一種具有較低壓降的催化精餾填料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有較低壓降的催化精餾填料，填料層內(nèi)有兩種組件A、組件B。組件A是填料片外包裹絲網(wǎng)、內(nèi)填充催化劑，并將絲網(wǎng)縫合起來(lái)。組件B是規(guī)整填料，可為開(kāi)窗導(dǎo)流填料、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、蜂窩填料等規(guī)整填料。組件A與組件B交錯(cuò)放置，形成本發(fā)明的高效催化精餾填料。根據(jù)填料片的強(qiáng)度性能不同，當(dāng)填料盤的強(qiáng)度不足以滿足工業(yè)生產(chǎn)要求時(shí)可在組件A上方放置組件C以增強(qiáng)填料盤的強(qiáng)度。氣液反復(fù)在組件和填料片之間交替流動(dòng)，使催化劑用量減少。反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間可通過(guò)調(diào)整A組件的高度及所含填料片的型號(hào)來(lái)控制。反應(yīng)物與生成物不斷被分離至塔頂和塔底，推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行。
【專利說(shuō)明】一種具有較低壓降的催化精餾填料【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種具有較低壓降的催化精餾填料，屬于化工行業(yè)催化精餾技術(shù)范疇，特別涉及催化精餾塔塔內(nèi)的過(guò)程優(yōu)化與強(qiáng)化。
【背景技術(shù)】
[0002]催化精餾過(guò)程既有反應(yīng)，又有分離，所以塔內(nèi)填料必須同時(shí)具備催化功能和氣液傳質(zhì)功能，原料在塔內(nèi)經(jīng)催化反應(yīng)后的生成物被分離，推動(dòng)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。填料作為催化精餾塔內(nèi)的重要塔內(nèi)件，其結(jié)構(gòu)直接影響了分離過(guò)程的效率。催化精餾填料在保證塔內(nèi)氣液相充分混合接觸的同時(shí)，還需要使反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間區(qū)間范圍大且可控。工業(yè)上普遍使用小顆粒的樹(shù)脂催化劑，以增大反應(yīng)表面積，而催化劑粒度較小時(shí)，直接放置在塔內(nèi)會(huì)增大塔內(nèi)壓降甚至堵塞填料層。由于技術(shù)限制，樹(shù)脂催化劑也不易制成其他形狀，大多屬于球形或橢球形。因此，怎樣促進(jìn)塔內(nèi)氣液傳質(zhì)、使反應(yīng)物與催化劑接觸時(shí)間可控、減小塔內(nèi)壓降等問(wèn)題成為研究高效催化精餾填料的重要因素。
[0003]為了強(qiáng)化催化精餾過(guò)程，中外學(xué)者研發(fā)了許多催化精餾裝置。US4242530中，Chemical Research&Licensing Company開(kāi)發(fā)的催化精懼結(jié)構(gòu),將催化劑放置在纖維袋中，將纖維袋縫合并卷曲，將其裝填于催化精餾塔中，但其傳質(zhì)性能欠佳。中國(guó)專利101219400，天津大學(xué)開(kāi)發(fā)一種催化劑網(wǎng)盒，在絲網(wǎng)和平板制成的帶有防溢流擋板的封閉式網(wǎng)盒內(nèi)裝填催化劑，催化劑分布不均，傳質(zhì)性能欠佳。國(guó)專利88109705.5，齊魯石油化工公司研究院開(kāi)發(fā)的催化精餾裝置，將催化劑以散裝形式直接填于反應(yīng)段的催化劑床層中，催化劑磨損較為嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高效的催化精餾填料，強(qiáng)化催化精餾過(guò)程，使催化精餾塔的分離效率高，塔內(nèi)壓降低。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的一種具有較低壓降的催化精餾填料，在每層填料層內(nèi)交替排列垂直放置兩種不同結(jié)構(gòu)的組件A和組件B ;組件A是填料片外包裹絲網(wǎng)、內(nèi)填充催化劑，并將絲網(wǎng)縫合起來(lái)；組件B是規(guī)整填料片，可為開(kāi)窗導(dǎo)流填料片、金屬絲網(wǎng)填料、絲網(wǎng)波紋填料、刺孔波紋填料、孔板波紋填料片、壓延孔板波紋填料片或蜂窩填料片的規(guī)整填料片。
[0007]組件A的高度與組件B的高度比值范圍為1:5至1: 1，組件B與填料盤等高。
[0008]組件A的高度可依據(jù)具體催化劑裝填量的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)；當(dāng)填料盤的強(qiáng)度不足以滿足工業(yè)生產(chǎn)要求時(shí)，在組件A上方放置一定高度的組件C。組件C為填料片，用以增強(qiáng)填料盤的強(qiáng)度。組件A與組件C的總高度與組件B等高。
[0009]當(dāng)塔內(nèi)反應(yīng)段放置多層填料盤時(shí)，上下填料盤旋轉(zhuǎn)15°至90°安裝。
[0010]在兩盤催化精餾填料盤之間放置O~2m高度的普通規(guī)整填料進(jìn)行氣液兩相的再分布；填料裝填時(shí)上下層填料盤是相同的或可以不同的。[0011]本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)有:
[0012]1.組件A中的規(guī)整填料片能加強(qiáng)氣液傳質(zhì)過(guò)程，增強(qiáng)氣液的擾動(dòng)，可減少催化劑用量。反應(yīng)物與催化劑的接觸時(shí)間可通過(guò)調(diào)整催化劑的量來(lái)控制。
[0013]2.組件A依據(jù)實(shí)際反應(yīng)需求，在設(shè)計(jì)時(shí)可以調(diào)整高度，從而調(diào)整催化劑裝填量，優(yōu)化氣液流動(dòng)及傳質(zhì)過(guò)程。
[0014]3.兩種組件合理放置，使反應(yīng)物與生成物不斷被分離至塔頂和塔底，推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明填料的俯視圖；
[0016]圖2是本發(fā)明填料的側(cè)視圖；
[0017]圖3是本發(fā)明填料增設(shè)組件C的示意圖；
[0018]圖4是本發(fā)明填料內(nèi)液體流向示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明填料內(nèi)氣體流向示意圖；
[0020]其中，1-絲網(wǎng)，2-催化劑顆粒，3-規(guī)整填料片，4-用于增加填料盤強(qiáng)度的規(guī)整填料片。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 結(jié)合圖1-圖5對(duì)本發(fā)明說(shuō)明:
[0022]圖1是本發(fā)明填料的俯視圖。圖2是本發(fā)明填料的側(cè)視圖。當(dāng)工業(yè)要求的催化劑裝填量較小，即組件A的高度較低時(shí)，要在組件A上增設(shè)適當(dāng)高度組件C，圖3即是增設(shè)組件C (加強(qiáng)填料片)情況下的填料片示意圖。如圖4所示，液相自上一層填料片向下流，液相在組件B及組件A內(nèi)部反復(fù)流動(dòng)，部分液相透過(guò)潤(rùn)濕性能較好的絲網(wǎng)進(jìn)入組件A的規(guī)整填料，同時(shí)組件A中部分液相也透過(guò)絲網(wǎng)進(jìn)入組件B的填料片中。液相在兩種組件中交替流動(dòng)，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行和物系的分離。同理圖5亦然，氣相在組件B中交替上升，與液相傳質(zhì)，最終塔頂收獲輕相，塔底收獲重相。
[0023]本發(fā)明的具有較低壓降的催化精餾填料，采用催化劑與規(guī)整填料相結(jié)合的組裝方式，規(guī)整填料外包絲網(wǎng)，內(nèi)充催化劑，絲網(wǎng)既能防止催化劑外露，也能起到良好的液體潤(rùn)濕作用；填料片增強(qiáng)了氣液的傳質(zhì)過(guò)程。
[0024]具有較低壓降的催化精餾填料，在每層填料層內(nèi)交替排列垂直放置兩種不同結(jié)構(gòu)的組件A、組件B，組件B是規(guī)整填料片，可為開(kāi)窗導(dǎo)流填料片、金屬絲網(wǎng)填料、絲網(wǎng)波紋填料、刺孔波紋填料、孔板波紋填料片、壓延孔板波紋填料片或蜂窩填料片的規(guī)整填料片。組件A是填料片外包裹絲網(wǎng)、內(nèi)填充催化劑，并將絲網(wǎng)縫合起來(lái)。組件C是一定高度的填料片，用以增強(qiáng)填料盤的強(qiáng)度。
[0025]本發(fā)明的填料的放置結(jié)構(gòu)為:組件A與組件B交錯(cuò)放置，形成高效催化精餾填料；其中組件B的高度與填料盤等高；根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需要的催化劑裝填量，組件A的高度與組件B的高度比值范圍為1:5至1:1，根據(jù)填料片的強(qiáng)度性能不同，當(dāng)填料盤的強(qiáng)度不足以滿足工業(yè)生產(chǎn)要求時(shí)可在組件A上放置一定高度組件C。由于組件A的高度低于傳統(tǒng)模塊化的催化精餾規(guī)整填料高度，該催化精餾填料的壓降可大幅降低。[0026]—層填料盤內(nèi)填料片總數(shù)為5-200片，絲網(wǎng)材質(zhì)可為金屬、非金屬、合成材料等。塔內(nèi)放置多層填料盤時(shí)，上下填料盤旋轉(zhuǎn)15°至90°安裝。當(dāng)塔徑超過(guò)800mm時(shí),填料盤也可以分塊安裝。另外，為了保證塔內(nèi)氣液兩相的均勻分布，在兩盤催化精餾填料盤之間可以放置O?2m高度的普通規(guī)整填料對(duì)塔內(nèi)氣液兩相進(jìn)行再分布。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]在氯硅烷反歧化反應(yīng)精餾裝置中，二氯二氫硅與四氯化硅發(fā)生反歧化反應(yīng)生成三氯氫硅，填料采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料與金屬壓延孔板波紋填料。塔內(nèi)反應(yīng)段設(shè)催化精餾填料9盤,上部4盤填料盤，一層填料盤內(nèi)組件A中填料片16片，組件B中填料片24片，共40片填料片，每一個(gè)組件A內(nèi)有2片填料片，每一個(gè)組件B內(nèi)有3片填料片，其中組件A的高度與組件B的高度比值為4:5。下部5盤填料盤，一層填料盤內(nèi)組件A中填料片20片，組件B中填料片20片，共40片填料片，每一個(gè)組件A內(nèi)有2片填料片，每一個(gè)組件B內(nèi)有2片填料片，其中組件A的高度與組件B的高度比值為4:5。塔徑DN900，上下層填料盤旋轉(zhuǎn)90°安裝。由于塔內(nèi)流體分布情況良好，反應(yīng)段內(nèi)不再設(shè)用于重新分布?xì)庖合嗟钠胀ㄒ?guī)整填料。使用本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對(duì)比，實(shí)驗(yàn)表明，塔內(nèi)總壓降降低26%，塔頂采出中三氯氫硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加9%-15%，二氯二氫硅轉(zhuǎn)化率增加8%，塔釜采出二氯二氫硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少13?20%。
[0029]實(shí)施例2:
[0030]在FCC汽油選擇性加氫脫硫反應(yīng)精餾裝置中，二烯烴選擇性加氫生成單烯烴，填料采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料與金屬孔板波紋填料，一層填料盤內(nèi)填料片各24片，共48片填料片，每一個(gè)組件A與組件B內(nèi)各有3片填料片，其中組件A與組件C的高度與組件B的高度比例均為1:1，塔徑DN600，上下填料旋轉(zhuǎn)60°。為使反應(yīng)段內(nèi)氣液分布更加均勻，在反應(yīng)段的中部設(shè)高度為2m的普通規(guī)整填料，對(duì)塔內(nèi)氣液兩相進(jìn)行再分布。使用本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對(duì)比，實(shí)驗(yàn)表明，催化劑使用量降低20%，塔內(nèi)總壓降降低23%，脫硫率增加9.5%，催化劑壽命增加16%，辛烷值損失減少10?20%。
[0031]實(shí)施例3:
[0032]在輕汽油醚化催化精餾裝置中，異戊烯(2M1B和2M2B)與甲醇反應(yīng)生成甲基叔戊基醚，填料采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料與金屬孔板波紋填料，一層填料盤內(nèi)填料片各20片，共60片填料片，每一個(gè)組件A與組件B內(nèi)各有2片填料片，其中組件A與組件B的高度比值為1:5，塔徑DN1100，上下填料旋轉(zhuǎn)15°。為了滿足實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的強(qiáng)度要求，需在組件A上增設(shè)組件C以增加填料盤的強(qiáng)度，組件C與組件B的高度比值為4:5。為使反應(yīng)段內(nèi)氣液分布更加均勻，在反應(yīng)段的中部設(shè)高度為45cm的普通規(guī)整填料，對(duì)塔內(nèi)氣液兩相進(jìn)行再分布。使用本發(fā)明催化精餾填料與使用普通捆包型催化劑對(duì)比，實(shí)驗(yàn)表明，塔內(nèi)總壓降降低11%，總的C5活性烯烴轉(zhuǎn)化率增加10%，最優(yōu)回流比下降16%。
【權(quán)利要求】
1.一種具有較低壓降的催化精餾填料，其特征是在每層填料層內(nèi)交替排列垂直放置兩種不同結(jié)構(gòu)的組件A和組件B ;組件A是填料片外包裹絲網(wǎng)、內(nèi)填充催化劑，并將絲網(wǎng)縫合起來(lái)；組件B是規(guī)整填料片，可為開(kāi)窗導(dǎo)流填料片、金屬絲網(wǎng)填料、絲網(wǎng)波紋填料、刺孔波紋填料、孔板波紋填料片、壓延孔板波紋填料片或蜂窩填料片的規(guī)整填料片。
2.如權(quán)利要求1所述的填料，其特征是在組件A上方放置組件C;組件C為填料片，用以增強(qiáng)填料盤的強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的填料，其特征是組件A的高度與組件B的高度比值范圍為1:5至1:1，組件B與填料盤等高。
4.如權(quán)利要求2所述的填料，其特征是組件A與組件C的總高度與組件B等高。
5.如權(quán)利要求1或2所述的填料，其特征是塔內(nèi)反應(yīng)段放置多層填料盤時(shí)，上下填料盤旋轉(zhuǎn)15°至90°安裝。
6.如權(quán)利要求5所述的填料，其特征是在兩盤催化精餾填料盤之間放置O?2m高度的普通規(guī)整填料進(jìn)行氣液兩相的再分布。
【文檔編號(hào)】B01D3/14GK103721666SQ201310694565
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】劉春江, 項(xiàng)文雨, 丁暉殿, 劉晨, 袁希鋼 申請(qǐng)人:天津大學(xué)