專利名稱：新型催化反應(yīng)精餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化學(xué)工程中的氣液傳質(zhì)、反應(yīng)及分離設(shè)備，具體地講是一種新型催化反應(yīng)精餾塔。
催化反應(yīng)精餾塔主要分為填料塔和板式塔兩大類，填料塔是將催化劑填充在填料的空隙內(nèi)，塔內(nèi)氣液經(jīng)過催化劑表面時發(fā)生反應(yīng)，再通過填料進(jìn)行分離。采用這種形式，催化劑填充較為麻煩，而且更換催化劑時必須將全部填料拆除，施工量很大，因此這種催化反應(yīng)精餾塔較難推廣使用。板式催化反應(yīng)精餾塔一般有以下幾種形式第一種是將催化劑用多孔的，能包裹住催化劑顆粒的材料將催化劑包成包，再將一個或多個這樣的包置于一個多孔盒內(nèi)，此多孔盒規(guī)則排列于塔板的進(jìn)口堰、出口堰附近，利用塔板上液體的自然流動，在催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，再利用塔板進(jìn)行分離；第二種是將催化劑置于塔板的降液管底部，利用塔板的自然降液，在催化劑表面進(jìn)行反應(yīng)，再利用塔板進(jìn)行分離。這兩種結(jié)構(gòu)的催化反應(yīng)精餾塔都是在普通塔板上的局部放置催化劑，利用塔板的自然降液完成催化反應(yīng)，因此催化劑表面更新緩慢，而且氣液相與催化劑接觸時間較短，只進(jìn)行一次接觸，就進(jìn)入下一層塔板，使反應(yīng)速率較慢、轉(zhuǎn)化率較低，很難發(fā)揮催化反應(yīng)精餾的優(yōu)點；第三種是采用活性材料載體制成塔板，催化劑與塔板一體化，這種塔板的造價較高，塔板強度較差，較難大規(guī)模應(yīng)用。
本發(fā)明的目的提供一種新型催化反應(yīng)精餾塔，這種催化反應(yīng)精餾塔將催化反應(yīng)與精餾有機地結(jié)合在一起，它與以前的催化精餾塔相比，改變了塔板上液體的自然流動，使催化劑表面始終保持不斷更新；每一層塔板上液體都經(jīng)過若干個催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元的反應(yīng)和分離，增加了液體和催化劑的接觸時間，從而不但加速了催化反應(yīng)，而且增加了轉(zhuǎn)化率。
本發(fā)明主要包括塔體、降液管、受液盤、塔板、升氣孔等構(gòu)成的主體部件，還包括由底隙、催化劑筐、集液板、催化劑、提液管、填料、填料筐、導(dǎo)流板構(gòu)成的催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元，在塔體內(nèi)的一層或多層塔板的升氣孔上設(shè)置傳質(zhì)單元，傳質(zhì)單元的提液管周圍安裝催化劑筐等構(gòu)成。
本發(fā)明的工作過程是塔板上均勻分布一定數(shù)量的催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元，催化劑置于與提液管相連的催化劑筐內(nèi)。由下一層塔板上升的氣體，經(jīng)塔板升氣孔上升，將塔板上液體吸入提液管，氣液并流在提液管內(nèi)高速湍動傳質(zhì)，由頂部填料強化傳質(zhì)后，氣液分離，氣體上升到上一層塔板，液體下降進(jìn)入催化劑筐，進(jìn)行催化反應(yīng)。反應(yīng)后的液體落回塔板，沿塔板流動進(jìn)入下一個催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元，繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)和分離。
本發(fā)明的具體實施方案參照附圖詳細(xì)說明如下

圖1是催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元示意圖。
圖2是填料及填料筐詳圖、升氣孔詳圖。
圖3是傳統(tǒng)催化反應(yīng)精餾塔示意圖。
圖4是催化反應(yīng)精餾塔示意圖。
圖5是提液管詳圖。
圖6是其它形式的催化劑筐示意圖。
圖7、圖8是提液管的固定方式示意圖。
圖9是填料筐與提液管一體化結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖10是整體式催化劑筐、分體式填料筐的催化反應(yīng)精餾塔示意圖。
圖11是整體式催化劑筐、整體式填料筐的催化反應(yīng)精餾塔示意圖。
圖12是整體式催化劑筐的安裝示意圖。
如圖所示，(1)是升氣孔，(2)是塔板，(3)是底隙，(4)是催化劑筐，(5)是集液板，(6)是催化劑，(7)是提液管，(8)是填料，(9)是填料筐，(10)是塔板液層，(11)是降液管，(12)是受液盤，(13)是塔體，(14)是導(dǎo)液板，(15)是支腿，(16)是支耳，(17)是角鐵；其基本結(jié)構(gòu)是在塔板上開一個或多個升氣孔，升氣孔可以是圓形的或者是方形的(圖2所示B向)，升氣孔開孔率為2-50％，并在升氣孔的上方安裝催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元(傳質(zhì)單元見中國專利CN1147412A)，在整個板式塔中可采用一層或多層上述結(jié)構(gòu)。整個催化反應(yīng)精餾塔可根據(jù)不同工況及物系采用不同材質(zhì)。
圖1中的提液管(7)位于升氣孔(1)的正上方，可以是圓形的或者是方形的，內(nèi)部可加也可不加導(dǎo)流板(14)(如圖5所示的圓形提液管或者方形提液管)，下端采用如圖7、圖8所示的結(jié)構(gòu)與塔板(通過支腿)焊接或采用螺栓固定。對于圓形提液管一般采用圖7所示的結(jié)構(gòu)與塔板焊接，也可采用圖8(a)所示的結(jié)構(gòu)(通過角鐵)與塔板連接便于檢修更換；方形提液管的固定可采用圖7、8(a)所示的結(jié)構(gòu)，還可采用圖8(b)所示的結(jié)構(gòu)。提液管(7)下端與塔板(2)之間的底隙(3)高度為2～100mm。
填料筐(9)安裝在提液管(7)的上方，可采用圓柱體、長方體或其它結(jié)構(gòu)形式，其內(nèi)填充填料(8)或折流擋板、柵板等。填料筐(9)一般與提液管(7)焊接，對于方形提液管填料筐(9)可以與提液管(7)做成一體化結(jié)構(gòu)(如圖9所示)。
催化劑筐(4)的底板及側(cè)板與提液管(7)焊接，可采用如圖1、圖6所示的不同形式的結(jié)構(gòu)，還可采用圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，包圍著局部或整個提液管(7)。催化劑筐(4)的底板及蓋板采用篩板、柵板、板網(wǎng)、絲網(wǎng)或其它多孔材料。
催化劑筐(4)頂部可根據(jù)需要加集液板(5)，也可不加。集液板(5)可以是垂直的或者傾斜的；催化劑筐(4)的高度為10～600mm，填料筐(9)的高度為10～300mm，提液管(7)的高度為10～500mm，催化劑筐(9)的底板與塔板(2)之間的高度為0～400mm。
催化劑筐(4)和填料筐(9)可根據(jù)具體操作狀況采用單向或者多向密封的結(jié)構(gòu)。
催化劑筐(4)內(nèi)根據(jù)不同催化反應(yīng)填充相應(yīng)的催化劑(6)，根據(jù)催化劑(6)的具體形態(tài)，可直接填充在催化劑筐(4)內(nèi)，或采用填料、格柵等分布介質(zhì)均勻分布催化劑(6)，或者將催化劑(6)用多孔的、能包裹住催化劑顆粒的材料包成包，再將一個或多個這樣的包置于催化劑筐(4)內(nèi)，便于催化劑(6)的拆裝。
如圖10所示，相鄰催化劑筐可以合并成為一個整體式催化劑筐，便于催化劑(6)的安裝和拆卸。
如圖11所示，提液管(7)和填料筐(9)做成整體結(jié)構(gòu)，并且相鄰的提液管(7)和填料筐(9)合并成一個整體的長條形傳質(zhì)單元，相應(yīng)的將催化劑筐合并成整體式催化劑筐，這樣就大大簡化了塔板結(jié)構(gòu)，便于塔板的安裝以及催化劑的安裝和拆卸。
如圖12所示，整體式催化劑筐可采用在提液管(7)上焊接支耳(16)，再將催化劑筐擔(dān)架在支耳(16)上，或者采用在塔板上焊接支腿(15)等結(jié)構(gòu)形式，再將催化劑筐與其固定。
如上所述的催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元根據(jù)不同操作狀況，可以是等高排列的，也可以高低交錯排列。
本發(fā)明可用于化工過程中的催化反應(yīng)精餾設(shè)備，該塔從根本上解決了目前催化反應(yīng)精餾塔催化劑的包裝和裝填問題，由于催化劑的裝入造成的壓力降問題、催化反應(yīng)和精餾操作不平衡問題，強化了催化劑表面更新，延長了液相在催化劑表面的停留時間，使分離效率和反應(yīng)速率大為提高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，經(jīng)濟效益顯著。
權(quán)利要求
1．一種新型催化反應(yīng)精餾塔，它主要包括塔體(13)、降液管(11)、受液盤(12)、塔板(2)、升氣孔(1)構(gòu)成主體部件，其特征在于它還包括由底隙(3)、催化劑筐(4)、集液板(5)、催化劑(6)、提液管(7)、填料(8)、填料筐(9)、導(dǎo)流板(14)構(gòu)成的催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元，在塔體(13)內(nèi)的一層或多層塔板(2)的升氣孔(1)上設(shè)置傳質(zhì)單元，提液管(7)周圍設(shè)置填充催化劑(6)的催化劑筐(4)。
2．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的催化劑筐(4)內(nèi)直接填充催化劑(6)或采用填料、格柵等分布介質(zhì)均勻分布催化劑(6)、或者將催化劑(6)用多孔的、能包裹住催化劑顆粒的材料包成包，再將一個或多個這樣的包置于催化劑筐(4)內(nèi)。
3．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的催化劑筐(4)可以包圍提液管(7)的局部或者包圍整個提液管(7)，或者將相鄰催化劑筐合并成為一個整體式催化劑筐，其頂部蓋板和底板采用篩板、柵板、板網(wǎng)、絲網(wǎng)或其它多孔材料。
4．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的催化劑筐(4)可加或不加集液板(5)，集液板(5)可以是垂直的或者是傾斜的，提液管(7)可以是方形的或者是圓形的，內(nèi)部可加或不加導(dǎo)流板(14)。
5．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的催化劑筐(4)的高度為10～600mm；所說的填料筐(9)的高度為10～300mm；所說的提液管(7)的高度為10～500mm；所說的催化劑筐(9)的底板與塔板(2)之間的高度為0～400mm；所說的塔板(2)上的升氣孔(1)開孔率為2～50％；所說的提液管(7)下端與塔板(2)之間的底隙(3)高度為2～100mm。
6．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的提液管(7)和填料筐(9)可以是分體組合的，也可以是整體的，相鄰的提液管(7)和填料筐(9)可以合并成一個整體的長條形傳質(zhì)單元。
7．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的催化劑筐(4)和填料筐(9)可采用單向或者多向密封的結(jié)構(gòu)。
8．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的填料筐(9)可采用圓柱體、長方體，其內(nèi)填充填料(8)或折流擋板、柵板，也可以什么也不填充，此時提液管與填料筐成為一體，即垂直篩板。
9．按照權(quán)利要求書1所說的新型催化反應(yīng)精餾塔，其特征在于所說的催化反應(yīng)精餾傳質(zhì)單元可以是等高的，也可以高低交錯排列。
全文摘要
本發(fā)明是一種催化反應(yīng)精餾塔,主要由降液管、塔板、受液盤構(gòu)成塔板主體部分,由提液管、填料及填料筐、催化劑及催化劑筐、集液板等組成塔板上的催化反應(yīng)傳質(zhì)單元,可用于化工過程中的催化反應(yīng)精餾設(shè)備,從根本上解決了目前催化反應(yīng)精餾塔催化劑的包裝和裝填問題以及催化反應(yīng)與精餾操作不平衡問題,強化了催化劑表面更新,延長了液相在催化劑表面的停留時間,使分離效率和反應(yīng)速率大為提高。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,造價低廉,經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號B01D3/14GK1286129SQ9911844
公開日2001年3月7日 申請日期1999年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月31日
發(fā)明者藍(lán)仁水 申請人:藍(lán)仁水