一种新型催化精馏规整填料模块化安装方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工行业催化精馏技术领域，具体涉及一种新型催化精馏规整填料模块化安装方法及装置。
【背景技术】
[0002]催化精馏把催化反应和精馏分离有机地结合起来，与传统的反应和精馏单独进行的过程相比，具有独特的优点。为满足反应和精馏的基本要求，催化剂在塔内的装填安装方式必须满足下列条件:(I)使反应段的催化剂床层具有足够的自由空间，提供液相的流动通道，以进行液相反应和气液传质;这些有效的空间应该达到一般填料所具有的分离效果，以及设计允许的塔盘压力降。(2)具有足够的表面积进行催化反应；(3)允许催化剂颗粒的膨胀和收缩，而不损伤催化剂。
[0003]催化精馏技术关键在于反应端催化剂床层的结构设计与安装。由于催化精馏过程中的催化剂既起到催化作用，又起到传质表面的作用，所以不仅要求催化剂模块结构有较高的催化效率，同时又要有较好的分离效率。目前，用于催化精馏中的催化剂主要是离子交换树脂和分子筛，催化剂必须采取特殊的装填安装方式。对已出现的催化剂装填安装方式分为两类，即固定床式和规整填料式，这两类装填方式中均有成功的应用实例。
[0004]规整填料型催化剂装填方式更适宜于精馏操作，气液接触好，塔内不需要特殊构件，催化剂利用率高。但这种装填方式中的催化剂更换困难，需要停车后人工进塔更换。Sulzer公司采用新型催化精馈填料是Katpak型填料，有流体力学性能测试和热模实验的研究报道。反应段采用特殊的催化剂装填方式，一般有3种方式:(I)将粒状催化剂与惰性填料混装，该法的优点是催化剂装卸方便，但细颗粒催化剂堆放在塔内导致上升蒸汽阻力过大；
(2)将粒状催化剂置于多孔容器中形成催化剂构件，多孔容器可以是尼龙丝等编织物，也可以是铝、不锈钢等材料的丝网;这种催化剂构件又必须和弹性构件相连形成催化精馏元件，并具有较大的开孔空间;这种放置方式应用较广，但因催化剂置于多孔容器中，扩散对反应有一定的影响，且构件复杂。(3)催化剂颗粒放入金属波纹丝网或平板丝网的夹层以及多孔板框的夹层中。这种放置方式传质效果好，但装卸麻烦。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种装卸方便、内部阻力小、催化效率高的新型催化精馏规整填料模块化安装方法及装置。
[0006]技术方案:本发明所述的一种新型催化精馏规整填料模块化安装装置，包括塔体、填料支撑圈和催化精馏规整填料塔盘，所述填料支撑圈安装在所述塔体内，所述催化精馏规整填料塔盘安装在所述填料支撑圈上，所述催化精馏规整填料塔盘包括若干平行区域，所述若干平行区域分为单模块安装区域和多模块安装区域，所述单模块安装区域和多模块安装区域由填料模块安装构成；
所述填料模块由若干模块单元安装构成，所述模块单元由交替放置的催化剂模块和开窗式填料片构成，所述催化剂模块包括催化剂和模块包，所述模块包由开窗式填料片与丝网焊接而成，所述催化剂填充于所述模块包内。
[0007]进一步地，为便于施工、安装，所述单模块安装区域为所述催化精馏规整填料塔盘两端的平行区域，所述多模块安装区域为所述单模块安装区域之间的平行区域。
[0008]进一步地，所述单模块安装区域由单个填料模块安装构成;所述多模块安装区域由2?50个填料模块安装构成。
[0009]进一步地，所述填料模块中模块单元的组合方式为I?10层开窗式填料片加I?10层催化剂模块。
[0010]进一步地，为提高安装精度和效率，所述单模块安装区域和多模块安装区域均标识唯一的射频编码。
[0011 ]进一步地，为方便检测塔内具体情况，本装置还包括特殊催化精馏规整填料塔盘，所述特殊催化精馏规整填料塔盘包括设置安装孔的催化精馏规整填料塔盘和检测设备，所述检测设备安装在所述安装孔内。
[0012]本发明还提供一种新型催化精馏规整填料模块化安装方法，包括以下步骤:
(1)模块划分:根据安装工艺的要求，在安装前将圆形安装区域划分成若干个分区域，并在每一个分区域内标识射频编码；
(2)模块制备:将开窗式填料片与丝网焊接成模块包，向模块包中填充催化剂并再次缝合，组成催化剂模块;将所述催化剂模块和开窗式填料片按I?10加I?10的组合方式组装模块单元;将所述模块单元依次排列，得到填料模块；
(3)模块安装:利用射频识别编码，将填料模块按步骤(I)中划分的区域定位安装，得到催化精馏规整填料塔盘;在催化精馏规整填料塔盘上设置安装孔，在安装孔内安装检测设备，得到特殊催化精馏规整填料塔盘;在催化精馏塔内安装填料支撑圈，然后根据工艺需要将催化精馏规整填料塔盘和特殊催化精馏规整填料塔盘安装在所述填料支撑架上，然后固定填料压圈和分布器，完成模块安装；
(4)模块调试运行:安装完成后，先对催化精馏塔进行气密性测试，然后用试剂对催化精馏塔进行清洗，带走填料及催化剂中的水分。
[0013]进一步地，为便于安装，在安装过程中所述催化精馏规整填料塔盘按由下到上的顺序安装;为提高物料与催化剂的接触面积，提高催化效率，上层催化精馏规整填料塔盘相对于下层催化精馈规整填料塔盘沿同一方向旋转O?90°。
[0014]进一步地，上层催化精馏规整填料塔盘相对于下层催化精馏规整填料塔盘沿同一方向旋转90°。
[0015]进一步地，为保证塔内填料规整性，所述填料支撑圈的表面不平度<D/500，所述D为塔内径。
[0016]有益效果:(I)相比传统捆包催化剂安装，本发明提出了模块化安装的创新理念，模块化安装方法利用射频识别编号定位各塔盘模块，确保模块产品在项目工程中的唯一辨识度，每个填料模块严格按照分块图安装，组装简单，连接灵活，有一定程度的可重复利用率，不仅节省人力、成本投入，而且极大提高了安装精度和效率;(2)本装置通过调整催化剂装填量、催化剂模块与普通填料片的组合方法以及模块划分等方式，实现反应段规整填料的模块化安装，相比传统按部施工安装方式，一方面提高了塔内物系的气液传质传热效率，另一方面减短施工周期，很大程度上提高了安装效率，同时，本方法能够有效满足新型规整填料运输、吊装以及塔内高质量安装的要求；(3)本装置结构简单、操作方便、适应性强，易实现工业化推广，具有较好的市场前景。
【附图说明】
[0017]图1为实施例1中催化精馏规整填料塔盘的模块划分平面示意图；
图2为实施例1中多层催化精馏规整填料塔盘的俯视图；
图3为实施例1中特殊催化精馏规整填料塔盘的模块划分平面示意图；
图4为实施例1中特殊催化精馏规整填料塔盘的安装孔处局部立面图。
【具体实施方式】
[0018]下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0019]实施例1:一种新型催化精馏规整填料模块化安装装置，包括塔体、填料支撑圈和催化精馏规整填料塔盘I，所述填料支撑圈安装在所述塔体内，所述催化精馏规整填料塔盘I安装在所述填料支撑圈上，所述催化精馏规整填料塔盘I包括若干平行区域，所述若干平行区域分为单模块安装区域2和多模块安装区域3，所述单模块安装区域2为所述催化精馏规整填料塔盘I两端的平行区域，所述多模块安装区域3为所述单模块安装区域2之间的平行区域;所述单模块安装区域I和多模块安装区域3由填料模块安装构成，所述单模块安装区域2由单个填料模块安装构成;每个多模块安装区域由2个填料模块安装构成;所述单模块安装区域和多模块安装区域均标识唯一的射频编码。
[0020]所述填料模块由若干模块单元安装构成，所述模块单元由交替放置的催化剂模块6和开窗式填料片7构成，本实施例中模块单元包含两种，分别按3层开窗式填料片+2层催化剂模块的组装方式和2层开窗式填料片+1层催化剂模块的组装方式，将这两种模块单元排列组装成填料模块，在此过程中遵循对称安装的原则，即所述填料模块内重复单元的结构为2层催化剂模块+3层开窗式填料片+1层催化剂模块+2层开窗式填料片+2层开窗式填料片+ 1层催化剂模块+3层开窗式填料片+2层催化剂模块的结构形式;所述催化剂模块包括催化剂和模块包，所述模块包由开窗式填料片与丝网焊接而成，所述催化剂填充于所述模块包内。
[0021 ]本装置还包括特殊催化精馏规整填料塔盘4，所述特殊催化精馏规整填料塔盘4包括设置安装孔5的催化精馏规整填料塔盘和检测