[发明专利]用于催化蒸馏设备的双功能催化剂及其装填方式无效
申请号: | 97106052.5 | 申请日: | 1997-08-20 |
公开(公告)号: | CN1067905C | 公开(公告)日: | 2001-07-04 |
发明(设计)人: | 张金永;郝兴仁;王进善;高步良;王伟 | 申请(专利权)人: | 中国石油化工集团总公司;中国石化集团齐鲁石油化工公司 |
主分类号: | B01D3/26 | 分类号: | B01D3/26;B01J35/04 |
代理公司: | 淄博科信专利代理有限公司 | 代理人: | 耿霞 |
地址: | 255400 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 催化 蒸馏 设备 功能 催化剂 及其 装填 方式 | ||
本发明涉及一种催化剂及其装填方式。
催化蒸馏技术是反应与产品分离在同一催化蒸馏设备中进行,在反应进行的同时把生成的产品分离出去,反应的平衡被打破,因而使反应趋向完全,提高反应物的转化率;另外反应热可被反应物料的汽化所吸收,因而不仅反应温度可保持恒定,能耗可大为降低,工艺流程简化,投资也大为降低。一般催化蒸馏塔由三段组成:上部为精馏段,中部为催化反应段,下部为汽提段。在此催化蒸馏塔中,向下流动的液相物料与向上流动的汽相物料必须能对流通过中部催化反应段并在其中同时进行反应与产品分馏作用,然而一般催化剂粒度比较小,催化剂床层对流体的阻力大,使向上流动的汽相物料与向下流动的液相物料难以对流通过中部反应段,因而使其无法正常操作,反应与分馏作用无法进行。
为解决上述问题文献报导开发了一些催化蒸馏设备或催化剂的装填方法,如US.3,434,534是把催化剂装填在中部反应段分馏塔盘的降液管中作为附设反应器,这种方法催化剂的装填量受到限制。US.4,471,154是把催化剂装填在由织物或不锈钢丝网做成的可使流体通过但不使催化剂通过的催化剂小包中,再把这些小包安放在中部反应段的分馏塔盘上,使反应物流过分馏塔盘时扩散到包内与催化剂接触并进行反应,这种结构的催化剂装量也受到限制。US.4,215,011发明了一种方法是把催化剂装填在一系列催化剂小袋中,并把小袋安放在中部反应段中,小袋之间留有一定间隙可使液相物料与汽相物料对流通过中部反应段。US,3,579,309发明了一种结构,把一系列小反应器设在塔外侧,液相物料由上一个塔盘出来流经塔外小反应器后,再返回到下一个塔盘上,结构复杂,流体阻力大。还有其它一些类似结构,但这些结构有的复杂,有的催化剂装填量受到限制,有的把催化剂包装在由织物做成的小包中,反应物须扩散到小包中才能与催化剂接触进行反应,反应后的产物还要扩散出来,影响反应效率。
本发明是提供一种用于催化蒸馏设备的双功能催化剂及其装填方式,催化剂是既具有催化反应活性又具有分馏作用的双功能催化剂,反应效率高,其装填方式,操作简便,简化催化蒸馏设备反应段的结构。
本发明双功能催化剂的主要技术特点是催化剂颗粒内部和颗粒间具有自由空间。
催化剂的外表面可以是具有由齿状、槽状等形成的类似凹凸面的不平整表面,催化剂内部可以有分割成许多空间的筋。这样可以增大催化剂的表面积。
本发明催化剂的装填方式是自由装填在催化蒸馏设备中部反应段的催化剂支撑板上,颗粒内部及颗粒之间形成足够的自由空间。不但具有催化作用又有分馏作用。催化剂的当量直径可以是6~60mm。外型最好呈圆柱形,其高径比为:0.2~3∶1,最好为0.5~2∶1。催化剂的横截面可以如附图2~6所示的几种较好的形状。图2为蜂窝状,具有很大的外表面,既有利于反应的进行也利于提高其分馏效率;图3为带外齿的蜂窝状,具有更大的外表面;图4为车轮状,具有较大的颗粒内自由空间,适用于要求流体流通量较大的催化蒸馏塔;图5为带外齿的车轮状,不仅流体流通量大,反应效率与分馏效率也较高;图6为带外齿的环状,有最大的颗粒内自由空间,更适用于要求流体流通量的催化蒸馏塔。除此之外的类似形状。
图1为催化蒸馏塔的结构示意图,此塔1由上部精馏段2,中部反应段3,下部汽提段4组成。在中部反应段的支撑板5上堆放本发明的双功能催化剂,塔内向上流动的汽相物料与向下流动液相物料对流通过中部反应段的催化剂床层,反应物与催化剂直接接触进行反应与分馏作用。上部精馏段及下部汽提段可使用常规分馏塔盘或分馏填料,催化剂床层可设支撑板5及催化剂装入口7、卸出口8用以装卸催化剂。原料13由塔的反应段或精馏段或汽提段加到塔内,来自精馏段最下层分馏塔盘或填料层的液相物料向下流动通过中部反应段及催化剂床层9;来自汽提段最上面的塔盘或填料层的汽相物料则向上流动通过反应段的催化剂床层9,液相物料与汽相物料在催化剂床层上的催化剂6上同时进行反应及分馏作用,达到反应完全或达到要求的转化率为止。反应后向上流动的汽相物料由塔顶出来经冷凝器10冷却后,一部分作为回流返回催化精馏塔顶,一部分作为低沸点产品11出装置;反应后向下流动的液相物料由塔底出装置,一部分经再沸器14汽化后返回塔底,一部分作为高沸点产品12出装置。在对塔顶产品质量没有要求或要求不高时,也可不设精馏段。反应段中催化剂装量及催化剂床层数根据反应转化率的需要决定。催化剂的形状及其尺寸大小的选择则根据塔内汽、液相物料在反应段中对流流动的流量决定。
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