一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]催化精餾塔是一種將反應(yīng)和分離耦合在一起的化工設(shè)備，反應(yīng)段的催化填料既要起到反應(yīng)的作用，又要提到汽液傳質(zhì)表面的作用，良好的催化劑裝填技術(shù)是提高催化精餾效率的關(guān)鍵。目前，由于工業(yè)上采用催化劑顆粒直徑比較小，直接放置在塔內(nèi)導(dǎo)致塔內(nèi)壓降增大，容易液泛。另外，由于催化劑制備工藝的局限和催化劑強(qiáng)度的要求，目前催化劑還難以制備成任意的形狀和尺寸，因此如何裝填催化劑才能最大限度地提高催化劑的效率成為催化精餾技術(shù)開發(fā)的一個(gè)重要問題。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)催化精餾塔內(nèi)塔內(nèi)件和催化劑裝填結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。美國(guó)專利US4443599、USP424530提出一種將催化劑顆粒裝填在用玻璃纖維布縫合的小袋中，并用具有一定開孔空間的不銹鋼絲網(wǎng)覆蓋、支承，卷成圓柱狀的捆扎包，再有規(guī)則的放入催化精餾塔內(nèi)作為催化填料的結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)可以裝填較多的催化劑顆粒，并且可以有效地解決小催化劑顆粒直接在塔內(nèi)堆積阻力太大的問題，保證了塔內(nèi)液體與催化劑充分接觸，汽液的良好接觸，滿足了反應(yīng)和精餾同時(shí)進(jìn)行的要求，但催化劑的裝填比較麻煩，并且由于該催化劑是圓柱體，里面催化劑較厚，催化精餾過程中催化劑包內(nèi)的傳質(zhì)阻力較大，催化利用率低。另外，由于催化劑較厚，汽液傳質(zhì)通量小，汽液接觸、傳質(zhì)效果較差。
[0004]中國(guó)專利92222666.0提出了一種用于催化精餾工藝過程的催化劑裝填結(jié)構(gòu)，是由波紋狀外殼和催化劑組合成，波紋狀外殼是用多孔或網(wǎng)狀惰性材料制成波紋狀面，由窄側(cè)面、上頂面和下底面構(gòu)成，波紋狀外殼內(nèi)裝有催化劑，組成該催化精餾元件。這種催化劑裝填方式利用了規(guī)整填料的分離能力，能夠使汽液充分接觸，但這種催化填料的制備復(fù)雜，且反應(yīng)區(qū)和精餾區(qū)所占比例不易條件，汽液容易分布不均。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于提出一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料結(jié)構(gòu)，其制備簡(jiǎn)單，既能夠充分利用規(guī)整填料的分離能力，又能夠減小催化劑層的傳質(zhì)阻力，提高催化精餾過程催化劑的利用率。
[0006]本發(fā)明的第一具體實(shí)施方案是:一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，包括橫向排列的多排填料層構(gòu)成的填料單元，所述每排填料層包括波紋狀的組件B和設(shè)置于相鄰組件B形成的溝槽內(nèi)的組件A，所述組件A內(nèi)設(shè)有催化劑顆粒。
[0007]進(jìn)一步的，所述組件A呈三角柱狀，所述組件A包括由波紋絲網(wǎng)或惰性材質(zhì)折疊形成的外層以及填充于外層，所述催化劑顆粒填充于外層內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步的，所述組件B的規(guī)整填料為板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料或蜂窩填料。
[0009]進(jìn)一步的，所述橫向相鄰的兩排填料層交替反向排放。
[0010]進(jìn)一步的，所述組件A三角柱外緣與組件B三角形溝槽內(nèi)壁相配合，所述三角柱厚度低于波紋溝槽高度。
[0011]進(jìn)一步的，三角柱厚度僅為波紋溝槽高度的1/3。
[0012]進(jìn)一步的，所述精餾塔內(nèi)沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個(gè)催化填料單元之間組件A與組件B的傾斜角度均相反。
[0013]本發(fā)明的第二具體實(shí)施方案是:一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料制備方法，包括以下步驟:
(O利用波紋絲網(wǎng)或惰性材質(zhì)折疊形成三角狀的組件A外層，在外層內(nèi)填充催化劑顆粒；
(2)利用規(guī)整的波紋狀填料為組件B;
(3)將三角柱狀的組件A置入組件B波紋狀的組件B的溝槽內(nèi)；
(4)沿橫向錯(cuò)位排列組合形成的組件A和組件B并置入催化精餾塔塔內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步的，在所述精餾塔內(nèi)沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個(gè)催化填料單元之間組件A與組件B的傾斜角度均相反。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、組件A催化劑層的厚度僅為組件B波紋結(jié)構(gòu)溝槽高度的1/3，催化劑層外反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑顆粒表面、產(chǎn)物擴(kuò)散到催化劑層外的路程短，催化劑層內(nèi)擴(kuò)散阻力小，催化劑利用率高。
[0016]2、規(guī)整波紋填料的波紋結(jié)構(gòu)使得大量的液體沿著波紋溝槽流動(dòng)，液體流速大，使得液體能夠直接與催化劑顆粒接觸，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
[0017]3、催化劑放置在規(guī)整波紋填料的溝槽中，占據(jù)空間小，汽液傳質(zhì)通量大，能夠使得反應(yīng)產(chǎn)物得到及時(shí)的分離，汽液傳質(zhì)效果好。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明催化填料的橫截面圖；
圖2是本發(fā)明催化填料的主視圖；
圖3是本發(fā)明催化填料多單元塔內(nèi)放置的縱截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]如圖1?2所示，實(shí)施例1
選取塔內(nèi)徑為200 mm的催化精餾塔，催化填料的直徑為200 mm，參見附圖1，本催化填料由催化劑層10 (即組件A)與規(guī)整波紋填料20 (即組件B)組合排列而成，其中催化劑層10 (即組件A)制作如下:將一塊1mmX 160 mm的長(zhǎng)方形波紋絲網(wǎng)110進(jìn)行折疊形成與波紋填料溝槽形狀相似的三角柱形結(jié)構(gòu)，由三角形側(cè)面、上頂面和下底面構(gòu)成，內(nèi)充AlOO離子交換樹脂，形成一個(gè)催化劑層結(jié)構(gòu)120 ;采用同樣的方法制成不同傾斜角度的催化劑層結(jié)構(gòu)。
[0021]如圖1所示，橫向排列的兩片相同的板波紋填料20反方向傾斜交替排放，將制成的催化劑層10插入到波紋填料20的三角形溝槽中，如此反復(fù)，直至催化填料充滿塔盤，然后用不銹鋼緊箍片固定成型，形成催化填料；該催化填料既可以使沿著波紋網(wǎng)表面溝槽流動(dòng)的液體直接接觸催化劑顆粒，有利于反應(yīng)進(jìn)行；又能夠減小催化劑層內(nèi)擴(kuò)散阻力的影響，提高催化劑利用率；每片催化劑層的傾斜角度在制備過程中根據(jù)波紋填料的傾斜角度確定，簡(jiǎn)單易操作。
[0022]實(shí)施例2
選取塔內(nèi)徑為300 mm的催化精餾塔，催化填料的直徑為300 mm，參見附圖1，本催化填料由催化劑層10 (即組件A)與規(guī)整波紋填料(即組件B) 20組合排列而成，其中催化劑層(即組件A)制作如下:將一塊1mmX 160 mm的長(zhǎng)方形波紋絲網(wǎng)進(jìn)行折疊形成與波紋填料溝槽形狀相似的三角柱形結(jié)構(gòu)，由三角形側(cè)面、上頂面和下底面構(gòu)成，內(nèi)充陽(yáng)離子交換樹脂NKC-9，形成一個(gè)催化劑層結(jié)構(gòu)；采用同樣的方法制成不同傾斜角度的催化劑層結(jié)構(gòu)。
[0023]如圖1所示，兩片相同的板波紋填料反方向傾斜交替排放，將制成的催化劑層插入到波紋填料的三角形溝槽中，如此反復(fù)，直至催化填料充滿塔盤，然后用不銹鋼緊箍片固定成型，形成催化填料；該催化填料既可以使沿著波紋網(wǎng)表面溝槽流動(dòng)的液體直接接觸催化劑顆粒，有利于反應(yīng)進(jìn)行；又能夠減小催化劑層內(nèi)擴(kuò)散阻力的影響，提高催化劑利用率；每片催化劑層的傾斜角度在制備過程中根據(jù)波紋填料的傾斜角度確定，簡(jiǎn)單易操作。
[0024]所述催化填料單元在精餾塔30內(nèi)放置時(shí)，如圖3所示，精餾塔30內(nèi)每個(gè)催化填料單元堆放時(shí)與上下兩個(gè)單元傾斜角度相反，汽液兩相在精餾塔30內(nèi)以之字狀流動(dòng)，這樣既均衡了塔內(nèi)壓降，有效避免了汽液短路，又能使液體直接與催化劑顆粒直接接觸，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。
[0025]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，包括橫向排列的多排填料層構(gòu)成的填料單元，所述每排填料層包括波紋狀的組件B和設(shè)置于相鄰組件B形成的溝槽內(nèi)的組件A，所述組件A內(nèi)設(shè)有催化劑顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，所述組件A呈三角柱狀，所述組件A包括由波紋絲網(wǎng)或惰性材質(zhì)折疊形成的外層以及填充于外層，所述催化劑顆粒填充于外層內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，所述組件B的規(guī)整填料為板波紋填料、絲網(wǎng)波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料或蜂窩填料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，所述橫向相鄰的兩排填料層交替反向排放。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，所述組件A三角柱外緣與組件B三角形溝槽內(nèi)壁相配合，所述三角柱厚度低于波紋溝槽高度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，三角柱厚度僅為波紋溝槽高度的1/3。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料，其特征在于，所述精餾塔內(nèi)沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個(gè)催化填料單元之間組件A與組件B的傾斜角度均相反。8.一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)利用波紋絲網(wǎng)或惰性材質(zhì)折疊形成三角狀的組件A外層，在外層內(nèi)填充催化劑顆粒； (2)利用規(guī)整的波紋狀填料為組件B; (3)將三角柱狀的組件A置入組件B波紋狀的組件B的溝槽內(nèi)； (4)沿橫向錯(cuò)位排列組合形成的組件A和組件B并置入催化精餾塔塔內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料制備方法，其特征在于，在所述精餾塔內(nèi)沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個(gè)催化填料單元之間組件A與組件B的傾斜角度均相反。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種催化精餾塔塔內(nèi)催化填料及其制備方法，包括橫向排列的多排填料層構(gòu)成的填料單元，所述每排填料層包括波紋狀的組件B和設(shè)置于相鄰組件B形成的溝槽內(nèi)的組件A，所述組件A內(nèi)設(shè)有催化劑顆粒，催化劑層的厚度僅為波紋結(jié)構(gòu)溝槽高度的1/3，催化劑層外反應(yīng)物擴(kuò)散到催化劑顆粒表面、產(chǎn)物擴(kuò)散到催化劑層外的路程短，催化劑層內(nèi)擴(kuò)散阻力小，催化劑利用率高。規(guī)整波紋填料的波紋結(jié)構(gòu)使得大量的液體沿著波紋溝槽流動(dòng)，液體流速大，使得液體能夠直接與催化劑顆粒接觸，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。催化劑放置在規(guī)整波紋填料的溝槽中，占據(jù)空間小，汽液傳質(zhì)通量大，能夠使得反應(yīng)產(chǎn)物得到及時(shí)的分離，汽液傳質(zhì)效果好。
【IPC分類】B01J19/32, B01J8/02, B01D3/14
【公開號(hào)】CN105126735
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510469791
【發(fā)明人】邱挺, 王清蓮, 王紅星, 楊臣, 楊金杯, 李玲, 黃智賢, 王曉達(dá), 葉長(zhǎng)燊, 陳錦溢
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月4日