CN203886555U - 一种具有径向分布能力的催化精馏填料 - Google Patents
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Abstract
本发实用新型及一种具有径向分布能力的催化精馏填料；结构A内部由填料片构成，催化剂装填于填料内，外部由丝网包裹。结构B为规整填料片，可以为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料。两种结构交替周向分布在填料盘内。结构A与结构B两部分交错周向排列，增加了汽液多相的流动通道，促进了汽液多相流的传质过程，有效地避免了汽液多相流的沟流及短路现象，实现了床层压降小，有效地增强了多相流径向扩散效果，反应产物得到及时分离，促进反应正向进行，从而可以减少催化剂的用量。
Description
技术领域
本实用新型是一种用于多相流分离或多相流反应的结构填料，该填料可广泛适用于催化精馏设备,(如反应器，精馏塔，萃取反应等)；并可有效地改善流体径向分布效果，提高反应及分离效率。
背景技术
在催化精馏设备内部，同时发生反应及分离过程。反应物在装有催化剂的反应区发生反应后，反应产物在分离区及时得到分离，促进反应继续进行，从而实现了反应与分离的耦合。填料在催化精馏过程中起到了重要作用，其结构直接影响反应分离过程的效率。因此填料的排布不仅要保证塔内汽液两相充分接触，还要使反应产物能在分离区域均匀分布，从而保证催化精馏塔可在最优化的状态下运行。
目前国内外很多学者都对催化精馏设备进行了优化设计。其中美国专利USP4443599，USP424530提出了将催化剂先套袋，再与丝网弹性体一起卷成捆束组成催化精馏塔的填料内构件。但由于物料的传递要通过套袋，其传质扩散过程阻力大，致使径向分布能力差，总体反应效率不高。欧洲专利0448884提出将中心由空腔的惰性颗粒用丝网捆包后与催化剂均匀混合作为催化精馏塔的填料内构件，但这类构件造成气液两相的沟流和短路现象。沟流和短路现象增大了传质阻力，降低了填料的径向分布能力，从而影响反应精馏的效率。为解决上述问题，本实验室提出采用将填料分区的方式。
发明内容
本实用新型是一种用于多相流反应和多相流分离(液液两相流，汽液两相流，汽液液三相流，汽液液多相流)的结构填料，由于此填料的填料片是采用的径向分布，液体自上而下流动，分别进入结构A和结构B内，而结构A内的液体流动到结构B中，结构B内的液体又可流动到结构A中，液体间的相互流动提高了填料的径向分布能力。因此，此填料具有提高径向分布的能力，分离效率高、适用范围广的特点。
该实用新型由若干个结构A和结构B构成。结构A内部由填料片构成，催化剂装填于填料内，外部由丝网包裹。结构B为规整填料片，可以为开窗导流填料、板波纹填料、丝 网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料。两种结构交替周向分布在填料盘内。
本实用新型的技术方案如下：
一种具有径向分布能力的催化精馏填料；其特征是由结构A和结构B构成；结构A内部由填料片构成，催化剂装填于填料内，外部由丝网包裹；结构B为规整填料片；两种结构交替周向分布在填料盘内。
所述的规整填料片为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料或蜂窝填料的规整填料。
所述的催化精馏填料可分为2n偶数填料区域，n为正整数；结构A区与结构B区各占一半，以周向交替排列的方式排满整个填料盘。
所述的结构A中的规整填料片和结构B中的规整填料片可相同填料类型，也可采用不同的填料类型。
所述的催化精馏填料包括2-100块填料片。
当塔径在100-400mm内时，盘高为40-100mm变化；当塔径在400-1000mm内时，盘高为100-150mm变化；当塔径在1000-3000mm内时，盘高为150-200mm变化；当塔径大于3000mm时，盘高为200-250mm变化。
上下两盘填料所分的偶数区域数量可以相同，也可以不同；当上盘填料分为2n区域时，下盘填料旋转(180/n)°。
所述的填料片的材料是金属、塑料、陶瓷或石墨。
该填料是由多个结构A和多个结构B组成。整盘填料可分为2，4，6，8，10，2n(n为正整数)等偶数区域。其中，结构A与结构B两部分交错周向排列。
结构A由规整填料片1及丝网2组成，其中规整填料片可为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料；丝网材质可为金属、非金属、合成材料等。
结构B由规整填料片1组成，可为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料。
结构A中的规整填料片和结构B中的规整填料片可相同填料类型，也可采用不同的填料类型。
每盘填料包括2-100块填料片。当塔径在100-400mm内时，盘高为40-100mm变化；当塔径在400-1000mm内时，盘高为100-150mm变化。当塔径在1000-3000mm内时，盘高为150-200mm变化。当塔径大于3000mm时，盘高为200-250mm变化。
上下两盘填料所分的偶数区域数量可以相同，可以不同。安装时，当上盘填料分为2n区域时，下盘填料旋转(180/n)°。
填料片的材料可以是金属、塑料、陶瓷、石墨等。
结构A与结构B两部分交错周向排列，增加了汽液多相的流动通道，促进了汽液多相流的传质过程，有效地避免了汽液多相流的沟流及短路现象，实现了床层压降小，有效地增强了多相流径向扩散效果，反应产物得到及时分离，促进反应正向进行，从而可以减少催化剂的用量。
附图说明
图1：规整填料前视图；
图2：n＝1时，规整填料俯视图；
图3：n＝2时，规整填料俯视图；
图4：n＝4时，规整填料俯视图；
图5：n＝6时，规整填料俯视图；
图6：液体流向图；液体自上而下流动，分别进入结构A和结构B内，而结构A内的液体流动到结构B中，结构B内的液体又可流动到结构A中，液体间相互流动。
图7：气体流向图；气体自下而上，进入结构B内，与液体进行传质。
组件1-规整填料片，2-丝网,
具体实施方式
催化精馏填料外包丝网，内装催化剂，丝网既能防止催化剂外露，也能起到良好的液体润湿作用。
结合图1-图5对本实用新型说明：
图2-图5是本实用新型填料的俯视图，将结构A，结构B分别填充在填料盘内，用箍紧片将各填料片箍紧并固定，其中两种填料片可相同也可不同，可为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料、蜂窝填料等规整填料。图2是n＝1时的规整填料俯视图；图3是n＝2时的规整填料俯视图；图4是n＝4时的规整填料俯视图；图5是n＝6时的规整填料俯视图；安装时，当上盘填料分为2n区域时，下盘填料旋转(180/n)°。
实施例1：
在C4催化精馏预处理装置中，来自MTBE装置的C4馏分中有较高含量的二烯烃和二甲醚等，不能直接作为烷基化反应的原料,需要进行预处理。采用催化精馏技术，在催化精馏塔内同时完成加氢精制和二甲醚脱除。填料采用开窗导流填料与金属压延孔板波纹填料，每层采用n＝1的规整填料，其中结构A和结构B分别由24片填料片构成，共48片填料片。催化剂装填于结构A内的填料片内。塔径DN900，盘高120mm，上下两盘填料旋转180°安装。本实用新型催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比，实验表明，塔内总压降降低42％。加氢精制后的C4产品中二甲醚的体积分数低于9.7μL/L。
实施例2：
在苯氯化气液固三相催化精馏设备中，氯气与苯反应生成氯化苯。填料采用开窗导流填料与金属压延孔板波纹填料，每层采用n＝2的规整填料，其中结构A和结构B分别由15片填料片构成，共60片填料片。催化剂装填于结构A内的填料片内。塔径DN1000，盘高140mm，上下两盘填料旋转90°安装。本实用新型催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比，实验表明，塔内总压降降低35％，最终塔釜中的氯苯含量提高到98％。
实施例3：
在乙二醇单丁醚催化精馏设备中，以环氧乙烷和正丁醇为原料合成乙二醇单丁醚。填料采用开窗导流填料与金属压延孔板波纹填料，每层采用n＝4的规整填料，其中结构A和结构B分别由10片填料料片构成，共80片填料料片。催化剂装填于结构A内的填料片内。塔径DN1200，盘高170mm，上下两盘填料旋转45°安装。本实用新型催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比，实验表明，塔内总压降降低25％，最终乙二醇单丁醚收率提高了20％。
实施例4：
在乙酸正丁酯催化精馏设备中，以乙酸和正丁醇为原料合成乙酸正丁酯。填料采用开窗导流填料与金属压延孔板波纹填料，每层采用n＝6的规整填料，其中结构A和结构B分别由10，共120片填料片。催化剂装填于结构A内的填料片内。塔径DN1600，盘高170mm，上下两盘填料旋转30°安装。本实用新型催化精馏填料与使用普通捆包型催化剂对比，实验表明，塔内总压降降低40％，最终酯的物质的量总收率为78％。
Claims (8)
1.一种具有径向分布能力的催化精馏填料；其特征是由结构A和结构B构成；结构A内部由填料片构成，催化剂装填于填料内，外部由丝网包裹；结构B为规整填料片；两种结构交替周向分布在填料盘内。
2.如权利要求1所述的填料，其特征是所述的规整填料片为开窗导流填料、板波纹填料、丝网波纹填料、孔板波纹填料、压延孔板波纹填料或蜂窝填料的规整填料。
3.如权利要求1所述的填料，其特征是所述的催化精馏填料可分为2n偶数填料区域，n为正整数；结构A区与结构B区各占一半，以周向交替排列的方式排满整个填料盘。
4.如权利要求1所述的填料，其特征是所述的结构A中的规整填料片和结构B中的规整填料片可相同填料类型，也可采用不同的填料类型。
5.如权利要求1所述的填料，其特征是所述的催化精馏填料包括2-100块填料片。
6.如权利要求5所述的填料，其特征是当塔径在100-400mm内时，盘高为40-100mm变化；当塔径在400-1000mm内时，盘高为100-150mm变化；当塔径在1000-3000mm内时，盘高为150-200mm变化；当塔径大于3000mm时，盘高为200-250mm变化。
7.如权利要求1所述的填料，其特征是上下两盘填料所分的偶数区域数量可以相同，也可以不同；当上盘填料分为2n区域时，下盘填料旋转(180/n)°。
8.如权利要求1所述的填料，其特征是所述的填料片的材料是金属、塑料、陶瓷或石墨。
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