[发明专利]一种应用于醚化反应的催化精馏模块

说明书

本专利申请提供了一种应用于醚化反应的催化精馏模块，它具有不锈钢波纹板单元箱体，不锈钢催化剂容器和不锈钢规整填料相互交错排列填装于单元箱体内，不锈钢催化剂容器和不锈钢规整填料之外与单元箱体内壁之间填装不锈钢散堆填料，所述的不锈钢规整填料为鲍尔环，所述的不锈钢催化剂容器是与不锈钢规整填料同尺寸的圆筒，圆筒筒体均匀开设有若干透孔，圆筒内及其筒端口衬有不锈钢丝网，不锈钢丝网空间内填装催化剂颗粒。本技术方案具有流通量大、压降小，具有足够的气液接触面积、传质特性优良，催化反应转化效率高、产品纯度高、塔内安装简便、易于规模工业化应用的技术优点。

技术领域

本专利申请涉及的是催化精馏塔，尤其涉及的是填充于催化精馏塔内的催化精馏模块。

背景技术

催化精馏技术是近年来发展起来的一种化学催化反应技术于工程的应用，其原理是将催化剂装填组件填充在一分离塔中，是一催化反应和分离功能兼备的新型的复合型反应塔装置。塔内的分离作业强化了化学反应，使可逆平衡反应变成类似于单一反应。因此催化精馏技术具有反应物料转化率高、产物选择性好、产品纯度高、能耗低、操作简单、投资少等优点。催化精馏技术在甲基叔丁基醚的工业应用中获得成功，还在其它化工制备领域逐渐得到推广、应用。

催化精馏技术的关键是催化精馏塔中催化精馏构件的构成。现有技术中出现了许多对催化精馏构件的研究成果。美国专利US4443559公开的方案是：将催化剂颗粒装入用玻璃纤维缝制的小口袋里，用有一定开口空间的不锈钢丝网覆盖支撑，再卷成具有一层不锈钢丝网和一层装有催化剂的小口袋的捆束型圆柱体，构成催化精馏构件。这种构件的优点是：催化剂分布均匀，气液固接触好，在合成MTBE的催化精馏的工业生产中得到应用。但是，该技术方案的适用条件受限于空隙率较一般低的小型填料塔，且整个催化精馏塔设计结构比较复杂、技术工艺要求高、且填料装卸很麻烦，安装后圆柱体之间存在较大的空隙，明显影响了气液分布，因而降低了催化精馏的技术效果。

中国专利CN1042664A提出将催化精馏塔反应段分成若干个催化剂床层，每个床层直接装填催化剂，两床层之间空间设置分离塔盘，也留作气相通道，使上行的气体穿过床层和分离塔盘。这种催化精馏构件虽具有催化剂装卸方便、反应物料与催化剂能直接接触、可减少扩散对反应速率的影响的技术优点，但该结构更适合装填大颗粒催化剂，且由于其结构使气液两相分别穿过反应段中各自通道，气液两相间不易发生传质，故不适用于气、液均是反应物料的气-液-固三相反应体系中。

发明内容

本专利申请的发明目的在于提供一种新型应用于醚化反应的催化精馏模块，本模块既能使催化剂在整个反应段中均匀分布，还能使反应床层具有充足的空隙率，满足气液两相接触面积所需，有利于气相中反应介质向液相中转移，同时还具有很强的分离能力，促使反应平衡向生成产物方向移动，还具有装卸灵活、方便、催化剂磨损小、作用稳定的技术优点。

本专利申请提供的应用于醚化反应的催化精馏模块技术方案，其主要技术内容是：一种应用于醚化反应的催化精馏模块，具有不锈钢波纹板单元箱体，不锈钢催化剂容器和不锈钢规整填料相互交错排列填装于单元箱体内，不锈钢催化剂容器和不锈钢规整填料之外与单元箱体内壁之间填装不锈钢散堆填料，所述的不锈钢规整填料为鲍尔环，所述的不锈钢催化剂容器是与不锈钢规整填料同尺寸的圆筒，圆筒筒体均匀开设有若干透孔，圆筒内及其筒端口衬有不锈钢丝网，不锈钢丝网空间内填装催化剂颗粒。

在上述的整体技术方案中，按面积占比，所述的不锈钢波纹板单元箱体的开孔率为30-40%。

在上述的技术方案中，每一催化精馏模块中催化剂颗粒的装填量占模块总体积的5%-50%；在达到同样的技术效果的条件下，其最优选填量值是10%-20%，不仅具有优良的技术效果，而且具有节省催化剂用量的技术优点。

在上述的技术方案中，不锈钢散堆填料为不锈钢环。