CN116059666B - 催化反应蒸馏塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种催化反应蒸馏塔，包括：催化反应单元，该催化反应单元进一步包括：催化剂床层，其用于填充固体催化剂，从第二层开始，每层催化剂床层填充的该固体催化剂上部具有一倾斜表面；液相进料子单元，其设置在最顶部第一层催化剂床层之上，液相进料向下被引导至第一层催化剂床层；气相进料子单元，其设置在上一层的催化剂床层和下一层的倾斜表面之间，每层的气相进料向上进入催化剂床层；气相通道，其与气相进料子单元处于相对隔离状态，气相进料和液相进料在催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道。本发明的催化反应蒸馏塔还包括精馏单元，其设置于催化反应单元上部并对催化反应单元生成的气相产品进行精馏。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种催化反应蒸馏塔。
背景技术
催化蒸馏具有节能、高效、经济性好等众多优点。早在20世纪60年代，美国企业已经开始用催化蒸馏的构思解决因沸点相近而难以用传统蒸馏来分离包含正构烯烃、异构烯烃和烷烃混合物的问题。之后，基于不同种反应的特点，多样的催化蒸馏设备应运而生。例如：左右结构的、同时具备蒸馏功能和反应功能的设备，即左边具备蒸馏功能，装有蒸馏塔板；右边具备反应功能，填装反应所需催化剂，左右两室被一隔板分离。再例如：更为多见的上下结构的催化蒸馏设备，这里的上下结构指的是反应区和蒸馏区的相对位置，US6723886B2公开了一种用合成气制备甲醇的具有上下结构的催化蒸馏设备。设备内有多层固定床层，反应区直径可在不同高度有所不同，可根据情况在反应区来决定是否填充催化剂以及填充催化剂的厚度，可在不同位置的侧线设有外部换热器、脱水装置或分离石蜡的装置以及回流侧线，整个催化蒸馏装置外部也可被一个单独的冷却装置环绕。
鉴于产物中气相组分的存在，为了使气体能够更加容易的通过催化剂床层，业内提出了气体通道的概念。例如可以在催化蒸馏设备的中间嵌有一个气体通道。此气体通道能够使下床层的气相能够不经过催化剂床层的阻挡直接通向上层蒸馏塔板层进行传质。在催化蒸馏设备中也可以设置多个气体通道。催化蒸馏塔为上下封口的圆柱型外筒，内置有垂直于横截面的多个圆柱形气体通道，气体通道内嵌于反应区，通道终端连通精馏段和提馏段的开放区域或段内的媒介，反应区的外筒中填有密度较高的催化剂，内筒壁可以开孔使其与催化剂紧密接触。
综上，现有的催化蒸馏技术本身提高了反应效率和产物的分离。在催化蒸馏技术应用中反应器及其内构件也已形成多种形式，但目前的反应器和内构件的效率有待于进一步提高，特别是现有技术还不能有效解决气相反应产物及时从反应区分离的问题。因此，亟需一种具有催化反应单元的蒸馏塔，从而解决现有技术中的分离效率问题。对于气相产物能发生二次反应的情况，仍然可以进行高效的分离。同时，通过反应区上部的精馏单元可以在塔内形成合格率更高的气相产品，进一步提高产品效率以及合格率。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化反应蒸馏塔，从而克服现有技术中不能有效解决气相反应产物及时从反应区分离的缺点，特别对于气相产物能发生二次反应的情况，仍然可以进行高效的分离。
本发明的另一目的在于通过将催化反应单元和蒸馏单元耦合在塔内，可进一步提高气相产品的效率以及合格率。
为实现上述目的，本发明提供了一种催化反应蒸馏塔，包括：催化反应单元，该催化反应单元进一步包括：催化剂床层，其用于填充固体催化剂，从第二层开始，每层催化剂床层填充的该固体催化剂上部具有一倾斜表面；液相进料子单元，其设置在最顶部第一层催化剂床层之上，液相进料向下被引导至第一层催化剂床层；气相进料子单元，其设置在上一层的催化剂床层和下一层的倾斜表面之间，每层的气相进料向上进入催化剂床层；气相通道，其与气相进料子单元处于相对隔离状态，气相进料和液相进料在催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道。本发明的催化反应蒸馏塔还包括精馏单元，其设置于催化反应单元上部并对催化反应单元生成的气相产品进行精馏。
进一步，上述技术方案中，气相通道可位于催化反应单元的外侧，且呈环状从下到上贯通所有催化剂床层。另外，该气相通道也可以设置在催化反应单元的中部。
进一步，上述技术方案中，倾斜表面整体可以设计为一倒置的伞形隔板结构。倒置的伞形隔板末端可设有内侧降液管，该内侧降液管底部与催化剂床层的底部间隔一段距离，使得液相进料沿径向方向进入催化剂床层。
进一步，上述技术方案中，催化剂床层可设有：溢流堰，其设置在靠近气相通道一侧；液封挡板，其设置在溢流堰上部，用于将气相进料与气相产品进行隔离。
进一步，上述技术方案中，液封挡板可包括：水平部，其呈环形平板状并位于溢流堰上方；竖直部，其呈圆筒形，该竖直部与水平部一体成型，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离。
进一步，上述技术方案中，液相进料子单元进一步包括：液相进料管，其沿催化反应单元的径向方向延伸；液相分配管，其呈环形并与液相进料管正交或切向相交，该液相分配管的管壁设有多个孔道，用于将液相进料均匀分布至第一层催化剂床层上方的各个位置。
进一步，上述技术方案中，气相进料子单元可进一步包括：气相进料管，其沿催化反应单元的径向方向延伸；气相分配管，其呈环形或多层同心环形，该气相分配管与所述气相进料管正交或切向相交，该气相分配管的壁面上设有多个孔道，用于将气相进料均匀分布至催化剂床层底部的各个方向。
进一步，上述技术方案中，气相进料子单元还可包括：气相分配盘，其位于催化剂床层底部且整体呈盘状，该气相分配盘上均匀密布多个孔眼。
进一步，上述技术方案中，气相分配管可设置在催化剂床层下方或催化剂床层内。
进一步，上述技术方案中，精馏单元可设置惰性填料层，来自气相通道的上升的气相产品在惰性填料层中进行精馏。
进一步，上述技术方案中，惰性填料层与第一层催化剂床层之间设有导流子单元，该导流子单元整体为倒置的伞形隔板结构；隔板靠近蒸馏塔壁一侧、与气相通道相应位置处为镂空结构，隔板靠近蒸馏塔中部一侧设有供精馏后下降的液相重组分进入催化反应单元的开口。
进一步，上述技术方案中，催化反应蒸馏塔可以为多层板塔结构。催化反应蒸馏塔内的催化剂床层数量为两层或两层以上。
进一步，上述技术方案中，催化反应蒸馏塔适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明使用的反应物在催化剂床层内进行化学反应后生成的气相产品会及时离开反应区并进行精馏，不会再次进入上一层的催化剂床层，避免目的产物的二次反应，提高了反应的选择性；
2）由于反应区内气相产物的及时离开，既增加了反应的推动力，又提高了平衡转化率；
3）倒置的第一伞形隔板一方面可以隔开相邻床层间的气相进料与气相产品，另一方面起到液相和气相的导流作用；
4）液封挡板可将气相进料与气相产品进行有效隔离；
5）多层同心环形的气相分配管的设置可使气相进料的分配最大限度内地保持均匀；
6）倒置的第二伞形隔板一方面可通过环塔壁设置的镂空结构将来自反应区气相通道的气相产品导流至上部的惰性填料层；另一方面又能通过倾斜设置的隔板将精馏过程产生的液相重组分导流至隔板中央末端的开口，从而使液相重组分重新流入反应区；
7）反应区上部精馏单元的设置可在塔内实现气相产品更高的合格率，进一步提高产品效率并最大限度地实现节能目标；
8）本发明的催化反应单元适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明催化反应蒸馏塔的结构示意图。
图2是本发明催化反应单元中液相分配管的俯视图。
图3是本发明催化反应单元中气相进料管和气相分配管的俯视图（示出气相进料管与环形气相分配管正交设置的情况）。
图4是本发明催化反应单元中气相进料管和气相分配管的另一俯视图（示出气相进料管与环形气相分配管切向相交设置的情况）。
图5是本发明气相分配管采用同心双环分配管的俯视图。
图6是本发明催化反应单元中气相分配盘的俯视图。
图7是本发明催化反应单元中催化剂支撑盘的俯视图。
图8是本发明精馏单元中惰性填料支撑盘的俯视图。
图9是本发明精馏单元中导流子单元的俯视图。
主要附图标记说明：
1-催化反应蒸馏塔，10-固体催化剂，11-第一伞形隔板，12-内侧降液管，13-气相通道，14-溢流堰，15-降液折板，16-受液盘，17-液封挡板，18-外侧降液管，19-催化剂支撑盘，191-格栅；
21-液相进料管，22-液相分配管，220-液相分配管管体，221-液相孔道；
31-气相进料管，32-气相分配管，320-气相分配管管体，321-气相孔道，33-气相分配盘，331-孔眼；
41-第二伞形隔板，411-镂空部分，42-液相重组分收集口，43-填料支撑盘，44-惰性填料。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示，本发明的催化反应蒸馏塔1为上下结构，塔内下部设置催化反应单元，塔内上部设置精馏单元。其中，催化反应单元为反应蒸馏塔1的内部构件，包括催化剂床层、液相进料子单元、气相进料子单元以及气相通道。其中，催化剂床层用于填充固体催化剂10，从顶部第二层开始，每层催化剂床层填充的固体催化剂10的上部具有一倾斜表面，该倾斜表面形成的整体形状可以呈倒置的伞形，起到隔板的作用，一方面可以隔开相邻床层间的气相进料与产品气，另一方面起到液相和气相的导流作用，优选而非限制性地，倒置的伞面可以是弧型，也可以是折伞型。液相进料子单元设置在最顶部的第一层催化剂床层之上，液相进料向下被引导至第一层催化剂床层与固体催化剂10接触，具体地，倒置的第一伞形隔板11末端设有内侧降液管12（即图1中的降液折板15围合而成的空间），该内侧降液管12底部与催化剂床层的底部间隔一段距离，使得液相进料沿反应蒸馏塔1的径向方向进入催化剂床层。气相进料子单元在每个催化剂床层均设置，具体设置在上一层的催化剂床层和下一层的倒置的第一伞形隔板11之间，每层的气相进料向上进入催化剂床层。气液相进料与固体催化剂10在催化剂床层充分反应后，每层的气相产品沿倒置的第一伞形隔板11的下部导流至气相通道13。气相通道13与气相进料子单元处于相对隔离状态，即气相进料和液相进料在催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道13。优选而非限制性地，气相通道位于反应蒸馏塔1的外侧，呈环状且从下到上贯通所有催化剂床层。
进一步如图1、2所示，液相进料子单元进一步包括液相进料管21和液相分配管22。液相进料管21沿催化反应单元的径向方向延伸，液相分配管22呈环形，液相进料管21与液相分配管22的管体220正交或切向相交，该液相分配管22的管壁设有多个孔道221，用于将液相进料均匀分布至第一层催化剂床层上方的各个位置。孔道221的开孔可以在管体的上面、下面以及侧部面的各个方向。液相进料经过液相进料管21进入反应蒸馏塔1内，通过环形液相分配管22进入塔内，分配到第一层催化剂床层上。环形液相分配管22的环形直径大于内侧降液管12的外径，小于反应蒸馏塔1的内径。降液折板15的高度一般小于本层催化剂装填高度，降液折板15围合的空间大小依据本层液相反应物流量大小而定。
进一步如图1所示，反应蒸馏塔1内每个催化剂床层的高度可以是相同的，也可以是不同的，需要根据不同的化学反应体系而定，催化剂床层上方用筛网固定，保持床层相对稳定，床层高度设置为10mm至1000mm。催化剂床层设有溢流堰14和液封挡板17，溢流堰14设置在靠近气相通道13一侧。液封挡板17设置在溢流堰14上部，用于将气相进料与气相产品进行隔离。进一步地，液封挡板17包括水平部和竖直部，水平部呈环形平板状并位于溢流堰14上方；竖直部呈圆筒形，该竖直部与水平部一体成型，也可采用其他无缝连接的方式，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离，可保证液相产物的流出。在催化剂床层内未反应的液相进料和已反应但保持液相的物料，经过溢流堰14，通过外侧降液管18（即溢流堰14与气相通道13内壁之间的环形空间），顺着倒置的第一伞形隔板11，通过下一层的内侧降液管12进入下一催化剂床层。溢流堰14的高度高于本床层催化剂上平面，优选高出10至100mm。溢流堰14与气相通道13的内壁间形成的环形外侧降液管18，间距的大小依据液相负荷的大小而定，每个床层降液管的尺寸可以相同，也可有所不同。
进一步如图1、3至5所示，气相进料子单元包括气相进料管31和气相分配管32，气相进料管31沿反应蒸馏塔1的径向方向延伸。气相分配管32呈环形（参见图3、4）或多层同心环形（参见图5的两层同心环），该气相进料管31与气相分配管32的管体320正交（参见图3）或切向相交（参见图4），气相分配管32的壁面上设有多个孔道321，用于将气相进料均匀分布至催化剂床层底部的各个方向。优选而非限制性地，气相分配管32可设置在催化剂床层下方，也可以设置在催化剂床层内。进一步如图6所示，气相进料子单元还包括气相分配盘33，气相分配盘33位于催化剂床层底部且整体呈盘状，该气相分配盘上均匀密布多个孔眼331。气相进料经过各层的气相进料管31进入反应蒸馏塔1内，通过环形气相分配管32分配到反应蒸馏塔1内，通过催化剂支撑盘19下部的气相分配盘33向上进入催化剂床层。气相进料管31以径向进入反应蒸馏塔1，与环形气相分配管32正交或切向相交，环形气相分配管32位于催化剂床层下方，环形气相分配管32的环形直径小于催化剂床层外环直径，内径大于催化剂床层内环直径，环形气相分配管32管壁的若干孔道321便于气体均匀的分布于气相分配盘33的各个位置。催化剂支撑盘19的作用主要是支撑催化剂床层，保证催化剂床层在反应蒸馏塔的轴向方向保持稳定。气相分配盘33的作用是保证气相进料的均匀分布，同时尽量避免液相进料在催化剂床层上直接泄漏（采用本发明中的气相分配盘33，液体泄漏量<15%）。在同一平面上，当设置不止一个同心不同直径的环形气相分配管32，可使气相进料的分配更趋于均匀。图1中的实施例将环形气相分配管32设置在催化剂床层下方，而当环形气相分配管32安装在催化剂床层内时，催化剂支撑盘19可以将图7的格栅191改为支撑板，同时取消气相分配盘33。
进一步如图1所示，液相进料与气相进料在各层的催化剂床层反应后，生成的气相产品直接进入塔壁侧的环形气相通道13，气相产品经过该气相通道13并上升直至精馏单元的惰性填料层44，惰性填料层44下部设有格栅式的填料支撑盘43（参见图8），来自催化反应单元的该气相产品在此进行精馏。进料通过本发明的催化反应单元实现向目的产物（即气相产品）的转化并及时脱离反应体系（气相进料不会与气相产品混合进行二次反应），催化反应单元获得的气相产品通过气相通道13上升到精馏单元，通过精馏单元可以得到一种或两种及以上的目的产品。在惰性填料层44的精馏过程中，会产生一些液相重组分，因此，本发明在惰性填料层44与第一层催化剂床层之间设有导流子单元，导流子单元为精馏单元与催化反应单元之间的衔接装置，在液体收集的同时，可起到将催化反应单元上升的气相产品进行均匀分配的作用。该导流子单元整体为倒置的伞形隔板结构（即图1中的第二伞形隔板41）；第二伞形隔板41靠近蒸馏塔壁一侧、与气相通道13相应位置处为镂空结构（参见图9的镂空部分411），该镂空部分411设置在靠近塔壁一侧以便来自气相通道13的上升的气相产品能够顺利进入惰性调料层44。第二伞形隔板41靠近蒸馏塔中部一侧设有供精馏后下降的液相重组分进入催化反应单元的开口（即图1和图9中的液相重组分收集口42），通过精馏单元下降的液相重组分可再次进入催化反应单元。
本发明的催化反应单元在催化剂床层内，液相进料、气相进料进行催化反应，气相产品及未反应的气相进料上升通过气相通道13脱离反应体系，反应物在催化剂床层内进行化学反应后生成的气相产品会及时离开反应区，不会再次进入上面的催化剂床层（被倒置的伞形隔板隔离），避免目的产物的二次反应，提高了反应的选择性。同时由于反应区内产物的离开，既增加了反应的推动力，又提高了平衡转化率。
本发明的反应蒸馏塔应用以上的催化反应单元，反应蒸馏塔1可以为多层板塔结构。反应蒸馏塔内的催化剂床层数量为两层或两层以上。本发明的反应蒸馏塔1适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。例如，石油馏分和化工合成油的加氢裂化，柴油和润滑油馏分的临氢脱蜡，各种石油馏分的加氢处理过程等。
本发明的反应蒸馏塔1每层塔盘上除了包括降液管、溢流堰和受液盘16以外，在塔盘上还设有液封挡板，液封挡板与气相通道相连接，相邻塔盘间通过倒置的伞形隔板隔开，每层塔盘为环形结构，环形外缘与气相通道相连接。气相通道是每层塔盘上进行化学反应生成的气相产物移出的共用通道。本发明的实施例液体进料位置全部在第一层塔盘上部，也可在部分塔盘或每层塔盘上都有液体进料，气相进料每层下部都有进料。每层塔盘上方为催化剂装填区，液相进料径向流动穿过催化剂床层，气相进料从塔盘下方进入，并在催化剂作用下进行反应，反应后生成的气相物料直接脱离反应体系进入外侧的气相通道，液相离开本床层后通过降液管进入下一床层。由于反应与分离同时进行，可破坏反应平衡，有效提高反应物的转化率和目的产物的选择性。
实施例1
将本发明的催化反应单元用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂。裂化产品汽油馏分收率50.3%，汽油辛烷值RON为88.4，液体收率为91.4%。
操作条件及结果：
催化柴油密度0.9464g•cm-3，馏程168-370℃；
氢气纯度99.9%；
精制油氮含量70-100mg.kg-3；
催化蒸馏塔操作压力4.0Mpa；
催化蒸馏塔催化剂床层数：1层；
裂化液时空速LHSV：1.5h-1；
氢油体积比：700：1；
平均反应温度：350-360℃；
汽油馏分收率50.3%；汽油辛烷值RON为88.4；液体收率为91.4%。
实施例2
将本发明的催化反应单元用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂，用不锈钢网固定于床层上。裂化产品汽油馏分收率54.2%，汽油辛烷值RON为93.5，液体收率为98.1%。
操作条件及结果：
催化柴油密度0.9464g•cm-3，馏程168-370℃；
氢气纯度99.9%；
精制油氮含量70-100mg.kg-3；
催化蒸馏塔操作压力4.0Mpa；
催化蒸馏塔催化剂床层数：10层 ；
裂化液时空速LHSV：1.5h-1；
首层降液管负荷依据进料量设计60%-130%操作弹性；
每一层气相进料负荷相同（也可以根据每层液相负荷控制气相流量）；
气相通道直径上下相同（也可以设置成上大下小）；
氢油体积比：700：1；
平均反应温度：350-360℃；
汽油馏分收率54.2%；汽油辛烷值RON为93.5；液体收率为98.1%。相比于实施例1的单层床层，催化剂床层的数量为10层时，发明效果更为明显。
实施例3
将本发明的催化反应单元用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂，用不锈钢网固定于床层上。汽油馏分收率55.1%，汽油辛烷值RON为93.4，液体收率为98.5%。
操作条件及结果：
催化柴油密度0.9464g•cm-3，馏程168-370℃；
精制油氮含量70-100mg.kg-3；
催化蒸馏塔操作压力6.0Mpa；
催化蒸馏塔催化剂床层数：10层 ；
液时空速LHSV：1.5h-1；
首层降液管负荷依据进料量设计60%-130%操作弹性；
每一层气相进料负荷相同（也可以根据每层液相负荷控制气相流量）；
气相通道直径上下相同（也可以设置成上大下小）；
氢油体积比：800：1；
平均反应温度：360-380℃；
汽油馏分收率55.1%；汽油辛烷值RON为93.4；液体收率为98.5%。
实施例4
将本发明的催化反应单元用于VGO加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂，用不锈钢网固定于床层上。重石脑油馏分收率48.7%，重石脑油芳烃含量为33.5%，液体收率为98.7%。
操作条件及结果：
催化柴油密度0.9047g•cm-3，馏程258-532℃；
精制油氮含量50mg.kg-3；
催化蒸馏塔操作压力12.0Mpa；
催化蒸馏塔催化剂床层数：10层 ；
液时空速LHSV：1.4h-1；
首层降液管负荷依据进料量设计60%-130%操作弹性
每一层气相进料负荷相同（也可以根据每层液相负荷控制气相流量）；
气相通道直径上下相同（也可以设置成上大下小）；
氢油体积比：1200：1；
平均反应温度：360-380℃；
重石脑油馏分收率48.7%；重石脑油芳烃含量为33.5%；液体收率为98.7%。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种催化反应蒸馏塔，其特征在于，包括：
催化反应单元，该催化反应单元进一步包括：
催化剂床层，其用于填充固体催化剂，从第二层开始，每层所述催化剂床层填充的该固体催化剂上部具有一倾斜表面；
液相进料子单元，其设置在最顶部第一层所述催化剂床层之上，液相进料向下被引导至第一层催化剂床层；
气相进料子单元，其设置在上一层的所述催化剂床层和下一层的所述倾斜表面之间，每层的气相进料向上进入所述催化剂床层；
气相通道，其与所述气相进料子单元处于相对隔离状态，气相进料和液相进料在所述催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道；
精馏单元，其设置于所述催化反应单元上部并对催化反应单元生成的所述气相产品进行精馏。
2.根据权利要求1所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述气相通道位于催化反应单元的外侧，且呈环状从下到上贯通所有所述催化剂床层。
3.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述倾斜表面整体为一倒置的伞形隔板结构。
4.根据权利要求3所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述倒置的伞形隔板末端设有内侧降液管，该内侧降液管底部与所述催化剂床层的底部间隔一段距离，使得所述液相进料沿径向方向进入所述催化剂床层。
5.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述催化剂床层设有：
溢流堰，其设置在靠近所述气相通道一侧；
液封挡板，其设置在所述溢流堰上部，用于将所述气相进料与气相产品进行隔离。
6.根据权利要求5所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述液封挡板包括：
水平部，其呈环形平板状并位于所述溢流堰上方；
竖直部，其呈圆筒形，该竖直部与所述水平部一体成型，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离。
7.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述液相进料子单元进一步包括：
液相进料管，其沿所述催化反应单元的径向方向延伸；
液相分配管，其呈环形并与所述液相进料管正交或切向相交，该液相分配管的管壁设有多个孔道，用于将所述液相进料均匀分布至所述第一层催化剂床层上方的各个位置。
8.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述气相进料子单元进一步包括：
气相进料管，其沿所述催化反应单元的径向方向延伸；
气相分配管，其呈环形或多层同心环形，该气相分配管与所述气相进料管正交或切向相交，该气相分配管的壁面上设有多个孔道，用于将所述气相进料均匀分布至所述催化剂床层底部的各个方向。
9.根据权利要求8所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述气相进料子单元还包括：
气相分配盘，其位于所述催化剂床层底部且整体呈盘状，该气相分配盘上均匀密布多个孔眼。
10.根据权利要求8所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述气相分配管设置在所述催化剂床层下方或催化剂床层内。
11.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述精馏单元设置惰性填料层，来自所述气相通道的上升的所述气相产品在所述惰性填料层中进行精馏。
12.根据权利要求11所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述惰性填料层与所述第一层催化剂床层之间设有导流子单元，该导流子单元整体为倒置的伞形隔板结构；所述隔板靠近蒸馏塔壁一侧、与所述气相通道相应位置处为镂空结构，所述隔板靠近蒸馏塔中部一侧设有供精馏后下降的液相重组分进入所述催化反应单元的开口。
13.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述催化反应蒸馏塔为多层板塔结构。
14.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述催化反应蒸馏塔内的催化剂床层数量为两层或两层以上。
15.根据权利要求1或2所述的催化反应蒸馏塔，其特征在于，所述催化反应蒸馏塔适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。
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