[发明专利]醚化催化精馏模块

说明书

本专利申请提供了一种醚化催化精馏模块，由催化剂层与不锈钢波纹板组交错排列构成，所述的催化剂层的组成包括催化剂颗粒、填料片和不锈钢丝网，其中的填料片为至少两道并列的不锈钢波纹板，催化剂颗粒填装于不锈钢波纹板的间隙空间，再由不锈钢丝网包裹构成；所述的不锈钢波纹板，于波峰、波谷处制有若干导流窗。本技术方案有效的促进液相表面更新和径向分布均匀度，使气液传质得到进一步提高，且具有反应段床层温度易控，避免飞温、操作弹性更大、操作负荷宽、方便装卸、催化作用稳定、催化剂磨损小、不漏剂、易于工业应用的技术优点。

技术领域

本专利申请涉及化学反应装置，尤其涉及的是化工催化精馏反应的催化精馏填料构件。

背景技术

催化精馏有机的耦合了催化反应和精馏作业，在催化精馏塔内的反应段进行催化反应，同时实施精馏分离，将生成物与反应物分离，推动平衡反应向右移动，取得良好的转化率、选择性和产品纯度，并达到降低能耗的技术目的。催化精馏技术广泛应用于醚化、异构化、选择性加氢、烷基化等化工制造领域。催化精馏的技术核心是催化精馏模块构造，现有技术在此方面也开展了多方面研究工作。

美国专利US4443559提出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催化精馏构件。该结构的优点是催化剂分布均匀、气液固接触性好，已成功应用于合成MTBE的催化精馏的工业生产中。但是，本方案的技术局限是只适应于空隙率较一般的小型填料塔，二是整个催化精馏塔制造复杂、技术要求高，三是填料装卸麻烦，安装时圆柱体之间存在较大空隙，影响了气液分布，降低了催化精馏的效果。

现有的另一种结构方式是将催化精馏塔反应段分成若干个催化剂层，每个床层上下催化精馏模块构件交互垂直，上下相邻构件间的床层空间留作气相通道，使上行的气体穿过床层和分离塔盘；每一催化精馏模块构件为两片波纹板间平行夹持催化剂包体的类“三明治”连续排列结构。此类催化精馏构件的优点是催化剂装卸方便、反应物料与催化剂能直接接触，减少扩散对反应速率的影响。但其也存在很多技术问题是气液两相分别穿过反应段中各自的通道，不易发生气液两相间的传质，如应用于精馏、吸收及萃取等单元时，气体通过波纹通道折流向上，液体沿填料片表面向下流动形成液膜，大部分沿波谷表面向下流动，波谷位液膜较厚而波峰却处于赤裸状态，使塔内液体分布不均；另外，波谷处液膜形成后，塔内液相通道将长时间处于基本不变的状态，不利于气液间传质，影响塔的分离效果。所以，该现有技术不适宜于气、液均是反应物料的气-液-固三相体系中使用。

发明内容

本发明申请的发明目的在于提供一种醚化催化精馏模块，以改善气、液两相流体动态分布结构、提高气流通量、气液两相间的传质能力、催化效率、改善分离效果。

本专利申请提供的醚化催化精馏模块技术方案，其主要技术内容是：一种醚化催化精馏模块，由催化剂层与不锈钢波纹板组交错排列构成，所述的催化剂层的组成包括催化剂颗粒、填料片和不锈钢丝网，其中的填料片为至少两道并列的不锈钢波纹板，催化剂颗粒填装于不锈钢波纹板的间隙空间，再由不锈钢丝网包裹构成；所述的不锈钢波纹板，于波峰、波谷处制有若干导流窗，所述的导流窗是波纹棱上横向切口的一侧波纹棱段向内压入，于侧向投影形成三角形缺口，所述切口因压入展开成为导流窗口。

上述方案的优选技术手段之一是，所述的催化剂层的填料片为2-3层不锈钢波纹板。

上述方案的优选技术手段之一是，所述的催化剂层的不锈钢丝网包括内、外两层网，且内层网的网孔孔径小于外层网网孔孔径。

上述技术方案的优选技术手段之一是，催化单元的不锈钢波纹板组中的不锈钢波纹板为2-3层，催化单元的不锈钢波纹板组和催化剂层内的不锈钢波纹板填料片，相邻片间的波纹槽夹角为30-45º。