专利名称：适用于mtbe生产的催化蒸馏塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及共沸精馏塔结构的改进，更具体地说，是涉及适用于MTBE生产的 催化蒸馏塔。
背景技术：
传统的甲基叔丁基醚(简称MTBE)生产是由C4组分中的异丁烯和甲醇在大孔强 酸性树脂催化剂的作用下进行醚化反应，产物再经共沸蒸馏而制得的。异丁烯的转化率维 持在 90 95% (Wt)。二十世纪八十年代末引进的催化蒸馏技术，如USP4. 215. 011、ZL99223276. 7等可 以使得异丁烯的转化率提高到99. 9% (Wt)。它们是将树脂催化剂包裹在玻璃纤维布的小 包内，外面用不锈钢丝网卷制而成的催化蒸馏组件，将其摆放在精馏塔内精馏段的支撑格 栅上。该技术的特点是将“催化反应”和“组份分离”两个化工单元有机的结合在一起，并集 中在同一设备内完成，具有很多优点，国内采用该技术已建成的MTBE装置现有十余套；然 而，该技术的不足之处在于，塔中的反应段一般设计为8 12段，每段的设计高度为2. 8 3.0米，而且设计中也未考虑到催化蒸馏组件的分离功能。这种设计，使塔的总高度> 52 米。为节省投资，通常将其分为上、下两个塔。国内开发的催化蒸馏技术有ZL88109705、ZL89105325. 5、ZL90109526等。它们的
技术特点是将树脂催化剂散装在反应床层内。该技术存在如下缺点1.催化蒸馏塔的反应段是由一段反应床层和两层分馏塔盘交替排列组成的单元 结构。仅仅是将“反应_分离”、“再反应_再分离”的过程，机械的“捏合”在一起的有限单 元，并不是真正的“催化蒸馏技术”。要实现异丁烯的深度转化，一般需要8 12个反应单 元，反应段总高度为20 30米。这就增加了催化蒸馏塔的高度。国内MTBE生产装置，采 用该技术的催化蒸馏塔的高度均超过58米。2.该技术的特点是反应床层内装填“散装”的树脂催化剂。由于反应床层底部筛 板的开孔率(或金属烧结丝网的疏密度)仅能设计为“定值”，不能随液相负荷的变化而调 整。在操作状况下，液相物料靠重力作用流经催化剂床层，其单位面积的降液量是一定的。 当装置的负荷低时，液相物料和树脂催化剂的接触状况将受到影响，从而使催化效果大打 折扣；而装置的负荷高时，液相物料又可能出现“液泛”。这种结构将使装置的操作弹性受到 较大限制。3.为保证液相物料和树脂催化剂的良好接触，在塔内反应床层的同一个截面上， 还要设置“气相通道”。然而这种将气、液相物料隔离开的作法，阻断了气、液传质的通道，也 降低了塔的截面利用率，使设备直径加大。4.目前市场供应的树脂催化剂颗粒的直径为0. 4 1. 25mm，在反应床层底部须装 有支撑格栅，上面依次安放筛板、不锈钢网(三层)(也有采用金属丝网烧结模块的。)、不 同规格的瓷球(或石英砂)。再加上调整液相均勻分布的部件，使得反应段结构非常复杂， 增加了设备投资。[0009]5.在正常操作状况下，反应段的温度为70 85°C，由于液相物料在反应段停留时 间较长，物料中正丁烯的含量远高于异丁烯，而且组分中含有相当数量的甲醇，这就不可避 免的会发生较多的副反应，生成甲基仲丁基醚(MSBE)和相当数量的二聚物，直接影响MTBE 的产品质量。[0010]综上所述，应用国内外的催化蒸馏技术对现有的共沸塔进行改造时，都存在着诸 多难点。
实用新型内容本实用新型就是针对上述问题，提供了一种适用于MTBE生产的、结构简单、设备 投资小、改造费用低、可以提高MTBE的产率和纯度的催化蒸馏塔。为了实现本实用新型的上述目的，可采用如下技术方案本实用新型包括提馏段和位于提馏段上部的精馏段，精馏段包括顶部设置有高效 波纹规整填料的上部精馏段，中部为装入催化精馏组件的反应段，反应段由不等高的填充 段组成，每个填充段由3 6个径向相互平行的填充床层组成，每个填充床层均由多个轴向 平行的催化精馏组件构成，下部为设置有精馏塔盘或高效波纹规整填料的下部精馏段，其 特征在于催化蒸馏组件的高度为0. 4米和/或0. 5米，且同一填充床层采用的催化蒸馏组 件的高度相同，催化蒸馏组件的直径有大、小两种，大组件的直径为200 450mm，小组件的 直径为80 180mm ；大组件在塔内呈正六边形排布，排布的大组件的正六边形直边部位和 塔壁的间隙由小组件填满。所述的上部精馏段的高效波纹规整填料的装填高度为1. 5 3. 0米；下部精馏段 的塔盘为2 6块或高度为0. 8 1. 5米的高效波纹规整填料。所述的反应段的装填高度为6 15米，分为4 6个填充段，各填充段的装填高 度为0. 8 2. 8米，相邻的两个反应段的填充段间有0. 1 0. 4米的净空间。所述大组件在塔内呈正六边形排布，排布的大组件在塔径位置方向中的数量为奇 数；大组件排布的正六边形直边部位和塔壁的间隙由3-4个小组件填满；同一填充床层装填前催化蒸馏大、小组件的截面积之和为塔截面积的102 110%。所述的相邻的反应段的填充段间设置气液分布装置。所述气液分布装置为带支撑和传质功能的气液分配器、中国专利 200610105012. 6，或等液位多功能气液分布器、中国专利200620002704. 3。于提馏段上部、精馏段下部的催化蒸馏塔侧壁上设有进料口。实施本实用新型的有益效果1、本实用新型在保证原共沸精馏塔分离效率的基础上，通过采用高效规整填料和 多功能等液位气、液分布器等手段，在原共沸塔的塔径、塔高不变的前提下，在塔的适当位 置装入催化蒸馏组件，将功能单一的共沸塔改造为催化蒸馏塔。在组份分离的同时，使物料 中存留的异丁烯和甲醇继续反应生成MTBE。经改造后的催化蒸馏塔，可以使醚后碳四中异 丁烯的含量彡0. 5% (Wt)；使MTBE的产量在原有的基础上提高6 8%。2、本实用新型设计并制作出了不同高度的催化蒸馏组件。国内原有的催化蒸馏组 件高度仅有0. 5米一种；为适应共沸塔改造的要求，还需要生产高度为0. 4米的催化蒸馏组件。本实用新型将两种规格的催化蒸馏组件搭配在一起，可以组合成大于0. 8米的任意装 填高度，完全能满足共沸塔改造的实际需要。
图1为本实 用新型的结构示意图；图1中1为上部精馏段，2为反应段，3为下部精 馏段，4为气液分布器，5为提馏段，6为进料口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。实施例1本实用新型对某2. 5万吨/年MTBE共沸塔进行了改造，原有共沸塔的塔径为 01200、塔高为28米、塔内共有50层塔盘(其中提馏段20层塔盘、精馏段30层塔盘。)， 盘间距450mm。针对该塔的具体情况，本实用新型具体的改造方案如下1、将1 25层塔盘、降液板、受液盘、液封盘全部拆除；2、保留4、9、14、19、25层塔盘的支撑圈，将其补焊成圆环状，并在支撑圈下面加焊 筋板，其余的各层支撑圈也需拆除；3、自回流口以下至第4层塔盘位置，装入金属板波纹填料，高度为2米；4、在4、9、14、19层塔盘位置安装多功能等液位气液分布器，在25层塔盘位置安装 支撑格栅；5、在第5 25层塔盘拆除后的空间内，分四段装入催化蒸馏组件，装填总高度为 11. 20米；体积为12. 67米3。改造后的蒸馏塔包括顶部设置有高效波纹规整填料的上部精馏段，中部为装入催 化精馏组件的反应段，反应段由不等高的填充段组成，每个填充段由3 6个径向相互平行 的填充床层组成，每个填充床层均由多个轴向平行的催化精馏组件构成，下部为设置有精 馏塔盘或高效波纹规整填料的下部精馏段，催化蒸馏组件的高度为0. 4米和/或0. 5米，且 同一填充床层采用的催化蒸馏组件的高度相同，催化蒸馏组件的直径有大、小两种，大组件 的直径为200 450mm，小组件的直径为80 180mm ；大组件在塔内呈正六边形排布，大组 件的正六边形直边部位和塔壁的间隙由小组件填满。所述的上部精馏段的高效波纹规整填料的装填高度为1. 5 3. 0米；下部精馏段 的塔盘为2 6块或下部精馏段的高效波纹规整填料的高度为0. 8 1. 5米。所述的反应段的装填高度为6 15米，分为4 6个填充段，各填充段的装填高 度为0. 8 2. 8米，相邻的两个反应段的填充段间有0. 1 0. 4米的净空间。所述大组件在塔内呈正六边形排布，大组件在塔径位置方向中的数量为奇数；大 组件的正六边形直边部位和塔壁的间隙由3-4个小组件填满；同一填充床层装填前催化蒸馏大、小组件的截面积之和为塔截面积的102 110%。所述的相邻的反应段的填充段间设置气液分布装置。本实用新型对改造前后的塔在相同条件下进行了 MTBE的生产，当进料量为7117kg/h ；进塔物 组成为MTBE 44. 84%，异丁烯2. 31%，甲醇2. 20%，其他(如正丁 烷，异丁烷，丁烯-1，顺、反丁烯-2等)36. 05%。改造前、后的运行数据对比见下表改造前 改造后MTBE 产量 kg/h3265 3514醚后碳四中异丁烯的含量％ (WT)4. 57 0. 24对比结果表明共沸塔经过改造后MTBE产量增加了 7. 63%。
权利要求1.适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，包括提馏段和位于提馏段上部的精馏段，其中精馏 段包括顶部设置有高效波纹规整填料的上部精馏段，中部为装入催化精馏组件的反应段， 反应段由不等高的填充段组成，每个填充段由3 6个径向相互平行的填充床层组成，每个 填充床层均由多个轴向平行的催化精馏组件构成，反应段的下面为设置有精馏塔盘或高效 波纹规整填料的下部精馏段；其特征在于催化蒸馏组件的高度为0. 4米和/或0. 5米，且 同一填充床层采用的催化蒸馏组件的高度相同，催化蒸馏组件的直径有大、小两种，大组件 的直径为200 450mm，小组件的直径为80 180mm ；大组件在塔内呈正六边形排布，大组 件的正六边形直边部位和塔壁的间隙由小组件填满。
2.根据权利要求1所述的适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，其特征在于所述的上部精 馏段的高效波纹规整填料的装填高度为1. 5 3. 0米；下部精馏段的塔盘为2 6块或高 度为0. 8 1. 5米的高效波纹规整填料。
3.根据权利要求1所述的适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，其特征在于所述的反应段 的装填高度为6 15米，分为4 6个填充段，各填充段的装填高度为0. 8 2. 8米，相邻 的两个反应段的填充段间有0. 1 0. 4米的净空间。
4.根据权利要求1所述的适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，其特征在于所述大组件在 塔内呈正六边形排布，大组件排布在塔径位置的数量为奇数；大组件排布的正六边形直边 部位和塔壁的间隙由3-4个小组件填满；同一填充床层装填前催化蒸馏大、小组件的截面积之和为塔截面积的102 110%。
5.根据权利要求3所述的适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，其特征在于所述的相邻的 反应段的填充段间设置气液分布装置。
6.根据权利要求5所述的适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，其特征在于所述气液分布 装置为带支撑和传质功能的气液分配器或等液位多功能气液分布器。
7.根据权利要求1所述的适用于MTBE生产的催化蒸馏塔，其特征在于于提馏段上 部、精馏段下部的催化蒸馏塔侧壁上设有进料口。
专利摘要本实用新型涉及在原塔塔径、塔高和提馏段不变的前提下，将MTBE生产的共沸精馏塔改造为催化蒸馏塔。本实用新型提供了一种可以提高MTBE的产率和纯度的催化蒸馏塔。本实用新型精馏段由三部分组成包括顶部设置有高效波纹规整填料的上部精馏段，中部为装入催化精馏组件的反应段，各反应段由填充床层构成，每个填充床层均由多个催化精馏组件构成；反应段下面为精馏塔盘或高效波纹规整填料。催化蒸馏组件的高度为0.4米和/或0.5米，且同一填充床层采用的催化蒸馏组件的高度相同，催化蒸馏组件的直径有大、小两种；大组件在塔内呈正六边形排布，大组件的正六边形直边部位和塔壁的间隙由小组件填满。
文档编号C07C41/06GK201894861SQ20102054743
公开日2011年7月13日 申请日期2010年9月29日 优先权日2010年9月29日
发明者宗士权 申请人:宗士权