專利名稱：用于化學(xué)處理塔的液相催化劑裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)處理塔；更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于增強(qiáng)液相塔效力的改進(jìn)的催化劑裝置。
蒸餾塔用來(lái)從多組分液流中分離選擇的組分。通常，這樣的氣液接觸塔使用蒸餾塔板，填充物或它們的結(jié)合。近年來(lái)，已有一種趨勢(shì)，就是在絕大多數(shù)板式塔的設(shè)計(jì)中，用篩板和浮閥塔板來(lái)替代所謂的“泡罩”，并且為了對(duì)液流中組分起改進(jìn)的分離作用，與蒸餾塔板相結(jié)合使用無(wú)規(guī)的(堆積)或結(jié)構(gòu)填充物的通用填充塔。
在塔中成功的分餾取決于液相和氣相間緊密的接觸。有些汽液接觸裝置如塔板具有相當(dāng)高的壓降和相當(dāng)大的液體滯留量這樣的特點(diǎn)。另一類汽液接觸裝置即有結(jié)構(gòu)的高效填充物對(duì)于某些應(yīng)用而言也已常用。因?yàn)檫@樣的填充物壓降低，液體滯留量少，所以，它是能效率高的。然而，正是這些性能不時(shí)地使裝有結(jié)構(gòu)填充物的塔難以以穩(wěn)定的、始終如一的方式進(jìn)行操作。而且，許多應(yīng)用只需使用塔板。
常用的分餾塔板有兩種構(gòu)型橫流塔板和逆流塔板。這些塔板通常是由有許多孔的實(shí)心板組成，并安裝在塔內(nèi)的支承環(huán)上。在橫流塔板的情況下，汽流上升通過(guò)這些孔，并與通過(guò)塔板的“活性”區(qū)橫穿過(guò)塔板的液體接觸。正是在該區(qū)域，汽-液發(fā)生混合和分餾。借助上述塔板的垂直通道，該液體被導(dǎo)引至塔板上。該通道被稱為進(jìn)口降液管。液體橫穿過(guò)塔板，并通過(guò)被稱為出口降液管的類似的通道排出。在催化蒸餾的情況下，這些降液管設(shè)置在液體體積足以進(jìn)行液相化學(xué)反應(yīng)的位置。降液管的位置確定了液體的流動(dòng)方式。如果有兩個(gè)進(jìn)口降液管，并且，在每塊塔板上液體分成兩股液流，那么就稱之為雙通塔板。如果只有一個(gè)進(jìn)口降液管，并且在塔板的另一側(cè)只有一個(gè)出口降液管，那么就稱之為單通塔板。對(duì)于雙通或多通，該塔板經(jīng)常被稱為多通塔板。隨著所需的(設(shè)計(jì))液體速率的增加，通道數(shù)通常也增加。然而，正是塔板的活性區(qū)域，它是極為重要的。
對(duì)于汽-液接觸，并不是所有的塔板區(qū)域都是活性的。例如，進(jìn)口降液管下面的區(qū)域通常是實(shí)心區(qū)。為了獲得更多的汽/液接觸的塔板的區(qū)域，通常降液管為傾斜的。塔板的汽/液最大處理量通常隨活性區(qū)域或冒泡區(qū)域的增加而增加。然而，為了增加冒泡區(qū)域，能將這些降液管傾斜到什么程度，這有一定的限制，否則的活通道將變得太小。這將阻礙液體的流動(dòng)，和/或阻礙保留在液體中的或在降液管中產(chǎn)生的汽的分離，使得液體返回到降液管中，因此，過(guò)早地限制了塔板正常的汽/液最大處理量。
為了增加冒泡區(qū)域并隨后增加汽/液處理量，在設(shè)計(jì)上采用的變化是使用多降液管(MD)的塔板。通常有許多箱形的垂直通道，以對(duì)稱方式安裝在塔板上，以將液體引至和引離塔板。這些降液管并不一直延伸至下面的塔板，而是留有一預(yù)定的距離而差點(diǎn)兒延伸至下面的塔板；該距離是這樣來(lái)限定的，其使得形成足夠的空間而使得進(jìn)入出口降液管液體中保留的汽流分離。將順序的兩個(gè)塔板間的降液管旋轉(zhuǎn)90°。這些箱的底部是實(shí)心的，只是一些切口在所說(shuō)塔板出口降液管中間將液體導(dǎo)引至下面塔板的冒泡區(qū)域。
汽/液接觸技術(shù)談及了許多性能問(wèn)題。例如可參見(jiàn)若干現(xiàn)有技術(shù)的專利，這些專利包括，US3，959，419，US4，604，247和US4，597，916，每個(gè)都轉(zhuǎn)讓給了該發(fā)明的受讓人，和授予MitsubishiJukogyoKabushikiKakshaofTokyo，Japan的US4，603，022。另一參考文獻(xiàn)可參見(jiàn)轉(zhuǎn)讓給UnionCarbideCorporation的US4，4999，035，該專利提出了帶有改進(jìn)進(jìn)口冒泡裝置的氣-液接觸塔板。上述橫流型的塔板顯示，在塔板進(jìn)口處帶有激發(fā)泡罩活性的改進(jìn)裝置，該裝置包含有彼此隔開(kāi)的、基本上垂直向上延伸并橫向至液體流道的無(wú)孔壁狀元件。據(jù)說(shuō)，該結(jié)構(gòu)型能促進(jìn)比簡(jiǎn)單的孔板裝置獲得的板面更大的表面的活性。這可通過(guò)提供連接促進(jìn)汽流上升通過(guò)的降液管區(qū)域的上升區(qū)域而部分實(shí)現(xiàn)。
轉(zhuǎn)讓給ShellOilCompany的US4，550，000提出了在塔中豎向疊加的塔板間媒質(zhì)(relationship)中用于液-氣接觸的裝置。該裝置中，在給定的塔板中用作氣體通路的孔很少被從下一個(gè)上部塔板的排液裝置來(lái)的液體所阻礙。這可通過(guò)固定在塔板上在降液管以下并用于驅(qū)散下降液流的多孔罩來(lái)提供。這些進(jìn)展改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)塔板的效率。同樣地，轉(zhuǎn)讓給NipponKayakuKabushikiKaishaofTokyo，Japan的US4，543，219提出了擋板塔板的塔。其中，披露了高氣-液接觸效率和低壓力損失的操作參數(shù)。在塔板處理塔中，在說(shuō)明高效汽/液接觸的必要性時(shí)，這些參考文獻(xiàn)是有用的。還有另一個(gè)氣-液接觸裝置的例子是授予給CarlT.Chuany等人的并轉(zhuǎn)讓給AtomicEnergyofAacadaLimited的US4，504，426。該參考文獻(xiàn)同樣提出了在改進(jìn)分餾效率和改進(jìn)降液管-塔板設(shè)計(jì)中的許多優(yōu)點(diǎn)。塔板的多孔區(qū)域延伸到降液管下面，并占0-25%以下的多孔區(qū)域。
最近使用的蒸餾塔是與化學(xué)反應(yīng)一道的同步分餾或分段分餾。根據(jù)化學(xué)工業(yè)中熟知的勒夏忒列原理，通過(guò)改變反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡，可改進(jìn)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。例如，在US3，629，478和US3，634，534中的機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明了在降液管中帶催化劑的蒸餾塔反應(yīng)器。在產(chǎn)生氣相產(chǎn)物的放熱反應(yīng)的情況下，在入口至降液管處的汽流分離間隙可能更大大地過(guò)載。使整個(gè)塔不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的蒸餾作用。因此，一種操作上要考慮的問(wèn)題是，將降液管中產(chǎn)生的氣體以及從塔板帶來(lái)的氣體排空。當(dāng)要使塔的操作效率最大時(shí)，必須要考慮這些問(wèn)題。
還是根據(jù)勒夏忒列原理，通過(guò)從反應(yīng)混合物中取出產(chǎn)物，能將化學(xué)反應(yīng)的平衡從原料組分向產(chǎn)物方向移動(dòng)。在許多場(chǎng)合，通過(guò)隨后的蒸餾從殘留物料中取出產(chǎn)物。本發(fā)明使反應(yīng)和生產(chǎn)在同一反應(yīng)器中完成，使得化學(xué)反應(yīng)更完全并降低了投資成本。在放熱反應(yīng)的情況下，反應(yīng)熱可直接地應(yīng)用至產(chǎn)物的回收步驟。在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的共同美國(guó)專利申請(qǐng)US08/132，059中，在氣相中蒸餾和化學(xué)反應(yīng)一起發(fā)生。在本發(fā)明中，反應(yīng)步驟是在化學(xué)處理塔不連續(xù)截面的液相中發(fā)生。
因而，提供一種使用液相催化反應(yīng)而增強(qiáng)蒸餾作用的方法和裝置是有利的。本發(fā)明提供了這樣的裝置，其中，催化劑被放置在化學(xué)處理塔的液相反應(yīng)區(qū)。從該區(qū)域引出汽流，使化學(xué)反應(yīng)完全在液相中進(jìn)行。另外，液相催化反應(yīng)給該方法的設(shè)計(jì)者提供了更易防止某些共沸混合物形成的一套不同的操作條件。
本發(fā)明涉及化學(xué)處理塔和在其中使用的催化劑裝置。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明的一方面包括用于這類處理塔的改進(jìn)的催化劑裝置，其中，液流向下穿過(guò)無(wú)規(guī)或結(jié)構(gòu)填充物，和/或橫穿處理塔塔板。在這樣的塔中，汽流向上流動(dòng)以與下降的液體進(jìn)行相互作用和傳質(zhì)。本發(fā)明的改進(jìn)之處在于，將催化劑介質(zhì)放置在化學(xué)處理塔的液相區(qū)域，借此，促進(jìn)了只在其液相區(qū)中的液體組分的化學(xué)反應(yīng)。
另一方面，本發(fā)明涉及在其中使用催化劑介質(zhì)的這類改進(jìn)的處理塔裝置，其中液流向下穿過(guò)無(wú)規(guī)或結(jié)構(gòu)填充物，和/或橫穿處理塔塔板，而汽流向上流動(dòng)以與下降的液體進(jìn)行相互作用和傳質(zhì)。改進(jìn)之處在于含有連接該塔、用于支承只在塔的液相區(qū)中的催化劑介質(zhì)的裝置。催化劑介質(zhì)只設(shè)置在塔的液相區(qū)域中有利于向下流過(guò)該塔的液體和催化劑介質(zhì)的相互作用，并促進(jìn)其中液體成分的化學(xué)反應(yīng)?？梢酝ㄟ^(guò)至少一個(gè)通過(guò)延伸穿過(guò)塔的連接元件固定在塔壁上的支撐格柵而將催化劑介質(zhì)支承在塔中，以在其中存留催化劑介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了夾在塔中的催化劑介質(zhì)當(dāng)中的第二支撐格柵。
另一方面，上述的本發(fā)明包括通常設(shè)置在塔的下部、以使催化劑介質(zhì)固定在其中主要是液流不從此處通過(guò)汽流的塔的下部的支撐格柵。本發(fā)明的再一方面是，催化劑介質(zhì)被固定在塔的中部，所有的汽流在該催化劑介質(zhì)的上面或下面流動(dòng)，但不穿過(guò)催化劑介質(zhì)。本發(fā)明的還有一個(gè)方面是，支撐格柵通常將催化劑介質(zhì)固定在塔的上部，只使液體從此流過(guò)，其中沒(méi)有汽流通過(guò)。
本發(fā)明的再有一個(gè)方面是，提供了在處理塔中利用催化劑介質(zhì)的改進(jìn)的方法。該改進(jìn)的方法包括在其中主要是液體的塔的區(qū)域設(shè)置催化劑介質(zhì)的一些步驟，和基本上不讓汽流流過(guò)催化劑介質(zhì)的步驟，由此，產(chǎn)物的反應(yīng)步驟主要限定在液相內(nèi)進(jìn)行。
為了更完全的理解本發(fā)明和本發(fā)明的進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，必須參考下面的說(shuō)明書(shū)以及附圖，其中

圖1為帶有不同切開(kāi)的截面的填充塔的透視圖在討論化學(xué)處理塔時(shí)作為參考，用于說(shuō)明各種各樣的塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明原理的一個(gè)實(shí)施方案的一部分化學(xué)處理塔的側(cè)視截面圖。
圖3是圖2化學(xué)處理塔的簡(jiǎn)圖。
圖4是圖3化學(xué)處理塔的另一實(shí)施方案的簡(jiǎn)圖。
圖5是圖3化學(xué)處理塔的又一實(shí)施方案的簡(jiǎn)圖。
首先，參考圖1，圖1顯示了一個(gè)用于顯示塔的內(nèi)部、不同的部位的舉例性的填充交換塔或柱的透視圖。圖1的交換塔10僅用作參考，并不說(shuō)明本發(fā)明的液相催化劑裝置。圖1中所顯示的是具有在其中設(shè)置的許多填充床層14和塔板的圓柱塔12。為了有利于進(jìn)入塔12的內(nèi)部，同樣也建造了許多入孔16。另外還提供了側(cè)線物料取出管線20，液體側(cè)線進(jìn)料管線18和側(cè)線汽流進(jìn)料管線或再沸器回流管線32。在塔12的頂部提供回流返回管線34。
在操作中，通過(guò)回流返回管線34和側(cè)線物料進(jìn)料管線18，將液體13送入塔10中。液體13向下流經(jīng)該塔，并最終在側(cè)線物料取出管線20處或在底部物料取出管線20處或在底部物料取出管線30處離開(kāi)該塔。在其向下流動(dòng)中，當(dāng)液體13通過(guò)塔板和填充床時(shí)，液體13消耗了一些從其中蒸發(fā)的物質(zhì)，并富集或?qū)恼魵饬髦欣淠倪@些物質(zhì)加至其中。如圖1中所示，汽流15向上通過(guò)塔12。
仍參考圖1，為了清楚起見(jiàn)，將交換塔10概念性地切成兩半。在該說(shuō)明中，塔10包括設(shè)置在塔12頂上的頂部管線26的汽流出口和設(shè)置在圍繞連接再沸器(沒(méi)畫(huà)出)的底部物料取出管線30的塔下部的下部裙板28。所示的再沸器返回通道32設(shè)置在裙板28上方，以使得汽流向上通過(guò)塔板和/或填充床層14而循環(huán)。通過(guò)回流管線34在塔上部23提供冷凝器的回流，其中，回流通過(guò)穿過(guò)上部填充床38的液體分布器36而進(jìn)行分布?？梢钥闯?，上部填充床38為結(jié)構(gòu)填充床。為了說(shuō)明起見(jiàn)，顯示了上部填充床38以下交換塔10的區(qū)域，該區(qū)域包括設(shè)置在承載上部填充床38的支撐格柵41以下的集液板40。同樣，將用于使液體13再分布的液體分布器42設(shè)置在其下。第二類分布器42A顯示在分割線43下面，并設(shè)置在床層14的之上。帶分割線43的塔10表明，塔內(nèi)部的布置只是示意性的，并提供作為其中各種元件安排的參考。
仍參考圖1，其中還顯示了用作說(shuō)明的一對(duì)塔板裝置。在許多場(chǎng)合，處理塔只含填充物、塔板、或填充物和塔板的組合。然而，本說(shuō)明是討論整個(gè)塔的組合和塔的操作。板式塔通常含有許多圖1所示的塔板48。在許多場(chǎng)合，塔板48為浮閥塔板或篩板。這樣的塔板包含有多孔或切口結(jié)構(gòu)的板。所顯示的切口塔板只是為了說(shuō)明可以使用其它式樣的塔板。汽流和液體在塔板處或沿塔板進(jìn)行接觸，在某些裝置中，在逆流流動(dòng)下，可使汽-液流過(guò)同一通路。汽-液流動(dòng)最好達(dá)到穩(wěn)定的水平。在利用下面將要詳細(xì)描述的降液管時(shí)，利用相當(dāng)?shù)偷牧魉偈股仙髋c下降液體混合，可以達(dá)到該穩(wěn)定性。在一些實(shí)施方案中沒(méi)有使用降液管，當(dāng)各自的壓力交替改變時(shí)，汽流和液體用同一通路。
在本說(shuō)明中，顯示了橫流塔板48和49以及降液管53和69。塔板48是顯示常規(guī)的多孔或切口表面50的常規(guī)設(shè)計(jì)。然而，塔板49包括在降液管53下面的上升的入口截面51。在入口截面51中的孔可以是簡(jiǎn)單的穿孔或定向的導(dǎo)流葉片(flowvanes)。腐蝕同樣是填充塔中各元件所要考慮的問(wèn)題，而且，在許多場(chǎng)合，塔內(nèi)部材料的選擇、設(shè)計(jì)和構(gòu)造就是這些所考慮問(wèn)題的結(jié)果。如圖1所示的處理塔的構(gòu)造同樣詳細(xì)地描述在題為“PackedColumnInternals”的文章中(GcllertChen，ChemicalEngineering，1984年3月5日)。在此引入此文作為參考。
現(xiàn)在參考圖2，在塔12的下部100顯示了只有液體的反應(yīng)區(qū)99。塔12的下部100含有根據(jù)本發(fā)明的原理的催化劑的特殊反應(yīng)區(qū)。在反應(yīng)區(qū)99中，催化劑介質(zhì)能促進(jìn)塔12內(nèi)液體組分的化學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)可基本上限定在液相內(nèi)進(jìn)行。顯示的區(qū)域100帶有底部物料取出管線30，在該區(qū)域之上放置液體，以穿過(guò)催化劑介質(zhì)102。催化劑介質(zhì)102被設(shè)置在小的催化劑支撐載體104之間，該支撐載體被夾在大的催化劑支撐載體106之間。這些催化劑支撐載體是工業(yè)上熟知的，一種例子為具有不同直徑的氧化鋁球。提供上部的催化劑支撐格柵108，以使催化劑102的上部固定；而下部的催化劑介質(zhì)支撐格柵設(shè)置在底部物料取出管線30之上。催化劑支撐格柵通常由切口的、金屬格柵材料構(gòu)成，并且本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員能容易地設(shè)計(jì)。該支撐格柵110通常借助常規(guī)的連接方法如焊接而連接至塔12，并且可以橫跨整個(gè)塔的直徑，以存留催化劑介質(zhì)102。通過(guò)將催化劑介質(zhì)102夾在支撐格柵108和110之間，該催化劑介質(zhì)被限制在它們之間，以與向下流過(guò)這里的液體13相互作用。因此，汽流的引入是在上部液面112之上進(jìn)行的，汽流的進(jìn)入例如可以是通過(guò)圖1所示的再沸器返回管線32等來(lái)提供的。然而，按照這樣的方式，在塔12的該下部區(qū)域只提供液體，以提供上述的、只有液體的特殊的催化反應(yīng)區(qū)。因此，該催化反應(yīng)將在不引入任何蒸汽的、特殊的反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行。
圖2的構(gòu)型具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，在用于與液體相互作用而被設(shè)置的催化劑量的設(shè)計(jì)上，具有很大的靈活性。催化劑用量的大小并不像常規(guī)的“只有液體”區(qū)如降液管那樣，受有限的尺寸的限制。在圖2的構(gòu)型中，催化劑可以成堆地、橫跨塔12整個(gè)截面上設(shè)置，其中能提供用于在只有液相相互作用的更大體積的催化劑。根據(jù)所需性能的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇設(shè)置在塔12該區(qū)域中的催化劑的用量和種類。這樣的性能指標(biāo)通常包括液體時(shí)空速(LHSV)和壓降這樣的參數(shù)。此外，通過(guò)加熱或冷卻液體，和/或改變通過(guò)反應(yīng)區(qū)99的液體的流速，該構(gòu)型提供了更精確的對(duì)反應(yīng)的控制，以得到使塔12最有效的進(jìn)行操作所需的精確的參數(shù)。鑒于催化劑不占據(jù)任何與通汽流用的機(jī)械裝置的截面面積相同的部分這樣的事實(shí)，因此其機(jī)械設(shè)計(jì)并不復(fù)雜。在這一方面，通過(guò)清除任何汽流區(qū)中存在的催化劑，該塔的處理容量更不會(huì)受到限制。另一優(yōu)點(diǎn)是易于裝卸催化劑。與限制在填充結(jié)構(gòu)中或連接與板式裝置的催化劑的裝卸相比，在催化劑整個(gè)設(shè)置在孤立液體區(qū)域中時(shí)，保護(hù)載體更易進(jìn)入，并且塔的這個(gè)區(qū)域的操作將被簡(jiǎn)化。
現(xiàn)在參考圖3，4和5，所列的這三個(gè)簡(jiǎn)圖是根據(jù)本發(fā)明的原理，可供選擇的裝置，這些裝置借助所選擇的只有液體反應(yīng)器99進(jìn)行液相反應(yīng)，同時(shí)進(jìn)行傳質(zhì)。這三個(gè)圖顯示出了在根據(jù)本發(fā)明原理的處理塔12所選擇的區(qū)中只有液體的反應(yīng)區(qū)99的位置。例如，在圖3中，塔12以類似于圖2所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中，反應(yīng)區(qū)99整個(gè)地設(shè)置在塔12的下部100中。在上部輸入管線120處再引入液體98的閉合回路中簡(jiǎn)要說(shuō)明了底部液流取出管線30。如由常規(guī)處理塔塔板組成的塔板124代表性的顯示一樣，塔12的上部122隨后進(jìn)行液體98和汽流97的逆流流動(dòng)。如圖1中所述種類的所必需的汽流和液體排出通道沒(méi)有畫(huà)出，這是這三個(gè)特定簡(jiǎn)圖的特點(diǎn)。然而在圖3和圖5中，畫(huà)出了設(shè)置在塔12頂上、用于從中排出汽流97的排氣管197。當(dāng)然還需要其它的排出管，而且，在這樣的塔12中，本領(lǐng)域技術(shù)熟練人員還可設(shè)計(jì)功能體系。
現(xiàn)在參考圖4。該圖示出了帶有設(shè)置在塔上部130中的反應(yīng)區(qū)99的塔12。區(qū)域130中的催化劑設(shè)置在汽流97用的頂部汽流排出管132的之上。汽流97是氣相產(chǎn)物，它能送至頂部冷凝器(未畫(huà)出)。在該構(gòu)型中，可取出汽流97，只使液體98填滿區(qū)域130。在這點(diǎn)上，由于汽流97優(yōu)選是不通過(guò)塔板133，因此，塔板133優(yōu)選是實(shí)心結(jié)構(gòu)(由粗實(shí)線表示)，而不是多孔結(jié)構(gòu)。物料取出管線30也可如圖3所示那樣設(shè)置在塔的下部，以從中取出液體。如上所述，塔12的下部134隨后進(jìn)行汽流97和液體98的逆流流動(dòng)，其中，塔板138是多孔的，并且可以是圖1所示的那種。在圖4中，明顯的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是，使用塔12的上部130用于液體98(如從冷凝器來(lái)的回流)在其中通過(guò)催化劑102向下流動(dòng)，并且不提供任何要被排出的汽流97的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的原理，這樣的設(shè)計(jì)排除了反應(yīng)區(qū)99中存在的汽流97。
現(xiàn)在參考圖5，圖5示出了一處理塔，其中，包含只有液體的催化劑區(qū)域140的反應(yīng)區(qū)99設(shè)置在塔12的中部。設(shè)置在區(qū)域140中的催化劑102固定在汽流排出管142之上，而在汽流輸入管144的之下。按照這樣的方式，汽流97能在催化劑區(qū)140的下面取出并在上面注入，以基本上防止汽流97通過(guò)催化劑102。如上所述，在汽流排出管142的上方使用實(shí)心塔板143。該塔板143(由粗實(shí)線表示)阻止了汽流97穿過(guò)該板而進(jìn)入反應(yīng)區(qū)99。隨后可以在區(qū)域150和160中使用常規(guī)的處理塔塔板138，并根據(jù)本發(fā)明的原理，在塔12的這些區(qū)中進(jìn)行逆流汽/液相互作用。如上所述，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在三個(gè)簡(jiǎn)圖說(shuō)明中均沒(méi)示出從塔12引入或取出汽流97和液體98所需的設(shè)備。
值得注意的是，在此所述的本發(fā)明的原理是，在只存在液體的塔的各個(gè)部位設(shè)置只有液體的反應(yīng)區(qū)。關(guān)于那一點(diǎn)，為了輸送并均勻分布通過(guò)此處的液體，液體進(jìn)料管線169，裝置170等等將是必需的。因此，為了說(shuō)明起見(jiàn)，在圖3、4和5的每一個(gè)中都示出了分布器裝置170。在每個(gè)圖中，分布器裝置170置于反應(yīng)區(qū)99中催化劑102的上方。在圖3、4和5的每一個(gè)中都是通過(guò)進(jìn)料管線169將液體98送至塔12中。在圖中，進(jìn)料管線169緊接著地設(shè)置在分布器裝置170的上方。在圖3和圖5中，液體98從上面的塔板傳送至分布器裝置170。必須注意的是，在此所示的在塔12的汽/液部位中塔板等的特定的簡(jiǎn)要說(shuō)明只是為了說(shuō)明。
據(jù)信，根據(jù)前面的說(shuō)明，本發(fā)明的操作和結(jié)構(gòu)將是很清楚的。然而，在此所示的或描述的方法和裝置是優(yōu)選的形式，在不脫離下面權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，很顯然，可以作出種改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種使用催化劑介質(zhì)的、改進(jìn)的處理塔裝置，其中，液體向下通過(guò)至少一個(gè)第一降液管而流至第一塔板上，并穿過(guò)塔板的活性區(qū)，在由此流到至少一個(gè)第二降液管之前汽流向上通過(guò)此處，以與該液體進(jìn)行相互作用并傳質(zhì)，其中改進(jìn)之處包括具有連接該塔、用于支承只在塔的液相區(qū)中的催化劑介質(zhì)的裝置，以有利于通過(guò)所述的塔向下流動(dòng)的液體組分間的相互作用，并通過(guò)所述催化劑介質(zhì)促進(jìn)所述成分的化學(xué)反應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述的催化劑支承裝置包含至少一個(gè)固定在所述塔上并延伸穿過(guò)該塔的支撐格柵，以在所述的塔中存留催化劑介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，包括一對(duì)彼此隔開(kāi)的并固定在所述塔上的支撐格柵，所述的催化劑介質(zhì)被夾在它們中間。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述的支撐格柵通常設(shè)置在所述塔的下部，以在所述塔的下部固定所述的催化劑介質(zhì)，所述的下部中主要是液體，氣流不從此通過(guò)，因此，所述的反應(yīng)基本上被限制在液相中進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述的處理塔由許多設(shè)置在其中的、有利于液體橫穿該塔板的液體流動(dòng)和汽流穿過(guò)該塔板向上流動(dòng)的塔板構(gòu)成，其中所述的催化劑介質(zhì)設(shè)置在所述塔的所述下部區(qū)域，而且是設(shè)置在所說(shuō)塔板的下面。
6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所說(shuō)的支撐格柵通常設(shè)置在所述塔的中部，以將所述的催化劑介質(zhì)固定在所述塔的所述的中部，所述的中部中主要是液體而不從此通過(guò)汽流，因此，所述的反應(yīng)基本上被限制在所述的液相內(nèi)進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述的支撐格柵通常設(shè)置在所述塔的上部，以將所述的催化劑介質(zhì)固定在所述塔的所述的上部，所述的上部中主要是液體而不從此通過(guò)氣流，因此，所述的反應(yīng)基本上被限制在所述的液相內(nèi)進(jìn)行。
8.一種使用催化劑介質(zhì)的、用于處理塔以促進(jìn)液體組分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的、改進(jìn)的催化劑介質(zhì)裝置，所述的塔是這種類型的，其中液體向下流動(dòng)與向上流動(dòng)的用于與所說(shuō)液體相互作用并傳質(zhì)的汽流接觸，其中改進(jìn)之處包括具有將所述催化劑介質(zhì)固定在主要是液流體而不從此通過(guò)汽流的所述塔的區(qū)域內(nèi)的裝置，由此使所述的液體組分的化學(xué)反應(yīng)基本被限制在液相內(nèi)進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求8所述的催化劑介質(zhì)裝置，其中所述的處理塔由許多設(shè)置在其中的、有利于液體橫穿該塔板的液體流動(dòng)和汽流穿過(guò)該塔板向上流動(dòng)的塔板構(gòu)成，其中所述的催化劑介質(zhì)設(shè)置在離開(kāi)所說(shuō)塔板的所述塔的區(qū)域內(nèi)。
10.如權(quán)利要求8所述的催化劑介質(zhì)裝置，其中所述的催化劑介質(zhì)固定裝置包含有至少一個(gè)固定在所說(shuō)塔上并延伸穿過(guò)該塔的支撐格柵，以存留所述的催化劑介質(zhì)。
11.如權(quán)利要求10所述的催化劑介質(zhì)裝置，其中所述的支撐格柵通常設(shè)置在所述塔的下部，以在所述塔的所述的下部固定所述的催化劑介質(zhì)，所說(shuō)的下部中主要是液體，而不從此通過(guò)汽流，因此，所述的反應(yīng)基本上被限制在液相內(nèi)進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求10所述的催化劑介質(zhì)裝置，其中所述的支撐格柵通常被設(shè)置在所述塔的中部以在所述塔的所述的中部固定所述的催化劑介質(zhì)，所述的中部中主要是液體，而不從此通過(guò)汽流，因此，所述的反應(yīng)基本上被限制在液相內(nèi)進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求10所述的催化劑介質(zhì)裝置，其中所述的支撐格柵通常被設(shè)置在所述塔的上部，以在所述塔的所述的上部固定所述的催化劑介質(zhì)，所述的上部中主要是液體，而不從此通過(guò)汽流，因此，所述的反應(yīng)基本上被限制在液相內(nèi)進(jìn)行。
14.一種在處理塔中使用催化劑介質(zhì)并利用催化劑介質(zhì)以促進(jìn)液體組分化學(xué)反應(yīng)的改進(jìn)的方法，所述的塔是這種類型的其中液體向下流動(dòng)與向上流動(dòng)的用于與所說(shuō)液體相互作用并傳質(zhì)的汽流接觸，其中改進(jìn)之處包括下述步驟將所述催化劑介質(zhì)設(shè)置在主要是液體的區(qū)域內(nèi)，基本上不讓汽流經(jīng)過(guò)所述催化劑介質(zhì)，以及在所述催化劑存在下所述液體組分間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括用許多設(shè)置在其中以有利于液體橫穿塔板的流動(dòng)和汽流穿過(guò)塔板向上流動(dòng)的塔板構(gòu)成所述處理塔的步驟，以及將所述催化劑介質(zhì)固定在離開(kāi)所述塔內(nèi)的所述塔板的一個(gè)區(qū)域內(nèi)的步驟。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括提供將第一和第二支撐格柵固定在所述塔上的步驟，以及將所述催化劑介質(zhì)安裝在所述的支撐格柵之間的步驟。
全文摘要
用于汽/液接觸塔的改進(jìn)的催化劑裝置。用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的催化劑介質(zhì)基本上固定在塔的液相中，如在塔的下部以改進(jìn)傳質(zhì)效率。與先前處理塔裝置所不同的是，其中，在汽相或混合相中，蒸餾和化學(xué)反應(yīng)一起發(fā)生，本發(fā)明基本上將反應(yīng)步驟控制在液相內(nèi)。按照這樣的方式，該反應(yīng)很少成為塔中汽流的障礙，并促進(jìn)原料組分更好的混合和擴(kuò)散。
文檔編號(hào)B01J19/32GK1112853SQ9510226
公開(kāi)日1995年12月6日 申請(qǐng)日期1995年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月4日
發(fā)明者約瑟夫·查爾斯·金特里 申請(qǐng)人:戈里特斯奇公司