[发明专利]大持液量催化反应精馏塔板

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的大持液量催化精馏塔板，它是对石油炼制和化工工业中的精 馏塔板的结构改进。

背景技术

在石油加工、化工、精细化工、环境保护等工业过程中，要大量用到各种板式分离 以及传质塔器，以使多种组分的液体混合物、气相混合物按照要求分离开来。板式塔有 各种类型，如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔板等。催化反应精馏是一种应用前景广 泛的新型反应、分离工艺，在精馏塔设置催化剂，使物料的反应与分离过程同时在精馏 塔内完成。由于反应产物的及时提出，促进了反应物的转换，提高了反应效率，实现了 较高的选择性，使得总的设备投资和操作费用降低。在催化精馏过程中，催化剂的装填 量，气液以及催化剂的良好接触，接触时间的长短会影响反应效率。华东理工大学开发 的催化反应精馏塔的精馏段构件由多个精馏构件单元重叠堆积组成，精馏构件单元包括 两个上下“互补”的小单元，小单元包括相间组合的一个或一个以上的规整填料元件和 一个或一个以上的催化剂元件(参见：CN00111945.1)。河北工业大学开发的立体催化反 应精馏塔板，在塔板上安装有规则排列的升气管，升气管上配合安装组合喷射单元，喷 射组合单元由立体喷射帽罩与固体催化剂组合而成(参见：CN1895715)。也有在波纹 状外壳内装催化剂以组成催化精馏填料(参见：CN92222666.0)，天津大学开发的催化 反应精馏填料塔，其塔体内由上至下依次设置液体分布器，锥形导流器，催化填料段， 气体分布器，催化填料段由催化填料层和规整填料层相间排列构成(参见： CN101254353)。在常规的催化反应精馏塔里，催化剂用丝网等常规材料包括捆扎后放 置在塔板上或降液管内，以使液体流过时能与催化剂接触，由于塔板结构以及操作条件 的限制，催化剂的装填量及其与液相的接触面积十分有限，而塔板较小的持液量和很短 的停留时间则是导致很多反应精馏实际在应用过程中效率低下的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效节能的大持液量催化反应精馏塔板。它能够用于石 油炼制和化学工业中的催化精馏操作，能够有效提高塔板表面的持液量，并延长塔板表 面液体的停留时间，以提高反应和分离效率。同时通过对塔板立体空间的延伸和有效划 分，极大提高了塔板空间的利用率。

本发明的技术方案如下：

一种大持液量催化精馏塔板，如图1所示，它主要由降液管1、溢流堰2、分隔板3、 带有泡罩或浮阀等传质元件9的U型塔板4和持液罐5组成，持液罐5紧贴在U型塔 板4的平线上，其上沿高于U型塔板但低于溢流堰2，它的一个侧壁即为塔壁10，持液 罐5的下部距离罐底50～200mm处设置筛板、筛网或格栅作为催化剂支撑将持液区分割 成催化反应区和液体水平通道8，催化反应区可以装填有催化剂，分隔板3将U形塔板 4分隔成两部分并延伸至持液罐5内距离罐底50～200mm处，将持液罐5的催化反应区 分隔成两部分，催化反应区被分隔成下降催化反应区6和上升催化反应区7，分隔板3 与塔壁10相连接，分隔板3上沿高于板上液层高度50mm以上，以保证分隔板3两侧 的液体不会互混。上一层塔板的降液管将回流液降流到塔板平板4上，流过分隔板一侧 塔板上的泡罩或浮阀等传质元件后，进入下降催化区6，再经过持液区底部的液体水平 通道8进入上升催化区7，然后流过分隔板另一侧塔板上的泡罩或浮阀等传质元件，再 经过溢流堰2，进入降液管1。

上述的大持液量催化精馏塔板，所述的持液罐5的横截面积和体积可根据催化反应 的快慢以及液体流量的大小计算设定，持液罐5优选的横截面积为塔板总面积的 10～50％，优选的高度为塔板间距的20～80％，持液罐5内水平通道优选的高度为 50～200mm。

上述的大持液量催化精馏塔板，所述的持液罐5的横截面可以是弓形的，如图2a 所示，也可以是月牙形的，如图2b所示。

上述的大持液量催化精馏塔板，所述的分隔板3高度为溢流堰2高度的1.5～5倍， 优选的高度为100～300mm，其上沿必须高于板上液层高度50mm以上，以保证分隔板3 两侧的液体不会互混。

上述的大持液量催化精馏塔板，所述的催化反应区内可以填装催化剂或者填充有催 化剂的规整填料，上方覆盖压圈，使催化区内形成微元流动通道。

上述的大持液量催化精馏塔板，所述的催化反应区内其间隙率优选的是大于50％。

上述的大持液量催化精馏塔板，所述的降液管1可以在分隔板3的左边或右边。