一種催化精餾塔塔內催化填料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種催化精餾塔塔內催化填料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]催化精餾塔是一種將反應和分離耦合在一起的化工設備，反應段的催化填料既要起到反應的作用，又要提到汽液傳質表面的作用，良好的催化劑裝填技術是提高催化精餾效率的關鍵。目前，由于工業上采用催化劑顆粒直徑比較小，直接放置在塔內導致塔內壓降增大，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開發的一個重要問題。
[0003]目前，國內外許多學者對催化精餾塔內塔內件和催化劑裝填結構進行了優化設計。美國專利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覆蓋、支承，卷成圓柱狀的捆扎包，再有規則的放入催化精餾塔內作為催化填料的結構。這樣的結構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堆積阻力太大的問題，保證了塔內液體與催化劑充分接觸，汽液的良好接觸，滿足了反應和精餾同時進行的要求，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的傳質阻力較大，催化利用率低。另外，由于催化劑較厚，汽液傳質通量小，汽液接觸、傳質效果較差。
[0004]中國專利92222666.0提出了一種用于催化精餾工藝過程的催化劑裝填結構，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狀惰性材料制成波紋狀面，由窄側面、上頂面和下底面構成，波紋狀外殼內裝有催化劑，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雜，且反應區和精餾區所占比例不易條件，汽液容易分布不均。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是在于提出一種催化精餾塔塔內催化填料結構，其制備簡單，既能夠充分利用規整填料的分離能力，又能夠減小催化劑層的傳質阻力，提高催化精餾過程催化劑的利用率。
[0006]本發明的第一具體實施方案是:一種催化精餾塔塔內催化填料，包括橫向排列的多排填料層構成的填料單元，所述每排填料層包括波紋狀的組件B和設置于相鄰組件B形成的溝槽內的組件A，所述組件A內設有催化劑顆粒。
[0007]進一步的，所述組件A呈三角柱狀，所述組件A包括由波紋絲網或惰性材質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。
[0008]進一步的，所述組件B的規整填料為板波紋填料、絲網波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料或蜂窩填料。
[0009]進一步的，所述橫向相鄰的兩排填料層交替反向排放。
[0010]進一步的，所述組件A三角柱外緣與組件B三角形溝槽內壁相配合，所述三角柱厚度低于波紋溝槽高度。
[0011]進一步的，三角柱厚度僅為波紋溝槽高度的1/3。
[0012]進一步的，所述精餾塔內沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個催化填料單元之間組件A與組件B的傾斜角度均相反。
[0013]本發明的第二具體實施方案是:一種催化精餾塔塔內催化填料制備方法，包括以下步驟:
(O利用波紋絲網或惰性材質折疊形成三角狀的組件A外層，在外層內填充催化劑顆粒；
(2)利用規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；
(4)沿橫向錯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。
[0014]進一步的，在所述精餾塔內沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個催化填料單元之間組件A與組件B的傾斜角度均相反。
[0015]與現有技術相比，本發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波紋結構溝槽高度的1/3，催化劑層外反應物擴散到催化劑顆粒表面、產物擴散到催化劑層外的路程短，催化劑層內擴散阻力小，催化劑利用率高。
[0016]2、規整波紋填料的波紋結構使得大量的液體沿著波紋溝槽流動，液體流速大，使得液體能夠直接與催化劑顆粒接觸，促進反應的進行。
[0017]3、催化劑放置在規整波紋填料的溝槽中，占據空間小，汽液傳質通量大，能夠使得反應產物得到及時的分離，汽液傳質效果好。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明催化填料的橫截面圖；
圖2是本發明催化填料的主視圖；
圖3是本發明催化填料多單元塔內放置的縱截面圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細的說明。
[0020]如圖1?2所示，實施例1
選取塔內徑為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的長方形波紋絲網110進行折疊形成與波紋填料溝槽形狀相似的三角柱形結構，由三角形側面、上頂面和下底面構成，內充AlOO離子交換樹脂，形成一個催化劑層結構120 ;采用同樣的方法制成不同傾斜角度的催化劑層結構。
[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，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表面溝槽流動的液體直接接觸催化劑顆粒，有利于反應進行；又能夠減小催化劑層內擴散阻力的影響，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波紋填料的傾斜角度確定，簡單易操作。
[0022]實施例2
選取塔內徑為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的長方形波紋絲網進行折疊形成與波紋填料溝槽形狀相似的三角柱形結構，由三角形側面、上頂面和下底面構成，內充陽離子交換樹脂NKC-9，形成一個催化劑層結構；采用同樣的方法制成不同傾斜角度的催化劑層結構。
[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，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表面溝槽流動的液體直接接觸催化劑顆粒，有利于反應進行；又能夠減小催化劑層內擴散阻力的影響，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波紋填料的傾斜角度確定，簡單易操作。
[0024]所述催化填料單元在精餾塔30內放置時，如圖3所示，精餾塔30內每個催化填料單元堆放時與上下兩個單元傾斜角度相反，汽液兩相在精餾塔30內以之字狀流動，這樣既均衡了塔內壓降，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，有利于反應的進行。
[0025]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，包括橫向排列的多排填料層構成的填料單元，所述每排填料層包括波紋狀的組件B和設置于相鄰組件B形成的溝槽內的組件A，所述組件A內設有催化劑顆粒。2.根據權利要求1所述的一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，所述組件A呈三角柱狀，所述組件A包括由波紋絲網或惰性材質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。3.根據權利要求1或2所述的一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，所述組件B的規整填料為板波紋填料、絲網波紋填料、孔板波紋填料、壓延孔板波紋填料或蜂窩填料。4.根據權利要求1或2所述的一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，所述橫向相鄰的兩排填料層交替反向排放。5.根據權利要求1或2所述的一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，所述組件A三角柱外緣與組件B三角形溝槽內壁相配合，所述三角柱厚度低于波紋溝槽高度。6.根據權利要求5所述的一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，三角柱厚度僅為波紋溝槽高度的1/3。7.根據權利要求5所述的一種催化精餾塔塔內催化填料，其特征在于，所述精餾塔內沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個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)利用波紋絲網或惰性材質折疊形成三角狀的組件A外層，在外層內填充催化劑顆粒； (2)利用規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； (4)沿橫向錯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。9.根據權利要求8所述的一種催化精餾塔塔內催化填料制備方法，其特征在于，在所述精餾塔內沿縱向放置多層催化填料單元，上下兩個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】本發明提供一種催化精餾塔塔內催化填料及其制備方法，包括橫向排列的多排填料層構成的填料單元，所述每排填料層包括波紋狀的組件B和設置于相鄰組件B形成的溝槽內的組件A，所述組件A內設有催化劑顆粒，催化劑層的厚度僅為波紋結構溝槽高度的1/3，催化劑層外反應物擴散到催化劑顆粒表面、產物擴散到催化劑層外的路程短，催化劑層內擴散阻力小，催化劑利用率高。規整波紋填料的波紋結構使得大量的液體沿著波紋溝槽流動，液體流速大，使得液體能夠直接與催化劑顆粒接觸，促進反應的進行。催化劑放置在規整波紋填料的溝槽中，占據空間小，汽液傳質通量大，能夠使得反應產物得到及時的分離，汽液傳質效果好。
【IPC分類】B01J19/32, B01J8/02, B01D3/14
【公開號】CN105126735
【申請號】CN201510469791
【發明人】邱挺, 王清蓮, 王紅星, 楊臣, 楊金杯, 李玲, 黃智賢, 王曉達, 葉長燊, 陳錦溢
【申請人】福州大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月4日