[实用新型]一种新型的催化精馏塔

说明书

本实用新型属于催化反应蒸馏设备，特别是涉及一种催化精馏塔。

催化反应蒸馏设备通常分为三个部分，上部为精馏段，中部为催化反应段，下部为提留段，也可以根据需要不设精馏段或提留段。精馏段和提留段可以是筛板塔、浮阀塔或其它任何型式的板式塔，也可以是装有一定高度的各种填料的填料塔。而催化反应段的设计是催化反应蒸馏设备的关键部分，现有的催化精馏设备普遍存在着催化剂的利用效率较低的问题，如专利CN1042664A所述的催化精馏装置，催化剂床层设置在塔内，液相靠重力流经催化剂床层，若催化剂床层阻力较小或液相流量较小，液相流经催化剂床层时会产生分布不均的现象，当液相流量较大时，部分液相又会短路进入下层塔板，从而影响催化剂的利用效率。

本实用新型的发明目的是提供一种不论液相流量有多大，均能保证催化剂床层浸泡于液相，因此催化剂可得到充分利用的新型的催化精馏塔。

本实用新型所设计的催化精馏塔包括精馏段Ⅲ、与精馏段下部相连的催化反应段Ⅱ和与催化反应段下部相连的提留段Ⅰ，特别是催化反应段设有同心的内筒和外筒，外筒内设有多个催化剂床4，各床底部设有多孔支撑板7，支撑板上设有栏网8、拦网上装有催化剂，各催化剂床底部下方设有隔板9，内筒内设有多级塔板5，各塔板两侧连有分别用于液相进、出塔板区的降液管6、6′，所述降液管分别与由各隔板和内外筒隔成的环形空间相连通。

本实用新型所设计的催化精馏塔还可以包括用于液相进入塔板区的降液管与催化剂床的底部相连通，而且所述用于液相流出塔板区的降液管与催化剂床的顶部相连通，形成下行式结构。

本实用新型所设计的催化精馏塔还可以包括用于液相进入塔板区的降液管与催化剂床的顶部相连通，而且所述用于液相流出塔板区的降液管与催化剂床的底部相连通，形成上行式结构。

本催化精馏塔中所述催化反应段的塔板5的多个罩体11为带顶的圆筒形，侧壁底部开有小槽12，上部开有多个切向狭缝13，顶部开有多个小孔，罩体外面设置有喇叭形外罩15。

本催化精馏塔中所述催化反应段的塔板5的多个罩体16为带顶的圆筒形，侧壁底部开有小槽12，顶部开有多个小孔17。

本催化精馏塔中所述精馏段和提留段具有板式塔或填料塔结构。本领域技术人员可按使用要求，采用常规手段自行设计。

本设计的催化精馏塔在使用时，由于将催化剂装填在外侧环形管内，可根据所需的催化剂装填量，采用较大直径的外筒，或采用较小直径的外筒，而催化精馏塔的高度不变，因此本设计的催化精馏塔不仅适用于任何形式的化学反应，而且高度较低；特别是本催化精馏塔的结构，不论液相流量有多大，均能保证催化剂床层浸泡于液相，因此催化剂可以被充分利用；且两种新型的帽罩结构，可使汽、液两相经历较长的接触时间，因而具有极高的塔板效率。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。

附图1为下行式催化精馏塔结构示意图；

附图2为上行式催化精馏塔结构示意图；

附图3为图1所示的催化精馏塔的催化反应段的剖面俯视示意图；

附图4为A型帽罩结构示意图和剖面俯视示意图；

附图5为B型帽罩结构示意图；

附图中，标号Ⅰ为提留段，Ⅱ为催化反应段，Ⅲ为精馏段，4为催化剂床层，5为塔板，6为降液管，7为多孔支撑板，8为栏网，9为隔板，10为外侧的环形管，11为罩体，12为侧壁底部开的小槽，13为切向狭缝，14为顶部小孔，15为喇叭形外罩(A型)，16为粗矮形罩体(B型)。

如图1所示的一种液体下行式的催化精馏塔，其中提留段Ⅰ和精馏段Ⅲ为常规筛板塔，催化反应段的主体结构为两层同心圆筒结构，外筒内设有多个催化剂床4，各床底部设有多孔支撑板7，支撑板上设有栏网8，栏网上装有催化剂，催化剂床4底部下方设有隔板9，内筒内设有多级塔板5，各塔板两侧连有分别用于液相进、出塔板区的降液管6，6′，降液管分别与由各隔板和内外筒隔成的环形空间相连通，且用于液相进入塔板区的降液管与催化剂床的底部相连通，用于液相流出塔板区的降液管与催化剂床的顶部相连通；在塔板5上的罩体11为带顶的圆筒形，侧壁底部开有小槽12，侧壁上部开有多个切向狭缝13，圆筒顶部开有多个小孔14，罩体外面设置喇叭形外罩15。

操作时，气液并流从罩体侧壁狭缝喷出后，沿罩体及外罩间隙上升至罩体上部，并与由顶部小孔喷出的气液两相继续进行传质、传热；由于本催化精馏塔的塔板间距较大，因而液相不会返窜到上层塔板，且由于汽、液两相可经历较长时间的接触，因而具有极高的塔板效率；本催化精馏塔的外筒内设置的多个隔板上的多孔支撑板7可同时起到支撑催化剂和分布液相的双重作用，而栏网则可以防止催化剂颗粒的泄漏，催化剂床层的顶部位置以和塔板5的液面高度大致相同为宜，以保证催化剂床层在操作过程中始终浸泡于液相；操作时，来自上层塔板的液相经降液管6，首先进入环形管内的催化剂床层，在催化剂作用下发生化学反应，反应产物经另一侧降液管6′进入下层塔板，在塔板上再与气相进行质量与热量的交换。本催化精馏塔的液相下行通过催化剂床层，催化剂颗粒不易泄漏，塔板间距可较小。