[发明专利]一种催化蒸馏塔盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化蒸馏塔盘，属于化工设备技术领域。

背景技术

催化蒸馏塔是一种同时具有反应功能和分离功能的化工设备，其中催化剂颗粒在反应区的装填方式直接影响到催化反应和蒸馏过程的效率，尤其当采用离子交换树脂催化剂时，由于颗粒直径很小，在工业装置中均采用编织布袋包裹（捆扎包式）。US4242530和US4302356报道的将催化剂装入玻璃纤维袋子或者毛毡袋子，再将装有催化剂的袋子附在丝网弹性体上卷成卷，以此作为催化蒸馏构件。对于发生在液相中的化学反应，反应物进入布袋和生成物移出布袋都需要推动力，而这种结构的催化剂装填方式不能产生所需要的传质推动力，因为流体进入布袋的流动阻力大于沿着布袋包裹外表面流动的阻力，所以多数反应物更容易沿着催化剂包裹布袋的外表面流动而不易穿入布袋，同时还会在袋子的表面形成一层液膜使传质过程受阻，致使反应物与催化剂的接触不充分，导致催化剂利用率下降。另外，生成物也不易及时移出布袋，容易造成过度反应，尤其是含有不饱和键的组分与酸性催化剂接触时间过久易形成胶质，附着在催化剂表面降低了催化剂的寿命。

除上述的布袋包催化构件以外，有关催化蒸馏塔内构件还有如下报道：

US5073236、US5413749和CN1065412公开的方法是将固体催化剂颗粒装填在金属波纹网板或者多孔波纹板之间，试图增加汽液两相的接触和减小塔压降。但是树脂催化剂颗粒容易从这种网板泄露，落入塔釜中导致过度反应而降低塔底流出液的品质。

US4443559公开了一种由催化剂元件和弹性元件构成的催化蒸馏塔内件，将固体催化剂封装于金属网套内构成催化剂元件，弹性元件与催化剂元件紧密相连或者围绕在催化剂元件四周。由于催化剂在封套内，反应物需要经过较长的扩散过程才能到达催化剂表面，而且生成物也不容易由催化剂包内部向外扩散，因此阻碍了正反应的进行。

US5275790和US5262012分别提出将多孔惰性小球与催化剂均匀混合后装入不同结构的网状或者多孔壁金属箱中，由金属箱构成催化蒸馏塔内件，试图在催化蒸馏塔内件中形成一定的自由空间，作为汽液两相流动的通道，但这类塔填料难以避免沟流和反应物短路现象。CN1048987公开了一种催化反应蒸馏塔，其催化剂构件是用多个装有催化剂颗粒的圆柱容器固定在筛板上，并借助溢流堰维持筛板上一定的液层高度，圆柱容器完全被液体浸没，液体在塔盘上水平流动时更容易从圆柱容器侧表面绕流，只有少部分反应物能进入催化剂容器。

CN1266736公开了一种催化蒸馏塔结构，是由多个规整填料块和孔板催化剂方盒交错堆放构成，这种装填结构的催化精馏塔的问题是操作弹性比较小，容易在催化剂网盒的平面层发生液泛。

US5914011和CN101306256公开的催化剂装填结构是将固体颗粒装填在具有固定高度的金属盒子里，盒子的上面和下面都有网孔，液体可以依靠重力通过催化剂，但是所报道的构件装填结构不能有效控制反应液全部进入下一级催化剂的网盒，总会发生反应物的分流，仅有一部分液体反应物能够落在盛有催化剂的网盒里，结果会导致反应物与催化剂的接触时间长短有很大的随机性，使反应精馏产物的组成不稳定和不可控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化蒸馏塔盘，适用于发生液相反应或者液固反应的催化蒸馏过程，具有对全部液体反应物的流动导向控制功能，确保催化蒸馏塔反应区的反应物在催化剂表面停留时间相同。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

本发明一种催化蒸馏塔盘，包括底面、条形气体通道和导液板；底面上开口至少2个并列均匀排布的条形气体通道，气体通道上方设置有导液板；气体通道的宽度小于相邻的两通道之间的距离，通道的长度依赖于塔盘直径的大小，保持其两端距塔盘内侧壁的距离为5～100mm；气体通道外侧的网孔塔盘底面上放置固体催化剂颗粒，构成催化剂床层，其高度小于气体通道侧壁的高度；导液板的垂直映射尺寸大于相应气体通道的开口尺寸，使上方落下的液体完全进入塔盘内的催化剂床层；导液板的形状为人字形筛板或呈倒立碟形剖面的无孔条形板；导液板与气体通道上边沿搭接或用导液板支架支撑在气体通道上。

所述的网孔结构底面为不锈钢丝网或者纤维编织布或者高分子编织材料。

所述的气体通道的开口总截面积为催化蒸馏塔盘面积的10～40%，气体通道的侧壁高度为20～300mm。优选的气体通道（3），通道宽度为5～30mm，侧壁高度为50～150mm，总开口截面积为催化蒸馏塔盘面积的15～25%。