專利名稱：管殼式催化蒸餾設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化蒸餾設(shè)備。
催化蒸餾技術(shù)是反應(yīng)與產(chǎn)品分離在同一個催化蒸餾設(shè)備中進(jìn)行，在反應(yīng)進(jìn)行的同時把生成的產(chǎn)品分離出去，反應(yīng)的平衡被打破，因而使反應(yīng)趨向完全，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；另外反應(yīng)熱可被反應(yīng)物料的汽化所吸收，因而反應(yīng)溫度可保持恒定，能耗可大為降低，工藝流程簡化，投資也大為降低。催化蒸餾塔一般由三段組成上部為精餾段，(在對塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量要求不高或沒有要求時可不設(shè)精餾段)中部為催化反應(yīng)段，下部為汽提段。在催化蒸餾塔中，向下流動的液相物料與向上流動的汽相物料必須能對流通過中部催化反應(yīng)段并在其中同時進(jìn)行反應(yīng)與產(chǎn)品分餾作用，然而一般催化劑粒度比較小，催化劑床層對流體的阻力大，使向上流動的汽相物料與向下流動的液相物料難以對流通過中部反應(yīng)段，因而使其無法正常操作，反應(yīng)與分餾作用無法正常進(jìn)行。
為解決上述問題文獻(xiàn)報導(dǎo)了許多反應(yīng)段特殊結(jié)構(gòu)，如USP.3,434,534是把催化劑裝填在中部反應(yīng)段分餾塔盤的降液管中作為附設(shè)反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，分餾作用在塔盤上進(jìn)行，這種方法催化劑的裝填量受到限制，催化劑裝填也比較復(fù)雜。USP.4,471,154發(fā)明一種結(jié)構(gòu)是把催化劑裝在由織物或不銹鋼絲網(wǎng)做成的可使流體通過但不使催化劑通過的催化劑小包中，再把這些小包安放在中部反應(yīng)段的分餾塔盤上，使反應(yīng)物流過分餾塔盤時擴(kuò)散到小包內(nèi)與催化劑接觸并進(jìn)行反應(yīng)，這種結(jié)構(gòu)的催化劑裝量也受到限制。US.4,215,011發(fā)明了一種催化劑裝填方法，把小顆粒狀催化劑裝在一排用玻璃絲布片縫制的條型小袋中，并鋪設(shè)上一層可以撐開空間的不銹鋼絲網(wǎng)，然后卷成螺旋卷裝填在反應(yīng)段中，螺旋卷中有自由空間可使液相物料與汽相物料對流通過中部反應(yīng)段，反應(yīng)物擴(kuò)散進(jìn)入小袋中與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，這種結(jié)構(gòu)制造、裝填復(fù)雜，反應(yīng)物也須擴(kuò)散進(jìn)入袋中才能進(jìn)行反應(yīng)，影響反應(yīng)效率。
上述這些結(jié)構(gòu)及其它類似結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造費(fèi)用高，反應(yīng)效率低。
本發(fā)明的目的是提供一種管殼式催化蒸餾設(shè)備，反應(yīng)段結(jié)構(gòu)簡單，催化劑裝填量大，裝卸容易，催化反應(yīng)與分餾效率高，提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。
管殼式催化蒸餾設(shè)備，其主要技術(shù)特點(diǎn)是反應(yīng)段是由固定于塔體內(nèi)的豎直排列的分餾管及分餾管間的催化劑組成。
上述分餾管的管壁開有口，管壁外包鋼絲網(wǎng)或管內(nèi)襯一層網(wǎng)狀物。鋼絲網(wǎng)或網(wǎng)狀物的網(wǎng)孔大小能使氣體與液體通過但不使催化劑通過。分餾管可以是圓形、矩形或其它形狀，管壁開口可以是孔、條狀舌形開口等。為了提高分餾效率，分餾管內(nèi)可填充有分餾填料。該分餾填料可采用常規(guī)填料。
分餾管是通過兩端的固定板固定于塔體內(nèi)，在上固定板的分餾管間有開孔。液相物料能通過該開孔進(jìn)入催化劑床層。下固定板亦是催化劑的支撐板。
圓形分餾管的直徑為10～200mm，最好是30～80mm，矩形分餾管的寬度為10～200mm，最好是30～80mm，分餾管之間的距離為5～100mm，最好為20～50mm。
催化蒸餾塔，塔體內(nèi)的上部為精餾段，中部為反應(yīng)段，下部為汽提段，在對塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量要求不高或沒有要求時可不設(shè)精餾段。
催化劑的裝填量根據(jù)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率要求決定，床層段數(shù)則根據(jù)催化劑總裝填量高度決定，反應(yīng)段床層數(shù)一般分為1～10個，最好為3～6個。每個床層上部設(shè)催化劑裝入口，下部設(shè)催化劑卸出口，用以裝卸催化劑，塔體上還有原料、產(chǎn)品等所需要的進(jìn)出口。
下面結(jié)合實(shí)施例


圖1為催化蒸餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2～圖4為分餾管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為A-A視圖。
圖中1塔體 2精餾段 3反應(yīng)段 4汽提段 5鋼絲網(wǎng) 6催化劑床層 7分餾管8催化劑裝入口 9催化劑卸出口 10上固定板 11分餾管管壁開口 12上固定板開孔13下固定板 14冷凝器 15再沸器如圖2～4，分餾管7可以是圓形，也可以是矩形，管壁有開口11，開口可以是孔，也可以是條狀舌形開口。管壁外包有一層鋼絲網(wǎng)5與分餾管固定連接。塔體1內(nèi)反應(yīng)段3的每一床層，與塔壁平行排列分餾管7，分餾管兩端開口通過上固定板10和下固定板13固定在塔體內(nèi)，下固定板也是催化劑的支撐板。上固定板上于分餾管間有開孔12。分餾管間為催化劑床層6。精餾段2和汽提段4可使用常規(guī)分餾塔盤或分餾填料。
來自精餾段2下部的液相物料一部分經(jīng)由上固定板10的管間開孔12直接進(jìn)入催化劑床層6進(jìn)行反應(yīng)，并橫向流動擴(kuò)散到分餾管7中；另一部分由分餾管頂部開口進(jìn)入分餾管向下流動，與來自汽提段上部或下一個床層向上流動的汽相物料進(jìn)入分餾管并與向下流動的液相物料對流通過分餾管進(jìn)行分餾作用。分餾管中的汽、液相物料通過分餾管管壁上的孔及鋼絲網(wǎng)5擴(kuò)散進(jìn)入催化劑床層6與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物再擴(kuò)散出來進(jìn)入分餾管進(jìn)行產(chǎn)品分餾作用。從上一個床層反應(yīng)后的液相物料由其底部流至其下一個反應(yīng)床層頂部，進(jìn)行如上所述同樣的反應(yīng)與分餾作用，在催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)作用，在分餾管與來自更下一個反應(yīng)床層或汽提段向上流動的汽相物料對流通過分餾管進(jìn)行產(chǎn)品的分餾作用。在該反應(yīng)段汽-液相物料同時進(jìn)行了催化反應(yīng)與產(chǎn)品的分餾作用。
分餾管上端要高出上固定板一定高度，在固定板上形成一個液層使一部分液相物料能均勻的流入催化劑床層頂部，其余不能流入催化劑床層的液相物料則溢流到分餾管中。
反應(yīng)原料可根據(jù)反應(yīng)需要由反應(yīng)段床層之間、精餾段底部或汽提段中部進(jìn)入塔內(nèi)，在反應(yīng)段同時進(jìn)行反應(yīng)與分餾作用使反應(yīng)達(dá)到完全或轉(zhuǎn)化率達(dá)到要求為止，反應(yīng)后的汽相產(chǎn)物由塔頂出來經(jīng)冷凝器14冷凝后一部分返回塔頂，一部分作為產(chǎn)品出裝置；反應(yīng)后的液相物料由塔底出來一部分經(jīng)再沸器15汽化后返回塔底，一部分作為產(chǎn)品出裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，催化劑裝填量大，裝卸容易，反應(yīng)的汽、液相物料經(jīng)過反應(yīng)段能夠有效地進(jìn)行反應(yīng)和產(chǎn)品的分餾作用，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高。本發(fā)明的設(shè)備可用于異丁烯與甲醇反應(yīng)合成MTBE，也可用于MTBE分解生成異丁烯、C3～C10叔烯烴與C1～C4的醇的反應(yīng)生成相關(guān)醚類、C3～C10烴類餾分選擇加氫脫除雙烯烴與炔烴、叔烯烴與水反應(yīng)生成醇類、醇與有機(jī)酸反應(yīng)生成酯類以及其他類似反應(yīng)。
實(shí)施例用中部裝有三根分餾管的本發(fā)明催化蒸餾塔進(jìn)行試驗，塔的直徑100mm，分餾管的直徑30mm。上部精餾段與下部汽提段裝Φ4×4mm不銹鋼網(wǎng)環(huán)為填料，分餾管中也裝有Φ4mm不銹鋼環(huán)填料，用大孔磺酸樹脂為催化劑裝于分餾管間，以C4中異丁烯與甲醇為原料反應(yīng)合成MTBE(甲基叔丁基醚)為例進(jìn)行試驗，試驗條件與試驗結(jié)果如下表
以上4組試驗結(jié)果轉(zhuǎn)化率均為99％以上。
權(quán)利要求
1.一種管殼式催化蒸餾設(shè)備，其特征在于反應(yīng)段是由豎直排列的分餾管(7)及分餾管間的催化劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化蒸餾設(shè)備，其特征在于分餾管管壁上開有口，管壁外包鋼絲網(wǎng)或管內(nèi)襯一層網(wǎng)狀物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化蒸餾設(shè)備，其特征在于分餾管可以是圓形、矩形，管壁開口可以是孔，條狀舌形開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的催化蒸餾設(shè)備，其特征在于分餾管兩端開口，內(nèi)填充有分餾填料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化蒸餾設(shè)備，其特征在于分餾管通過兩端的固定板固定于塔體內(nèi)，上固定板的分餾管間有開孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的催化蒸餾設(shè)備，其特征在于圓形分餾管的直徑為10～200mm，最好是30～80mm，矩形分餾管的寬度為10～200mm，最好是30～80mm，分餾管之間的距離為5～100mm，最好為20～50mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化蒸餾設(shè)備，其特征在于塔體內(nèi)的上部為精餾段，下部為汽提段，中部為反應(yīng)段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化蒸餾設(shè)備，特征在于反應(yīng)段床層數(shù)為1～10個，最好為3～6個。
全文摘要
一種管殼式催化蒸餾設(shè)備,塔體內(nèi)包括精餾段、反應(yīng)段、汽提段,其特征在于反應(yīng)段是由豎直排列的分餾管及分餾管間的催化劑組成。分餾管的管壁開有口,管壁外包鋼絲網(wǎng)或管內(nèi)襯一層網(wǎng)狀物。分餾管通過兩端的固定板固定于塔體內(nèi),上固定板于分餾管間有開孔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,催化劑裝填量大,裝卸容易,能夠有效地進(jìn)行反應(yīng)和產(chǎn)品的分餾作用,反應(yīng)效率高。
文檔編號B01J8/02GK1242249SQ9811035
公開日2000年1月26日 申請日期1998年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月17日
發(fā)明者王進(jìn)善, 郝興仁, 高步良, 于在群, 王偉 申請人:中國石化齊魯石油化工公司