[发明专利]催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔

说明书

本发明公开了一种催化反应器和应用该反应器的蒸馏塔，该反应器包括：催化剂床层、液相分配管以及气相分配管；催化剂床层填充固体催化剂，在每个催化剂床层上部设有伞形隔板；液相分配管设置在每层的伞形隔板上方，通过该伞形隔板每层的液相进料被引流至相应的催化剂床层；气相分配管设置在每层催化剂床层的下方，每层的气相进料向上进入催化剂床层；还包括与气相分配管隔离设置的气相通道，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。

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器以及应用该反应器的蒸馏塔。

背景技术

催化蒸馏设备是将催化反应与分离两个过程耦合在同一设备中进行的装置，在反应进行的同时使反应物与生成物分离，以破坏反应的平衡使反应完全，进而达到更高的反应转化率。由于反应放出的热量用于产物分离，既简化了工艺流程，又达到了降低能耗的效果。鉴于催化蒸馏技术带来的优势，现已在化工领域有了比较成熟的应用。

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。

中国专利CN203609903U涉及一种有利于气相溢出催化剂床层的催化蒸馏设备。包括上部的精馏段、中部的反应段和下部的提馏段，反应段包括催化剂床层，催化剂床层的周围或者内部设置气相通道，催化剂床层上方设置上分馏构件，催化剂床层下方设置下分馏构件，催化剂床层上设置气相排出口。该现有技术通过在催化蒸馏设备的催化剂床层上设置气相排出口，使反应过程产生的气相物料如反应生成的气相产物或因反应放热气化的气相物料及时溢出催化剂床层，进入气相通道，使得催化剂床层的液相物料流通顺畅，操作稳定，从而保证反应转化率和产品质量稳定合格。该方案并不能将反应生成的气相产物与气相物料较为充分地隔离，反应效率仍较低。

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，亟需一种催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔，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。

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器以及应用该反应器的蒸馏塔，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。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种催化反应器，包括：催化剂床层、液相分配管以及气相分配管；催化剂床层填充固体催化剂，在每个催化剂床层上部设有伞形隔板；液相分配管设置在每层的伞形隔板上方，通过该伞形隔板每层的液相进料被引流至相应的催化剂床层；气相分配管设置在每层催化剂床层的下方，每层的气相进料向上进入催化剂床层；还包括与气相分配管隔离设置的气相通道，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。

进一步，上述技术方案中，伞形隔板末端设有降液管，该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引流至催化剂床层。