一种可在线更换催化剂的催化精馏塔板制造技术

本发明专利技术公开了一种可在线更换催化剂的催化精馏板塔，其包括塔盘、设置在塔盘上的多个气液接触元件和多个悬空降液管、位于悬空降液管下方的悬空受液盘以及用于在塔盘上装卸催化剂的催化剂装卸孔，所述的悬空降液管、气液接触元件、塔盘及塔壁围成的自由空间为催化剂装填区，催化剂散堆在所述催化剂装填区，其中悬空降液管包括穿过塔盘的内降液管和罩住内降液管的塔盘底部以上部分的外导流罩。该塔板不用将催化剂进行复杂的包装，直接散装到塔盘上，在装置不停车状态下可实现在线催化剂更换，催化剂分布均匀，塔盘压降低、精馏效率高。同时、省去了昂贵的催化剂包装材料和填料，成本可显著下降。

A catalytic distillation tray for on-line replacement of catalyst

The present invention discloses a catalytic distillation plate tower with an on-line replacement catalyst, which comprises a tray, a plurality of air liquid contact elements and a plurality of suspended drop pipes arranged on the tray, a suspension liquid disk located under the suspension drop pipe, and a catalyst loading and unloading hole for loading and unloading of a catalyst on the tray. The free space formed by the gas and liquid contact elements, the tray and the tower wall is the catalyst loading area, and the catalyst is scattered in the catalyst loading area, in which the suspension pipe includes the inner drop pipe passing through the tray and the outer guide cover over the bottom part of the bottom of the tray of the inner descending liquid pipe. The tray is not used to pack the catalyst in a complex way. It can be loaded directly into the tray. The catalyst can be replaced on line without stopping the device. The distribution of the catalyst is uniform, the pressure of the tray is reduced and the efficiency of distillation is high. At the same time, the expensive catalyst packing materials and fillers are omitted, and the cost can be significantly reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种可在线更换催化剂的催化精馏塔板
本专利技术涉及一种催化精馏工艺的新型设备，具体地说，是一种可在线更换催化剂的催化精馏塔板。技术背景传统的化工生产过程中，一般是反应原料先在反应器中发生反应，然后反应产物进入下游的分离工序进行分离提纯。随着化学工业技术的不断进步，传统反应+分离的常规化工生产过程越来越表现出流程复杂、设备投资大，能耗高等弊端，各种过程强化新技术不断涌现。其中，反应精馏技术将反应和精馏分离手段耦合到一起，大幅度的简化了设备和流程，同时可以显著提高平衡反应，平行或连串复杂反应体系的收率，有效利用反应热节能降耗，在酯化、醚化、水解、加氢等众多工业生产领域得到了快速的发展。但是传统反应精馏采用的均相催化剂与反应体系分离困难，广泛采用的酸性、碱性催化剂对设备腐蚀严重，设备投资和三废处理仍然代价高昂。所以，采用非均相催化剂的催化精馏技术应运而生。因为非均相催化剂的采用，催化剂分离和设备腐蚀问题得到了很好的解决，随着在MTBE合成，醋酸酯水解等装置的成功工业化应用，表现出较大的技术和经济性优势。催化精馏工艺的关键技术环节之一是非均相催化剂的装填方式，由此产生了多种不同的催化剂装填结构。如美国公开专利US3434534公开了催化剂装填在催化精馏塔盘降液管里的技术，但由于降液管内催化剂的装填量有限，同时降液管内装填催化剂易影响其降液能力，因此工业化实施存在较大限制。美国公开专利US4471154公开了将催化剂装填在一定形状的袋子里，以一定方式布置在催化精馏塔盘上，占用较大的塔盘空间，精馏效率不佳；装填料的袋子增大了反应液与催化剂的传质阻力，也限制了反应效果。美国公开专利US4215011公开催化剂装填在玻纤布特制的袋中，并与丝网交替卷成卷状，安装在催化剂精馏塔反应段，丝网提供气体通道和精馏空间，较薄的玻纤袋也减小了传质阻力，该类型的玻纤丝网捆包技术已经成功用于MTBE等工业装置，是目前最成熟、应用最广的催化精馏内件结构。随后，不同厂家在此基础上又有所改进，如丝网波纹状的填料捆包技术等，但本质上和专利US4215011中公开的技术并无本质区别。以美国公开专利US4215011中公开的技术为代表的这一类催化精馏内件方案，虽然具有精馏效率较高、体系适用性宽等优点，但也存在设备结构复杂、催化剂装填量有限，催化剂装填和拆卸困难，催化精馏组件使用成本高昂，捆包造成反应液扩撒到催化剂表面以及产物扩散到液相主体的阻力大，降低了反应效率等突出问题。针对这些问题，技术人员也尝试开发新的催化剂装填方案，如中国公开专利CN88109705中公开了在塔的反应段，催化反应塔盘和精馏塔盘交替布置，反应塔盘催化剂采用类似固定床的散堆装填方式，没有精馏作用的技术。但此类方案将反应和精馏放在不同的塔盘，使反应和分离不能同时发生，降低了催化和精馏的相互促进作用，限制了其应用范围。中国公开专利CN93101420公开了塔盘上铺设筛网的筛板塔盘，催化剂散堆到塔盘上。该塔盘虽然结构简单，但筛板塔盘持液量有限，催化剂分布不均，催化剂磨损、泄露较大，影响了板效率和反应效果。中国公开专利CN01114953公开了带有升气管的催化精馏塔盘，催化剂散堆在塔盘底部，升气管高于催化剂高度，升气管上部安装气液传质元件如浮阀、泡罩等，由于塔盘上液体在水平方向上向一个方向流动，催化剂分布不均，精馏效率不高，反应液不能通过催化剂床层，存在液相置换慢，存在滞留区和死区等问题，反应效果受到影响。特别是对于存在连串或者平行反应等复杂反应的催化精馏体系，采用该类型塔盘的反应收率不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型催化精馏塔盘，该塔盘不用将催化剂进行复杂的包装，直接散装到塔盘上，在装置不停车状态下可实现在线催化剂更换，催化剂分布均匀，液相流动均匀、与催化剂接触充分，塔盘压降低、精馏效率高。同时、省去了昂贵的催化剂包装材料和填料，成本可显著下降。为达到以上目的，本专利技术的技术方案如下：一种可在线更换催化剂的催化精馏塔板，其包括塔盘、设置在塔盘上的多个气液接触元件和多个悬空降液管、位于悬空降液管下方的悬空受液盘以及塔壁上的用于在塔盘上装卸催化剂的催化剂装卸孔，其中悬空降液管包括穿过塔盘的内降液管和罩住内降液管的塔盘底部以上部分的外导流罩，所述的悬空降液管、气液接触元件、塔盘及塔壁围成的自由空间为催化剂装填区，催化剂散堆在所述催化剂装填区，外导流罩底部设置吸液口，吸液口处设置有筛网，液相从吸液口进入内降液管和外导流罩之间的环隙、进而进入内降液管。优选地，所述气液接触元件包括安装在塔盘上的升气管和安装在升气管上部的喷射帽罩，喷射帽罩下端和/或下部且在液面以下的位置设有气体喷射孔(这里所述的孔包括缝或槽)。气体喷射孔旁优选设有导流片。优选地，所述的多个悬空降液管分别在塔盘上均匀分布，悬空降液管和气液接触元件相互在塔盘上交错分布。用于在塔盘上装卸催化剂的催化剂装卸孔优选安装在每层塔盘对应的塔壁上液面以下与塔盘之间的高度上(侧线催化剂装卸开口)。吸液口处的筛网的孔径根据催化剂颗粒的尺寸而定，例如TBA脱水用的离子交换树脂催化剂尺寸在0.3～1.5mm，则筛网孔径一般是0.2mm以下，例如0.05-1mm。喷射帽罩下端距离塔盘的垂直距离，约占塔盘上液层高度的5％～95％，优选10％～50％。所述的气液接触元件中升气管高于塔盘最底端20～1000mm；升气管是圆柱型、椭圆柱或者截面是向上逐渐收窄的梯形或锥形，优选生气管为圆柱或者椭圆柱性。喷射帽罩俯视截面形状可以为圆型、椭圆形或者截面是向上逐渐收窄的梯形或锥形，优选俯视截面是圆型、椭圆形。内降液管和外导流罩可以是圆形、方形、矩形或条形，优选圆柱形降液管，每层塔盘的悬空降液管数量为2～200，优选5-20。优选圆形或条形降液管，选择条形内降液管时，内降液管的长宽比为1～500，优选5～50；上下两层塔盘的内降液管竖直方向上不重叠，优选相邻两层塔盘的降液管水平方向旋转0～90°的角度。喷射帽罩上的开孔是不均匀的；当喷射帽罩俯视截面是圆形或类圆形(如椭圆形)时，优选在塔盘中点和喷射帽罩几何中心的连线一侧多开孔，另一侧不开孔或少开孔；优选一侧开孔，一侧不开孔，使得气相对液相有一个环向的推动力，推动液相在塔盘上有一个环向的流动，理想地，与液相流动方向相反的方向不开孔或者少开孔。所述喷射帽罩气体喷射孔旁的导流片方向与塔盘中点和喷射帽罩几何中心的连线呈0～90度的角度(或者导流片与伸出导流片的喷射帽罩处的切线所形成的夹角优选是锐角)，与液体水平流程方向呈0～45度角度，0°即和液相流动方向完全一致。较小的夹角对液相的推动作用较好，>90°意味着逆着液体流动方向喷射，对液相的逆向扰动是不希望的。所述的悬空降液管下端设置有悬空的受液盘，受液盘的形状和降液管相对应，可以是圆形、方形、矩形或条形。降液管下端距离受液盘50～200mm，受液盘宽度比降液管大10～200mm，悬空受液盘优选采用齿形溢流堰。每层塔盘的侧线开口数为2N个(N＝1～10)，塔盘上、侧线开口向塔盘内侧方向50～500mm处设置导流片，用于在更换催化剂时便于液相带动催化剂的均匀分布。每层塔盘的侧线开口其中之一与外接催化剂更换系统之间设有筛网。本专利技术进一步涉及上述催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在线更换催化剂的催化精馏塔板，其特征在于，其包括塔盘、设置在塔盘上的多个气液接触元件和多个悬空降液管、位于悬空降液管下方的悬空受液盘以及塔壁上的用于在塔盘上装卸催化剂的催化剂装卸孔，所述的悬空降液管、气液接触元件、塔盘及塔壁围成的自由空间为催化剂装填区，催化剂散堆在所述催化剂装填区，其中悬空降液管包括穿过塔盘的内降液管和罩住内降液管的塔盘底部以上部分的外导流罩，外导流罩底部设置吸液口，吸液口处设置有筛网，液相从吸液口进入内降液管和外导流罩之间的环隙、进而进入内降液管。

【技术特征摘要】
1.一种可在线更换催化剂的催化精馏塔板，其特征在于，其包括塔盘、设置在塔盘上的多个气液接触元件和多个悬空降液管、位于悬空降液管下方的悬空受液盘以及塔壁上的用于在塔盘上装卸催化剂的催化剂装卸孔，所述的悬空降液管、气液接触元件、塔盘及塔壁围成的自由空间为催化剂装填区，催化剂散堆在所述催化剂装填区，其中悬空降液管包括穿过塔盘的内降液管和罩住内降液管的塔盘底部以上部分的外导流罩，外导流罩底部设置吸液口，吸液口处设置有筛网，液相从吸液口进入内降液管和外导流罩之间的环隙、进而进入内降液管。2.根据权利要求1所述的催化精馏塔板，其特征在于，所述气液接触元件包括安装在塔盘上的升气管和安装在升气管上部的喷射帽罩，喷射帽罩下端和/或下部且在液面以下的位置设有气体喷射孔。3.根据权利要求2所述的催化精馏塔板，其特征在于，气体喷射孔旁设有导流片。4.根据权利要求1-3中任一项所述的催化精馏塔板，其特征在于，所述的多个悬空降液管分别在塔盘上均匀分布，悬空降液管和气液接触元件相互在塔盘上交错分布。5.根据权利要求1-4中任一项所述的催化精馏塔板，其特征在于，用于在塔盘上装卸催化剂的催化剂装卸孔安装在每层塔盘对应的塔壁上液面以下与塔盘之间的高度上。6.根据权利要求1-5中任一项所述的催化精馏塔板，其特征在于，喷射帽罩下端距离塔盘的垂直距离，占塔盘上液层高度的5％～95％，优选10％～50％，所述的气液接触元件中升气管高于塔盘最底端20～1000mm。7.根据权利要求1-6中任一项所述的催化精馏塔板，其特征在于，升气管是圆柱型、椭圆柱或者截面是向上逐渐收窄的梯形或锥形，优选升气管为圆柱或者椭圆柱形；喷射帽罩...

【专利技术属性】
技术研发人员：何岩，王中华，赵一鸣，刘俊贤，宋明炎，乔小飞，黎源，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37