本實(shí)用新型是一種盤(pán)式組裝的袋裝催化精餾填料，屬于化工行業(yè)催化精餾技術(shù)范疇，特別涉及催化精餾塔內(nèi)的過(guò)程優(yōu)化和強(qiáng)化。

背景技術(shù)：

催化精餾過(guò)程是催化反應(yīng)和精餾過(guò)程的高度耦合，是將催化劑引入精餾塔，固體催化劑在催化精餾工藝中既作為催化劑加速化學(xué)反應(yīng)，又作為填料或塔內(nèi)件提供傳質(zhì)表面，所以塔內(nèi)填料必須同時(shí)具備催化和氣液傳質(zhì)兩項(xiàng)功能。原料在塔內(nèi)經(jīng)催化反應(yīng)后得到生成物可以被連續(xù)移出，推動(dòng)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，使得催化精餾過(guò)程具有更高的生產(chǎn)能力。催化精餾填料結(jié)構(gòu)是直接影響催化精餾過(guò)程效率的重要因素，因此，填料不僅要保證塔內(nèi)氣液兩相充分混合，還要求使反應(yīng)物和催化劑的接觸時(shí)間區(qū)間范圍大且可控。

近年來(lái)，催化精餾填料的研究與專利發(fā)明主要集中在提高催化劑裝填量，保證汽液、液固良好的傳質(zhì)效率，以及降低塔內(nèi)壓降三個(gè)技術(shù)方面。中國(guó)專利CN201510942019.2中，福州大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種高效催化精餾塔塔內(nèi)催化劑捆扎包填料包括催化劑包鏈和規(guī)整波紋填料片,所述催化劑包鏈?zhǔn)怯蓮?fù)數(shù)個(gè)具有中空結(jié)構(gòu)的催化劑包串聯(lián)而成,所述催化劑包內(nèi)裝有固體催化劑顆粒,所述催化劑包鏈與規(guī)整波紋填料片緊密貼合盤(pán)旋后由緊箍片固定成型。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于傳統(tǒng)的捆扎包結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有效的改進(jìn)，但催化劑包內(nèi)中空結(jié)構(gòu)增加了填料加工難度，降低了催化劑裝填量，且塔內(nèi)壓降需進(jìn)一步降低。中國(guó)專利CN201410049831.8中，天津大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種盤(pán)式螺旋自分布催化精餾結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有兩種間隔排列的催化劑組件：組件A是填料片外包裹絲網(wǎng)、內(nèi)填充催化劑，形狀為長(zhǎng)方體、拱形或多邊形，要求是多個(gè)組件A形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的周向排布；組件B是外包絲網(wǎng)內(nèi)置催化劑顆粒的長(zhǎng)方體催化劑包，并扭轉(zhuǎn)成螺旋狀，催化劑包外需放置帶孔的隔板,多個(gè)組件B形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的周向排布。此結(jié)構(gòu)兩組件都含催化劑顆粒，提高了催化劑裝填量，增加了汽液傳質(zhì)面積。但因流動(dòng)阻力較大，塔內(nèi)壓降較高。中國(guó)專利CN201310689147.1中，天津大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種圓形排布的催化精餾填料，填料層內(nèi)設(shè)置有兩種組件：將填料片疊放在一起，外面包裹一層絲網(wǎng)，內(nèi)填充催化劑，將絲網(wǎng)縫合起來(lái)，定義為組件1；組件2為規(guī)整填料片；組件1與組件2疊放并卷曲，然后用箍緊片固定，形成催化精餾填料。此結(jié)構(gòu)，可減少塔內(nèi)壓降，但催化劑裝填量較少，塔內(nèi)停留時(shí)間較短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有反應(yīng)精餾技術(shù)中催化精餾填料難以同時(shí)滿足反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程的要求，以及加工工藝復(fù)雜的問(wèn)題。本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效的盤(pán)式組裝的袋裝催化精餾填料，簡(jiǎn)化催化精餾填料加工及安裝工藝，并通過(guò)改變填料內(nèi)部催化劑包與規(guī)整填料的組合方式，提高填料對(duì)于反應(yīng)過(guò)程與分離過(guò)程兩者的適配度，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的捆扎包式催化精餾填料，強(qiáng)化催化精餾過(guò)程，改善徑向分布，提高催化劑利用率，降低催化精餾塔內(nèi)壓降，從而強(qiáng)化催化精餾塔反應(yīng)效果。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種盤(pán)式組裝的袋裝催化精餾填料，其結(jié)構(gòu)包括組件A和組件B的兩種組件：組件A是縫合而成的長(zhǎng)方形催化劑包，其內(nèi)填充催化劑顆粒；組件B是規(guī)整填料片；組件B的規(guī)整填料片與組件A的催化劑包平行緊密疊放，并卷曲呈盤(pán)式螺旋結(jié)構(gòu)，然后用箍緊片固定，形成催化精餾填料。

所述的組件A是由絹絲布、尼龍布、滌綸布或玻璃纖維布縫合而成的催化劑包；對(duì)于腐蝕性催化反應(yīng)過(guò)程，可使用抗腐蝕材料縫合催化劑包。

所述的組件A的縫合尺寸可根據(jù)催化劑顆粒大小及顆粒裝填情況而定，相鄰縫合線之間的縫合尺寸可以為10-200mm。

所述的組件B可為開(kāi)窗導(dǎo)流填料片、金屬絲網(wǎng)填料、絲網(wǎng)波紋填料、刺孔波紋調(diào)料、孔波波紋填料片、壓延孔板波紋填料或蜂窩填料片的規(guī)整填料片。

所述的組件A和組件B的數(shù)量比為1:1至1:100。

所述的組件B中規(guī)整填料片與催化劑包疊放方式包括以下三種情況：

1.組件B為1片規(guī)整填料片，平行疊放于催化劑包之下。

2.組件B為多片規(guī)整填料片，置于催化劑包上下層，上下層數(shù)平均分配。

3.組件B為多片規(guī)整填料片，置于催化劑包上下層，催化劑包下層較催化劑包上層多一片。

所述的組件A與組件B等高。

塔內(nèi)反應(yīng)段放置多層填料盤(pán)時(shí)，上下填料盤(pán)可旋轉(zhuǎn)180°設(shè)置擺放。

本實(shí)用新型專利的優(yōu)點(diǎn)有：

1.催化劑包縫合尺寸可調(diào)，且催化劑裝填密度可控，調(diào)整催化劑含量，控制反應(yīng)物和催化劑間的接觸時(shí)間，提高催化劑利用率。

2.組件A和組件B交替放置，規(guī)整填料片改善流體流動(dòng)，保證氣液兩相均勻分布，使反應(yīng)物和生成物不斷被分離至塔頂和塔底，促進(jìn)傳質(zhì)過(guò)程，提高反應(yīng)速率。

3.催化精餾填料結(jié)構(gòu)呈盤(pán)式螺旋結(jié)構(gòu)，催化劑包和規(guī)整填料片間隔排列，改善氣液兩相徑向分布，同時(shí)可降低壓降。

4.組件B中規(guī)整填料的片數(shù)可根據(jù)不同工藝需求調(diào)整，從而提高填料對(duì)于反應(yīng)過(guò)程與分離工程的適配度，綜合反應(yīng)接觸時(shí)間及塔內(nèi)壓降多因素，增加反應(yīng)通量，降低塔內(nèi)壓降。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型催化精餾填料中組件B含有2片填料片的俯視圖；

圖2是本實(shí)用新型催化精餾填料中組件B含有2片填料片的剖面圖；

圖3是本實(shí)用新型催化精餾填料中組件B含有5片填料片的剖面圖；

其中：1-催化劑包，2-規(guī)整填料片，3-塔壁。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1和圖2對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說(shuō)明：

本實(shí)用新型為一種盤(pán)式組裝的袋裝催化精餾填料，采用催化劑包和催化精餾規(guī)整填料相結(jié)合的方式組裝，催化劑包和規(guī)整填料平行緊密疊放，其中規(guī)整填料數(shù)量可根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)需求確定，實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)于塔內(nèi)壓降及氣液傳質(zhì)要求較高，需增加規(guī)整填料數(shù)量，有效的改善了普通捆扎包式催化精餾填料徑向分布不均，以及塔內(nèi)壓降大的問(wèn)題，開(kāi)窗導(dǎo)流填料改善氣液流通通道，從而增加氣液兩相接觸面積，增強(qiáng)該催化精餾填料的傳質(zhì)效率；當(dāng)對(duì)于催化反應(yīng)過(guò)程要求較高時(shí)，可適當(dāng)減少規(guī)整填料片數(shù)量，增加催化劑包填充密度。

圖1為本實(shí)用新型填料的俯視圖，將組件A和組件B平行緊密疊放后，卷曲呈盤(pán)式螺旋結(jié)構(gòu)填充在精餾塔內(nèi)，用箍緊片將填料盤(pán)箍緊并固定。置于塔內(nèi)反應(yīng)段；反應(yīng)段內(nèi)填料盤(pán)數(shù)量可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，反應(yīng)停留時(shí)間等因素綜合決定，多層填料盤(pán)之間可旋轉(zhuǎn)180°安裝。上下填料盤(pán)可采用不同數(shù)量的催化劑包與規(guī)整填料組合方式。

在催化精餾塔內(nèi)，液相從組件A和組件B中向下流動(dòng)，液體在徑向上在兩組件內(nèi)部反復(fù)流動(dòng)，液相在組件A中進(jìn)行傳質(zhì)過(guò)程。液相在兩種組件中交替流動(dòng)，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行和物系的分離。氣相從填料盤(pán)中上升，在組件A中與液相進(jìn)行傳質(zhì)，最終達(dá)到塔頂，收獲輕相，塔底收獲重相。

以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1：

以稀醋酸在NKC-9的作用下合成醋酸甲酯過(guò)程中，催化劑包選擇耐腐蝕材料縫制而成，催化劑粒徑為1mm，催化劑包的相鄰縫合線之間的縫合尺寸為20mm。此催化精餾過(guò)程速率由表面反應(yīng)速率控制，催化劑包與規(guī)整填料片的數(shù)量比為1:1，催化精餾填料中組件B采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料，填料片平行疊放于催化劑包之下，并卷曲成型。塔徑DN1000，上下填料盤(pán)安裝時(shí)無(wú)需旋轉(zhuǎn)。反應(yīng)段設(shè)8盤(pán)填料。使用本實(shí)用新型催化精餾填料與使用普通捆扎包式催化精餾填料相比，徑向分布均勻，塔內(nèi)壓降降低12.8％，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高達(dá)99.8％以上，醋酸甲酯的純度提高16％。

實(shí)施例2：

在氯硅烷反歧化反應(yīng)精餾裝置中，催化劑包選用尼龍布縫制而成，催化劑選擇反歧化催化劑SA66，催化劑包的相鄰縫合線之間的縫合尺寸為50mm。此催化精餾過(guò)程對(duì)于反應(yīng)過(guò)程與精餾過(guò)程的耦合度要求較高，為提高每盤(pán)填料持液量，催化劑包與規(guī)整填料的數(shù)量比選擇1：2，催化精餾填料中的組件B采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料，填料片于催化劑包上下兩層平均分配，與催化劑包平行疊放并卷曲成型，如附圖1和2所示。塔徑DN1200，上下填料盤(pán)安裝時(shí)無(wú)需旋轉(zhuǎn)，反應(yīng)段設(shè)10盤(pán)填料，使用本實(shí)用新型催化精餾填料，氯硅烷反歧化反應(yīng)精餾過(guò)程成功工業(yè)化運(yùn)行，且與使用普通捆扎包式催化精餾填料對(duì)比，操作穩(wěn)定，STC循環(huán)溫度穩(wěn)定在30℃，且DCS轉(zhuǎn)化率超過(guò)98.7％，達(dá)到節(jié)能高效的生產(chǎn)效果。

實(shí)施例3：

在生產(chǎn)MTBE(甲基叔丁基醚)裝置中，催化劑包選擇尼龍布縫制而成，催化劑粒徑為0.5mm，催化劑包的相鄰縫合線之間的縫合尺寸為15mm。此催化精餾過(guò)程為反應(yīng)速率與氣液兩相間傳質(zhì)速率共用控制，催化劑包與規(guī)整填料的數(shù)量比選擇1：5，催化精餾填料中的組件B采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料，填料片于催化包下層數(shù)量較上層數(shù)量多一片，與催化劑包平行疊放并卷曲成型，如附圖3所示。塔徑DN800，上下填料盤(pán)安裝時(shí)旋轉(zhuǎn)90°。反應(yīng)段設(shè)10盤(pán)填料，其中為了使塔內(nèi)氣液兩相更均勻分布，第五盤(pán)與第六盤(pán)填料之間設(shè)25cm高的普通規(guī)程填料。使用本實(shí)用新型催化精餾填料與使用普通捆扎包式催化精餾填料對(duì)比，塔內(nèi)壓降降低24.6％，甲醇含量減少12.3％，C₄混合物減少17.9％，丁二烯體積分?jǐn)?shù)減少11.7％，二甲醚體積分?jǐn)?shù)減少9.5％-16.7％，其它雜質(zhì)減少5％-20％，MTBE含量提高1.82個(gè)百分點(diǎn)。

實(shí)施例4：

在合成ETBE(乙基叔丁基醚)的催化填料塔中，催化劑包選擇玻璃纖維布縫制而成，催化劑為小粒徑沸石分子篩，催化劑包的相鄰縫合線之間的縫合尺寸為50mm。此催化精餾過(guò)程為反應(yīng)速率與氣液兩相間傳質(zhì)速率共用控制，催化劑包與規(guī)整填料的數(shù)量比選擇1：4和1：10兩種情況，催化精餾填料中的組件B采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料，填料片于催化包上下兩層平均分配，與催化劑包平行疊放并卷曲成型。塔徑DN600，反應(yīng)段內(nèi)設(shè)6盤(pán)填料，為提高反應(yīng)精餾段頂部與底部局部氣液兩相更加均勻，第1和第6盤(pán)填料中催化劑包與規(guī)整填料的數(shù)量比為1：10，第2至第5盤(pán)填料中催化劑包與規(guī)整填料片的數(shù)量比為1：4，在第3盤(pán)和第4盤(pán)填料間放置40cm高的金屬孔板波紋填料，以使反應(yīng)段內(nèi)氣液分布更加均勻。填料盤(pán)上下安裝時(shí)旋轉(zhuǎn)90°。使用本實(shí)用新型的催化精餾填料與使用普通捆扎包式催化精餾填料對(duì)比，催化劑使用量降低12.8％，異丁烯的轉(zhuǎn)化率提高至86.3％，塔內(nèi)總壓降降低15.6％。

實(shí)例5：

在C4餾分催化加氫工藝的催化填料塔中，催化劑包選擇尼龍布縫制而成，為減小催化劑裝填堆密度，催化劑包的相鄰縫合線之間的縫合尺寸為100mm。此催化精餾過(guò)程中對(duì)于催化精餾塔內(nèi)壓降要求較為嚴(yán)格，且氣液兩相間傳質(zhì)速率較慢，為合理降低塔內(nèi)壓降，提高全塔效率，催化劑包與規(guī)整填料的數(shù)量比選擇1：20，催化精餾填料中的組件B采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料，填料片于催化包上下兩層平均分配，與催化劑包平行疊放并卷曲成型。塔徑DN800，反應(yīng)段內(nèi)設(shè)10盤(pán)填料，上下填料盤(pán)安裝時(shí)旋轉(zhuǎn)180°，在第3盤(pán)和第4盤(pán)填料間放置40cm高的金屬孔板波紋填料，以使反應(yīng)段內(nèi)氣液分布更加均勻。使用本實(shí)用新型的催化精餾填料與使用普通捆扎包式催化精餾填料對(duì)比，通過(guò)改善塔內(nèi)壓降，防止局部溫度過(guò)高，影響反應(yīng)速率及催化劑壽命，使催化劑使用量降低12.8％，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率提高至94.3％，塔內(nèi)總壓降降低15.6％。

實(shí)例6：

在合成乙二醇正丁醚裝置中，催化劑包選擇絹絲布縫制而成，催化劑選用三氟化硼乙醚絡(luò)合物，催化劑包的相鄰縫合線之間的縫合尺寸為200mm。此催化精餾過(guò)程中氣液兩相間傳質(zhì)速率較慢，為匹配催化劑包尺寸，提高反應(yīng)精餾段效率，催化劑包與規(guī)整填料的數(shù)量比選擇1：100，催化精餾填料中的組件B采用開(kāi)窗導(dǎo)流填料，填料片于催化包上下兩層平均分配，與催化劑包平行疊放并卷曲成型。塔徑DN1200，反應(yīng)段設(shè)15盤(pán)填料層，上下填料盤(pán)安裝時(shí)無(wú)需旋轉(zhuǎn)。使用本實(shí)用新型催化精餾填料與使用普通捆扎包式催化精餾填料對(duì)比，物料徑向分布均勻，環(huán)氧乙烷在反應(yīng)段的轉(zhuǎn)化率提高至98.2％，乙二醇單甲醚選擇性和收率提高11.4％～23.7％。