[发明专利]板式反应精馏塔内导流槽状催化剂规整填装组件

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种用于板式催化反应精馏塔中的新型导流槽状催化剂规整填装组件。

背景技术

催化精馏是将催化反应和精馏分离集于同一设备中进行的化工操作过程，与传统工艺相比，具有边反应边分离、打破化学平衡的限制、提高转化率、节约能耗等显著的优点，因此这一领域的研究一直颇受重视。上世纪八十年代，国外公司成功地将催化精馏技术应用在甲基叔丁基醚(MTBE)的大规模工业化生产上。近年来，反应精馏由均相反应发展至非均相反应，并在醚化、烷基化、酯化、脱水和水解等化工工艺过程中有着广泛的应用前景。非均相反应中使用的固体催化剂既可以加速蒸馏塔内的反应，同时又可以为气液两相传质提供表面，其作用类似于填料，因此能大大提高精馏分离的效率。催化剂装填方式则直接影响塔内床层的催化剂效率和气液传质效率。由于催化剂的粒度一般很小(离子交换树脂的粒度在0.3～3.0mm，分子筛的粒度在5mm以下)，并且，受强度的限制，催化剂尚难以制成任意形状和尺寸，因此反应段催化剂床层必须以特殊方式装填。目前，催化剂的装填方式已经成为催化精馏技术研究的核心课题之一。

美国专利US4471154将催化剂颗粒直接堆放在塔板上，床层空隙率很小，压降大，易造成催化剂的机械损伤；US4242530则是将催化剂装入玻璃纤维制成的小袋中，用不锈钢波纹丝网覆盖，再卷成圆柱体，形成捆扎包，但由于催化剂被一层玻璃布包着，且紧密缠绕成圆柱状，因此催化精馏过程中催化剂包内的传质效率很低，反应产物不易从催化剂包中扩散出来，催化效率不高；美国Koch公司推出的一种称为Katamax的新型催化剂填充方式，是将催化剂装入两片波纹丝网构成的夹层中，然后捆成砖状再装入塔中，其传质过程和常规的规整填料一样，但主要应用于填料塔中，且加工成本较高，催化剂更换较难，特别是当其中的某一部分损坏时就要更换整块填料，操作不够灵活。此外，也有将催化剂装填在降液管底部的报道，由于降液管底部空间有限，装填量很小，催化剂在塔板液流方向上的分布也极不均匀，且影响液流，故实用性很差。

总之，现有的催化剂装填技术，大都无法同时满足以下三个条件：①足够的用于气液两相流动的通道；②良好的传质性能，反应物可以传递到催化剂内部的活性中心进行反应，同时产物可以从中传递出来；③便于制作加工，便于催化剂的装填和更换。正因为如此，现有的催化剂装填技术尚难以应用于大规模的工业生产。到目前为止，也没有比较完善的催化剂装填技术出现，特别是在板式塔上规整地分布和装填固体催化剂的技术更是难以见诸报道。本发明的目的即在于开发板式反应精馏塔上催化剂规整装填的集成技术。

发明内容

为了解决现有的催化剂装填方式中的诸多不足，本发明推出了一款可用于板式塔内反应精馏的导流槽状催化剂规整填装组件。该组件采用插片式蜂箱结构，不仅提供了较大的床层空隙率，较好地改善了催化剂效率和气液传质效率，而且满足加工方便、拆卸容易的要求。

本发明的技术方案如下：