专利名称：设置液体分布器的催化蒸馏设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设置液体分布器的催化蒸馏设备，是石化工业的催化蒸馏工艺的新型设备，属于化工装置领域。
背景技术：
催化蒸馏设备是基于放热化学反应过程、且反应物与生成物沸点不同，将催化反应与分离两个过程耦合在同一设备中进行的装置，在反应进行的同时使反应物与生成物分离，以打破反应的平衡使反应进行完全，进而达到更高的反应转化率。由于反应放出的热量用于产物分离，既简化了工艺流程，又达到了降低能耗的效果。催化蒸馏塔一般包括上部的精馏段、中部的反应段、下部的提馏段三个部分，其中 反应段的结构，即催化剂在催化蒸馏塔中的装填方式是催化蒸馏技术的关键。对于反应床层采用催化剂散装方式的催化蒸馏塔，将不能将分离与反应两个单元操作耦合在一起，无法达到液体在催化剂表面均匀分布的目的、容易形成沟流现象而不利于充分反应。美国专利4443559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、一层装有催化剂的小口袋的捆束型圆柱体催化蒸馏构件。这种催化蒸馏构件即可作为分离元件，也可作为反应载体，因此无需安装液体分布器，但捆包型式的催化蒸馏构件制作结构复杂，催化剂成本高。现有中国专利中，CN1042664提供了一种催化蒸馏设备，其特征是反应段分成若干个床层，两个床层间设一分馏塔盘。催化剂床层的上部设有催化剂拦网，底部设有催化剂支撑板，并在催化剂支撑板上铺有丝网，催化剂散装在催化剂床层的上拦网与铺有丝网的支撑板之间。具有装卸方便、液相反应物与催化剂直接接触的优点，但由于催化剂床层上方没有设置液体分布器，塔盘上的液相物料通过受液盘后直接经过床层上部丝网流入催化剂床层，易形成沟流，降低了催化剂利用效率。专利CN1281744公开了一种分馏反应塔板型催化蒸馏装置，其特点是反应段由一个或若干个分馏反应塔板构成，每个分馏反应塔板分为两个区域，上为分馏区，下为反应区。反应区顶端有液相反应物料进口，中间为倒漏斗状液相反应物料导管，下部是扩大的催化剂床层。该专利提供的催化蒸馏设备虽然提供了催化剂床层上方的倒漏斗状液相反应物料导管，利于液相物料在催化剂床层的均匀分布，但由于导管内侧没有专设导流措施，仅靠倒漏斗进行导流易形成中间物料偏多，而床层两边催化剂接触反应物料偏少的现象。
发明内容
本发明提供了一种催化蒸馏设备，该催化蒸馏设备中部反应段催化剂床层上方设置了液体分布器，使催化剂床层结构易于液相物料在催化剂床层内部均匀分布，提高了催化剂使用效率。本发明所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，包括上部的精馏段，中部的反应段和下部的提馏段，其技术要点在于
(I)中部反应段包含至少两个具有气升管的催化剂床层，每对相邻的催化剂床层间至少设置一块分馏塔盘；(2)中部反应段每一个催化剂床层上部设置液体分布器，催化剂床层两侧为气升管，气升管为催化剂床层壁与塔体形成的空间，气升管的顶部高于液体分布器，作为维持在液体分布器表面上有一定高度的液层和防止液相物料进入气升管中的堰；(3)液体分布器由盘面和均布设置在盘面上的筛孔和筛管组成，筛孔和筛管在盘面的排布方式均为三角形排布，两个相邻的三角形为筛孔和筛管相间；(4)催化剂床层底部设置底部支撑，催化剂散装在液体分布器、底部支撑和催化剂床层壁形成的空间内。所述的筛孔和筛管在盘面的排布方式为以任意点为中心由内到外连续相套的等边三角形，两个相邻的等边三角形为筛孔和筛管相间。 所述的筛孔和筛管在盘面的排布方式为以任意点为直角三角形直角顶点的由内到外依次相套的直角三角形，两个相邻的直角三角形为筛孔和筛管相间。所述的筛孔的内径为I 8mm。所述的筛管的内径为I 8mm。所述的筛管高度为10 60mm。对筛孔和筛管进行排布时，最好是从盘面的中心位置开始，图形依次由内到外相套，直到最大的一个等边或直角三角形出现时为止，再继续选取其它点进行排布。等边或直角三角形的排布方向为任意。所述的底部支撑从上至下依次设置铺有惰性填料的丝网、多孔筛板和催化剂支撑板，为常规设置。所述的催化剂床层液体分布器上方设置降液管和液封槽，液封槽位于降液管和液体分布器之间，为本领域技术人员的常规设置。反应段每两个催化剂床层间设置分馏塔盘，精馏段和提馏段的塔盘数目、床层数目以及每个催化剂床层催化剂的装填量，是根据反应转化率及对产品纯度及产量的要求而定的。液体分布器的筛孔和筛管个数根据工艺需要确定。为适应装置负荷的变动，筛管高度可选用I 3种长短不一的短管，筛孔和不同高度的筛管均布在筛板表面。液相物料由塔顶向下流动至精馏段最后一个塔盘，经降液管和液封槽，溢流至催化剂床层上方的液体分布器，液相物料经液体分布器上的筛孔和筛管导流后流入催化剂床层，液体在催化剂床层能均匀分布，并在此进行反应并放出反应热。向下流动的物料经过铺有惰性填料的丝网、多孔筛板及催化剂支撑板后流入下一个分馏塔盘上，在此与下一个床层气升管上来的气相进行传质传热，塔盘上气液交换后的气相经上一个床层的气升管进入上一个塔盘，塔盘上气液交换后的液相继续向下流动，并流入下一个床层继续反应。如此交替连续进行反应与分馏过程，直至达到要求的反应转化率为止。在每一个催化剂床层的上部设有至少一个人孔或手孔，下部设有催化剂卸出口，用于装卸催化剂或设备检修。也可在每个催化剂床层之间设一个或几个连通管，将催化剂从最上面床层的装入口装入，使用后从最下面床层的一个卸出口卸出。本发明所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备中各个部件所采用本领域技术人员公知的原材料。
本发明的有益效果如下与现有技术相比，本发明的有益效果在于催化剂床层上方设置了液体分布器，使液相物料均匀分布于催化剂床层，提高了催化剂利用效率，进而提高了反应转化率。本发明的设备可用于含异丁烯的碳四与甲醇作用合成MTBE反应及其他叔烯烃与醇的醚化反应、醇脱水生成醚的反应、有机酸与醇的酯化反应、有机酸与烯烃的直接酯化反应、链烷烃或芳烃的烷基化反应、以及其他的可逆平衡反应。
图I是本发明结构示意图。图2是本发明液体分布器的局部俯视结构示意图。图中1、精馏段；2、反应段；3、提馏段；4、塔体；5、降液管；6、液封槽；7、液体分·布器；8、第一催化剂床层；9、第一气升管；10、分懼塔盘；11、第二气升管；12、堰；13、第二催化剂床层；14、手孔；15、底部支撑；16、催化剂卸出口 ；17、短筛管；18、长筛管；19、筛孔；
20、盘面。
具体实施例方式以下结合附图对本发明做进一步描述。如图I、图2所示本发明所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，上部为精馏段1，下部为提馏段3，中部为反应段2，其技术要点为(I)反应段2设置第一催化剂床层8和第二催化剂床层13，第一个催化剂床层8和第二催化剂床层13之间设置一块分馏塔盘10，第一个催化剂床层8的上方设置降液管5和液封槽6,液封槽6位于降液管5和第一催化剂床层8的液体分布器7之间,其余催化剂床层也同样设置液封槽和降液管；(2)中部反应段2每一个催化剂床层上部设置液体分布器7，两侧为气升管，气升管为催化剂床层两侧与塔体4形成的空间，气升管的顶部高于液体分布器7，作为维持在液体分布器表面上有一定高度的液层和防止液相物料进入气升管中的堰12 ；(3)液体分布器由盘面20和均布设置在盘面上的筛孔19和筛管组成，筛孔19和筛管的排布方式为以任意点为中心由内到外连续相套的等边三角形，两个相邻的等边三角形的种类为筛孔19和筛管相间；(4)催化剂床层底部设置底部支撑，催化剂散装在液体分布器、底部支撑和气升管壁形成的空间内，底部支撑从上至下依次设置铺有惰性填料的丝网、多孔筛板和催化剂支撑板。本实施例中选用370个筛孔19，650个长筛管18和460个短筛管17，筛孔和长短筛管排列方式为以任意点为中心由内到外连续相套的等边三角形，采用等边三角形均匀分布在液体分布器盘面上，其局部俯视图见图2。筛孔和长短筛管的内径均为4_，长筛管高度为40mm,短筛管高度为20mm。液相物料由塔顶向下流动至精馏段最后一个塔盘，经降液管5和液封槽6，溢流至第一催化剂床层8上方的液体分布器7,液相物料经液体分布器7上的短筛管17、长筛管18和筛孔19导流后流入第一催化剂床层8，并且液相物料在催化剂床层内均匀分布，在此进行反应并放出反应热。向下流动的液相物料经铺有惰性填料的丝网、多孔筛板及催化剂支撑板后到达分馏塔盘10上，在此与第二催化剂床层13的第二气升管11上来的气相进行传质传热，塔盘上气液交换后的气相经第一催化剂床层8的第一气升管9进入上一个塔盘，分馏塔盘10上经气液交换后的液相继续向下流动，并流入第二催化剂床层13继续反应。如此交替连续进行反应与分馏过程，直至达到要求的反应转化率为止。在第一催化剂床层8的上部设置一个手孔14，下部设有催化剂卸出口 16，用于装卸催化剂或设备检修。也可在每个催化剂床层之间设一个或几个连通管，将催化剂从最上面的床层装入口装入，使用后从最下面的床层的卸出口卸出。设备应用试验某混合碳四馏分中异丁烯与甲醇反应合成MTBE，其反应条件及产品纯度数据见表I (与专利CN1042664中数据对比)。
表I反应条件及产品纯度数据表
权利要求
1.一种设置液体分布器的催化蒸馏设备，包括上部的精馏段，中部的反应段和下部的提馏段，其特征在于中部反应段包含至少两个具有气升管的催化剂床层，每对相邻的催化剂床层间至少设置一块分馏塔盘；中部反应段每一个催化剂床层上部设置液体分布器，催化剂床层两侧为气升管，气升管为催化剂床层壁与塔体形成的空间，气升管的顶部高于液体分布器，作为维持在液体分布器表面上有一定高度的液层和防止液相物料进入气升管中的堰；液体分布器由盘面和均布设置在盘面上的筛孔和筛管组成，筛孔和筛管在盘面的排布方式均为三角形排布，两个相邻的三角形为筛孔和筛管相间；催化剂床层底部设置底部支撑，催化剂散装在液体分布器、底部支撑和催化剂床层壁形成的空间内。
2.根据权利要求I所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，其特征在于所述的筛孔和筛管在盘面的排布方式为以任意点为中心由内到外连续相套的等边三角形，两个相邻的等边三角形为筛孔和筛管相间。
3.根据权利要求I所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，其特征在于所述的筛孔和筛管在盘面的排布方式为以任意点为直角三角形直角顶点的由内到外依次相套的直角三 角形，两个相邻的直角三角形为筛孔和筛管相间。
4.根据权利要求I所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，其特征在于所述的筛孔的内径为I 8mm。
5.根据权利要求I所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，其特征在于所述的筛管的内径为I 8mm。
6.根据权利要求I所述的设置液体分布器的催化蒸馏设备，其特征在于所述的筛管高度为10 60mm。
全文摘要
本发明涉及一种设置液体分布器的催化蒸馏设备，属于化工装置领域，中部反应段每一个催化剂床层上部设置液体分布器，两侧为气升管，气升管为催化剂床层壁与塔体形成的空间，气升管的顶部高于液体分布器；液体分布器由盘面和均布设置在盘面上的筛孔和筛管组成，筛孔和筛管在盘面的排布方式均为三角形排布，两个相邻的三角形为筛孔和筛管相间；催化剂床层底部设置底部支撑，催化剂散装在液体分布器、底部支撑和催化剂床层壁形成的空间内。本发明使液相物料均匀分布于催化剂床层，提高了催化剂利用效率。
文档编号B01J8/04GK102949859SQ201110252059
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月30日 优先权日2011年8月30日
发明者刘淑芝, 李刚, 吕爱梅, 何宗华, 菅秀君, 王建华 申请人:中国石油化工股份有限公司