一种用于反应精馏塔的规整催化填料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于反应精馏技术领域，具体涉及一种适用于反应精馏塔的高效规整催化填料。
【背景技术】
[0002]反应精馏是一个反应与分离同时进行的过程，所以反应精馏塔内的填料需要同时具备两个功能:催化功能和气液传质功能，以便在反应的过程中分离出生成物，推动反应继续进行，提高转化率。其中，塔内填料结构对反应精馏过程的效率有很大的影响，工业上使用的填料主要分为散堆填料和规整填料，散堆填料直接放置在塔内，其压降较大，填料层易堵塞；而规整填料则要求能平衡催化功能和气液传质功能。目前，国内外学者研发了很多类型的催化精馏填料，其中多以规整填料为主。
[0003]专利US5275790提出将催化剂与多孔惰性材质的小球均匀混合后放入不同结构的金属箱中，试图以金属框架结构在塔内形成一定气液流动的空间，以期达到很好的催化精馏效果。但这种填料存在以下缺点:(1)催化剂颗粒和多孔惰性小球粒径一般较小，在塔内容易造成填料层堵塞；(2)金属箱结构在塔内放置时，不够紧密，容易引起塔内液体的沟流和短路等现象。专利US4242530中提出了一种新的催化精馏结构，将催化剂放置在纤维袋中并将袋口缝合，然后卷曲成圆筒状，填装在催化精馏塔内。该专利的催化精馏填料解决了催化剂颗粒的固定问题，进而避免了填料塔的堵塞。但由于卷曲的催化剂包结构过于紧密，且在塔内存在较大的缝隙，会造成塔内压降增大以及液相短路等问题。专利CN101219400A提出了一种催化剂网盒，其由丝网和平桥制成并带有防溢流挡板，催化剂颗粒放置在网盒中，再上下层交错排列于塔内，相邻的催化剂网盒不在同一轴线上重合。这种结构尽管消除了液体沟流和短路的问题，但存在催化剂床层阻力大、催化精馏塔处理量小的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种适用于反应精馏塔的高效规整催化填料，其可延长反应物与催化剂的接触时间，提高塔内气液接触效率，以强化反应精馏过程。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种用于反应精馏塔的规整催化填料是由组件A和组件B构成，将组件A和组件B交替排列好后，由箍紧片箍紧形成所述规整催化填料；
每个规整催化填料中，组件A和组件B均竖直放置，其中，组件A是具有网状结构或孔道结构的波纹填料片，组件B是装有颗粒状固体催化剂的布包，为保证组件B呈扁平状，须将布包并排缝合。
[0006]所述波纹填料片为金属、非金属或有机合成材料，包括波纹丝网、多孔波纹填料、板波纹填料、压延孔板波纹填料等；其波纹的倾斜方向与水平方向呈45°或60°夹角，且相邻排列的两片波纹填料片倾斜方向相反。
[0007]组件B中颗粒状固体催化剂的填装高度为布包高度的70%?90%，布包应垂直缝合，使得填装催化剂后呈扁平状，便于与波纹填料片交替组装；
所述颗粒状固体催化剂包括树脂、分子筛、玻璃微球；
所述布包是采用絹丝、尼龙、涤纶、丙纶等布料等距离缝制成并排的小袋，其高度与波纹填料片的高度一致。
[0008]每个规整催化填料内组件A和组件B的总数为20-60片。
[0009]所述箍紧片为不锈钢、碳钢、陶瓷或塑料材质的薄片。
[0010]精馏塔内放置多层填料时，上下两层规整催化填料之间错开90°放置，以增强液体在塔内的分布。
[0011]本发明具有以下的优点:
(I)每个规整催化填料内既有填料又有催化剂，且用箍紧片箍紧形成，既有规整填料的优点又具有催化作用，适宜在反应精馏塔中使用。
[0012](2)相邻两层波纹填料片反向放置能增大汽液通量，降低塔内压降，避免液体出现沟流、短路或死区等不均匀流动现象，强化液体在塔内分布，以强化气液传质过程，同时又能避免填料层堵塞等问题。
[0013](3)本发明将催化剂放置在布包内，由于布包的厚度较小，可以减少催化剂的用量，并提高催化剂的利用率。
[0014](4)本发明将组件A与组件B交替放置，将反应与分离有机结合，使反应与分离过程在塔内同时进行，反应物与生成物不断被分离，进而推动反应进行，提高反应转化率，降低设备投入费用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例3规整催化填料的俯视图；
图2是本发明实施例3规整催化填料的剖视图；
图3是实施例3塔内上下填料层放置的截面示意图；
其中1-组件A，2-组件B，3-箍紧片。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合【具体实施方式】对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
[0017]实施例1
采用不锈钢材质的孔板波纹填料为规整催化填料的组件A，其孔道目数为80目，波纹倾斜方向与水平方向呈45°夹角；采用涤纶缝制催化剂布包作为规整催化填料的组件B，并将布包等间距缝合成并排宽度为120mm的布袋，再在布袋内填充玻璃微球作为催化剂，其填装高度为布包高度的70%。催化剂布包和不锈钢波纹丝网的高度均为200mm，总体长度则根据在规整催化填料的不同位置而调整。每层规整催化填料内不锈钢波纹丝网和催化剂布包各10片，共20片，将不锈钢波纹丝网和催化剂布包交替放置形成圆柱形的结构，再用塑料薄片将其箍紧，形成用于催化精馏塔的规整催化填料。将该规整催化填料安装于反应精馏塔的反应段，塔径DN600，相邻排列的两片波纹倾斜方向相反，且上下两层规整催化填料之间错开90°放置。
[0018]实施例2
采用不锈钢材质的波纹丝网作为规整催化填料的组件A，其网孔目数为30目，波纹倾斜方向与水平方向呈45°夹角；采用丙纶制作成催化剂布包作为规整催化填料的组件B，并将布包等间距缝合成并排宽度为10mm的布袋，再在布袋内填充树脂作为催化剂，其填装高度为布包高度的80%。不锈钢波纹丝网和催化剂布包的高度均为500mm，总体长度则根据在规整催化填料的不同位置而调整。每层规整催化填料内不锈钢波纹丝网和催化剂布包各15片，共30片，将不锈钢波纹丝网和催化剂布包交替放置形成圆柱形的结构，再用不锈钢薄片将其箍紧，形成用于催化精馏塔的规整催化填料。将该规整催化填料安装于反应精馏塔的反应段，塔径DN600，相邻排列的两片波纹倾斜方向相反，且上下两层规整催化填料之间错开90°放置。
[0019]实施例3
采用不锈钢材质的波纹丝网填料作为规整催化填料的组件A，其网孔目数为50目，波纹倾斜方向与水平方向呈60°夹角；采用尼龙布缝制催化剂布包作为规整催化填料的组件B，并将布包等间距缝合成并排宽度为80mm的布袋，再在布袋内填充分子筛作为催化剂，其填装高度为布包高度的90%。催化剂布包和不锈钢波纹丝网的高度均为300mm，总体长度则根据在规整催化填料的不同位置而调整。每层规整催化填料内不锈钢波纹丝网和催化剂布包各10片，共20片，将不锈钢波纹丝网和催化剂布包交替放置形成圆柱形的结构，再用不锈钢薄片将其箍紧，形成用于催化精馏塔的规整催化填料。将该规整催化填料安装于反应精馏塔的反应段，塔径DN600，相邻排列的两片波纹倾斜方向相反，且上下两层规整催化填料之间错开90°放置。
[0020]一种用于催化精馏塔的高效规整催化填料，是将具有网状结构或孔道结构的波纹填料片和均匀缝合的装有颗粒状固体催化剂的布包交替排列好后，由箍紧片箍紧制成的，具有压降低，处理量大，汽液分布均匀，分离效率高的优点。
[0021]图1是实施例3规整催化填料的俯视图，图2是实施例3规整催化填料的剖视图；图3是实施例3塔内上下填料层的截面示意图；其中I为组件A，2为组件B，3为箍紧片。结合图1?图3对本发明进行具体说明:
如图1所示，组件A和组件B交替排列，形成圆形的整体结构后由箍紧片固定，形成本发明规整催化填料。如图2所示，各层波纹填料片和催化剂布包均竖直放置，且波纹填料片的波纹结构与水平面成一定夹角，相邻两片波纹填料片的波纹倾斜方向相反。反应精馏过程进行时，气液两相在组件A与组件B之间反复流动，部分液体透过布包扩散至催化剂布包内部，进而发生反应，反应后反应物再扩散至催化剂布包外进行精馏分离。反应产物的及时分离使反应朝着正反应方向移动，有利于提高反应的转化率。如图3所示，上下两层填料之间填料片的方向成90°，即塔内相邻两层规整催化填料之间采用错开90°的方式放置。这一措施有助于延长反应物在填料层内与催化剂接触的时间，可以增大催化剂的利用率；同时，该放置方法提供了更大的气液接触表面，使得气液传质过程加强，进而可以更好地分离出产物，推动反应的进行。
[0022]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种用于反应精馏塔的规整催化填料，其特征在于:该规整催化填料由组件A和组件B构成，将组件A和组件B交替排列好后用箍紧片箍紧形成； 其中，组件A是具有网状结构或孔道结构的波纹填料片，组件B是均匀缝合的装有颗粒状固体催化剂的布包。
2.根据权利要求1所述用于反应精馏塔的规整催化填料，其特征在于:所述波纹填料片为金属、非金属或有机合成材料；其波纹的倾斜方向与水平方向呈45°或60°夹角，且相邻排列的两片波纹填料片倾斜方向相反。
3.根据权利要求1所述用于反应精馏塔的规整催化填料，其特征在于:组件B中颗粒状固体催化剂的填装高度为布包高度的70%?90% ； 所述颗粒状固体催化剂包括树脂、分子筛、玻璃微球； 所述布包的材质包括絹丝、尼龙、涤纶和丙纶。
4.根据权利要求1所述用于反应精馏塔的规整催化填料，其特征在于:每个规整催化填料内组件A和组件B的总数为20-60片。
5.根据权利要求1所述用于反应精馏塔的规整催化填料，其特征在于:所述箍紧片为不锈钢、碳钢、陶瓷或塑料材质的薄片。
6.根据权利要求1所述用于反应精馏塔的规整催化填料，其特征在于:精馏塔内放置多层填料时，上下两层规整催化填料之间错开90°放置。
【专利摘要】本发明公开了一种用于反应精馏塔的规整催化填料，该规整催化填料由组件A和组件B构成，将组件A和组件B交替排列好后再用箍紧片箍紧；其中，组件A是具有网状结构或孔道结构的波纹填料片，组件B是均匀缝合的装有颗粒状固体催化剂的布包；在每个规整催化填料中，组件A和组件B交替放置，且相邻排列的两片波纹填料片的波纹倾斜方向相反。其中，波纹填料片可以使整个催化填料层具有足够的流通通道，使气液在塔内更好地分布，避免液体的死区和不均匀流动；催化剂布包的使用能减少催化剂用量，两者的综合作用使得反应物与催化剂的接触时间更长，从而使反应精馏过程能高效地进行。同时该规整催化填料制作简单，装卸方便，可满足工业化生产的需求。
【IPC分类】B01J19-32
【公开号】CN104587946
【申请号】CN201510034777
【发明人】李玲, 张小武, 王清莲, 王红星, 叶长燊, 杨臣, 黄智贤, 邱挺
【申请人】福州大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月24日