3.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征是所述的整盤填料可分為2η偶數(shù)填料區(qū)域，η為正整數(shù)；結(jié)構(gòu)A區(qū)與結(jié)構(gòu)B區(qū)各占一半，以周向交替排列的方式排滿整個填料盤。
4.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征是所述的結(jié)構(gòu)A中的規(guī)整填料片和結(jié)構(gòu)B中的規(guī)整填料片可相同填料類型，也可采用不同的填料類型。
5.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征是所述的每盤填料包括2-100塊填料片。
6.如權(quán)利要求5所述的填料，其特征是當(dāng)塔徑在100-400mm內(nèi)時，盤高為40-1OOmm變化；當(dāng)塔徑在400-1000mm內(nèi)時，盤高為100_150mm變化；當(dāng)塔徑在1000-3000mm內(nèi)時，盤高為150-200mm變化；當(dāng)塔徑大于3000mm時，盤高為200-250mm變化。
7.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征是上下兩盤填料所分的偶數(shù)區(qū)域數(shù)量可以相同，也可以不同；當(dāng)上盤填料分為2n區(qū)域時，下盤填料旋轉(zhuǎn)(180/n) °。
8.如權(quán)利要求1 所述的填料，其特征是所述的填料片的材料是金屬、塑料、陶瓷或石m
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【文檔編號】B01D3/14GK103752253SQ201410038839
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】徐義明, 黃益平, 陳英才, 陸曉詠, 岳昌海, 劉春江, 丁暉殿, 李敬楠, 項文雨 申請人:中建安裝工程有限公司, 天津大學(xué)