專利名稱：適用于mtbe生產(chǎn)的催化蒸餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及共沸精餾塔結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，更具體地說，是涉及適用于MTBE生產(chǎn)的 催化蒸餾塔。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的甲基叔丁基醚(簡稱MTBE)生產(chǎn)是由C4組分中的異丁烯和甲醇在大孔強(qiáng) 酸性樹脂催化劑的作用下進(jìn)行醚化反應(yīng)，產(chǎn)物再經(jīng)共沸蒸餾而制得的。異丁烯的轉(zhuǎn)化率維 持在 90 95% (Wt)。二十世紀(jì)八十年代末引進(jìn)的催化蒸餾技術(shù)，如USP4. 215. 011、ZL99223276. 7等可 以使得異丁烯的轉(zhuǎn)化率提高到99. 9% (Wt)。它們是將樹脂催化劑包裹在玻璃纖維布的小 包內(nèi)，外面用不銹鋼絲網(wǎng)卷制而成的催化蒸餾組件，將其擺放在精餾塔內(nèi)精餾段的支撐格 柵上。該技術(shù)的特點是將“催化反應(yīng)”和“組份分離”兩個化工單元有機(jī)的結(jié)合在一起，并集 中在同一設(shè)備內(nèi)完成，具有很多優(yōu)點，國內(nèi)采用該技術(shù)已建成的MTBE裝置現(xiàn)有十余套；然 而，該技術(shù)的不足之處在于，塔中的反應(yīng)段一般設(shè)計為8 12段，每段的設(shè)計高度為2. 8 3.0米，而且設(shè)計中也未考慮到催化蒸餾組件的分離功能。這種設(shè)計，使塔的總高度> 52 米。為節(jié)省投資，通常將其分為上、下兩個塔。國內(nèi)開發(fā)的催化蒸餾技術(shù)有ZL88109705、ZL89105325. 5、ZL90109526等。它們的
技術(shù)特點是將樹脂催化劑散裝在反應(yīng)床層內(nèi)。該技術(shù)存在如下缺點1.催化蒸餾塔的反應(yīng)段是由一段反應(yīng)床層和兩層分餾塔盤交替排列組成的單元 結(jié)構(gòu)。僅僅是將“反應(yīng)_分離”、“再反應(yīng)_再分離”的過程，機(jī)械的“捏合”在一起的有限單 元，并不是真正的“催化蒸餾技術(shù)”。要實現(xiàn)異丁烯的深度轉(zhuǎn)化，一般需要8 12個反應(yīng)單 元，反應(yīng)段總高度為20 30米。這就增加了催化蒸餾塔的高度。國內(nèi)MTBE生產(chǎn)裝置，采 用該技術(shù)的催化蒸餾塔的高度均超過58米。2.該技術(shù)的特點是反應(yīng)床層內(nèi)裝填“散裝”的樹脂催化劑。由于反應(yīng)床層底部篩 板的開孔率(或金屬燒結(jié)絲網(wǎng)的疏密度)僅能設(shè)計為“定值”，不能隨液相負(fù)荷的變化而調(diào) 整。在操作狀況下，液相物料靠重力作用流經(jīng)催化劑床層，其單位面積的降液量是一定的。 當(dāng)裝置的負(fù)荷低時，液相物料和樹脂催化劑的接觸狀況將受到影響，從而使催化效果大打 折扣；而裝置的負(fù)荷高時，液相物料又可能出現(xiàn)“液泛”。這種結(jié)構(gòu)將使裝置的操作彈性受到 較大限制。3.為保證液相物料和樹脂催化劑的良好接觸，在塔內(nèi)反應(yīng)床層的同一個截面上， 還要設(shè)置“氣相通道”。然而這種將氣、液相物料隔離開的作法，阻斷了氣、液傳質(zhì)的通道，也 降低了塔的截面利用率，使設(shè)備直徑加大。4.目前市場供應(yīng)的樹脂催化劑顆粒的直徑為0. 4 1. 25mm，在反應(yīng)床層底部須裝 有支撐格柵，上面依次安放篩板、不銹鋼網(wǎng)(三層)(也有采用金屬絲網(wǎng)燒結(jié)模塊的。)、不 同規(guī)格的瓷球(或石英砂)。再加上調(diào)整液相均勻分布的部件，使得反應(yīng)段結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜， 增加了設(shè)備投資。[0009]5.在正常操作狀況下，反應(yīng)段的溫度為70 85°C，由于液相物料在反應(yīng)段停留時 間較長，物料中正丁烯的含量遠(yuǎn)高于異丁烯，而且組分中含有相當(dāng)數(shù)量的甲醇，這就不可避 免的會發(fā)生較多的副反應(yīng)，生成甲基仲丁基醚(MSBE)和相當(dāng)數(shù)量的二聚物，直接影響MTBE 的產(chǎn)品質(zhì)量。[0010]綜上所述，應(yīng)用國內(nèi)外的催化蒸餾技術(shù)對現(xiàn)有的共沸塔進(jìn)行改造時，都存在著諸 多難點。

實用新型內(nèi)容本實用新型就是針對上述問題，提供了一種適用于MTBE生產(chǎn)的、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備 投資小、改造費用低、可以提高M(jìn)TBE的產(chǎn)率和純度的催化蒸餾塔。為了實現(xiàn)本實用新型的上述目的，可采用如下技術(shù)方案本實用新型包括提餾段和位于提餾段上部的精餾段，精餾段包括頂部設(shè)置有高效 波紋規(guī)整填料的上部精餾段，中部為裝入催化精餾組件的反應(yīng)段，反應(yīng)段由不等高的填充 段組成，每個填充段由3 6個徑向相互平行的填充床層組成，每個填充床層均由多個軸向 平行的催化精餾組件構(gòu)成，下部為設(shè)置有精餾塔盤或高效波紋規(guī)整填料的下部精餾段，其 特征在于催化蒸餾組件的高度為0. 4米和/或0. 5米，且同一填充床層采用的催化蒸餾組 件的高度相同，催化蒸餾組件的直徑有大、小兩種，大組件的直徑為200 450mm，小組件的 直徑為80 180mm ；大組件在塔內(nèi)呈正六邊形排布，排布的大組件的正六邊形直邊部位和 塔壁的間隙由小組件填滿。所述的上部精餾段的高效波紋規(guī)整填料的裝填高度為1. 5 3. 0米；下部精餾段 的塔盤為2 6塊或高度為0. 8 1. 5米的高效波紋規(guī)整填料。所述的反應(yīng)段的裝填高度為6 15米，分為4 6個填充段，各填充段的裝填高 度為0. 8 2. 8米，相鄰的兩個反應(yīng)段的填充段間有0. 1 0. 4米的凈空間。所述大組件在塔內(nèi)呈正六邊形排布，排布的大組件在塔徑位置方向中的數(shù)量為奇 數(shù)；大組件排布的正六邊形直邊部位和塔壁的間隙由3-4個小組件填滿；同一填充床層裝填前催化蒸餾大、小組件的截面積之和為塔截面積的102 110%。所述的相鄰的反應(yīng)段的填充段間設(shè)置氣液分布裝置。所述氣液分布裝置為帶支撐和傳質(zhì)功能的氣液分配器、中國專利 200610105012. 6，或等液位多功能氣液分布器、中國專利200620002704. 3。于提餾段上部、精餾段下部的催化蒸餾塔側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)料口。實施本實用新型的有益效果1、本實用新型在保證原共沸精餾塔分離效率的基礎(chǔ)上，通過采用高效規(guī)整填料和 多功能等液位氣、液分布器等手段，在原共沸塔的塔徑、塔高不變的前提下，在塔的適當(dāng)位 置裝入催化蒸餾組件，將功能單一的共沸塔改造為催化蒸餾塔。在組份分離的同時，使物料 中存留的異丁烯和甲醇繼續(xù)反應(yīng)生成MTBE。經(jīng)改造后的催化蒸餾塔，可以使醚后碳四中異 丁烯的含量彡0. 5% (Wt)；使MTBE的產(chǎn)量在原有的基礎(chǔ)上提高6 8%。2、本實用新型設(shè)計并制作出了不同高度的催化蒸餾組件。國內(nèi)原有的催化蒸餾組 件高度僅有0. 5米一種；為適應(yīng)共沸塔改造的要求，還需要生產(chǎn)高度為0. 4米的催化蒸餾組件。本實用新型將兩種規(guī)格的催化蒸餾組件搭配在一起，可以組合成大于0. 8米的任意裝 填高度，完全能滿足共沸塔改造的實際需要。

圖1為本實 用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1中1為上部精餾段，2為反應(yīng)段，3為下部精 餾段，4為氣液分布器，5為提餾段，6為進(jìn)料口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳述。實施例1本實用新型對某2. 5萬噸/年MTBE共沸塔進(jìn)行了改造，原有共沸塔的塔徑為 01200、塔高為28米、塔內(nèi)共有50層塔盤(其中提餾段20層塔盤、精餾段30層塔盤。)， 盤間距450mm。針對該塔的具體情況，本實用新型具體的改造方案如下1、將1 25層塔盤、降液板、受液盤、液封盤全部拆除；2、保留4、9、14、19、25層塔盤的支撐圈，將其補(bǔ)焊成圓環(huán)狀，并在支撐圈下面加焊 筋板，其余的各層支撐圈也需拆除；3、自回流口以下至第4層塔盤位置，裝入金屬板波紋填料，高度為2米；4、在4、9、14、19層塔盤位置安裝多功能等液位氣液分布器，在25層塔盤位置安裝 支撐格柵；5、在第5 25層塔盤拆除后的空間內(nèi)，分四段裝入催化蒸餾組件，裝填總高度為 11. 20米；體積為12. 67米3。改造后的蒸餾塔包括頂部設(shè)置有高效波紋規(guī)整填料的上部精餾段，中部為裝入催 化精餾組件的反應(yīng)段，反應(yīng)段由不等高的填充段組成，每個填充段由3 6個徑向相互平行 的填充床層組成，每個填充床層均由多個軸向平行的催化精餾組件構(gòu)成，下部為設(shè)置有精 餾塔盤或高效波紋規(guī)整填料的下部精餾段，催化蒸餾組件的高度為0. 4米和/或0. 5米，且 同一填充床層采用的催化蒸餾組件的高度相同，催化蒸餾組件的直徑有大、小兩種，大組件 的直徑為200 450mm，小組件的直徑為80 180mm ；大組件在塔內(nèi)呈正六邊形排布，大組 件的正六邊形直邊部位和塔壁的間隙由小組件填滿。所述的上部精餾段的高效波紋規(guī)整填料的裝填高度為1. 5 3. 0米；下部精餾段 的塔盤為2 6塊或下部精餾段的高效波紋規(guī)整填料的高度為0. 8 1. 5米。所述的反應(yīng)段的裝填高度為6 15米，分為4 6個填充段，各填充段的裝填高 度為0. 8 2. 8米，相鄰的兩個反應(yīng)段的填充段間有0. 1 0. 4米的凈空間。所述大組件在塔內(nèi)呈正六邊形排布，大組件在塔徑位置方向中的數(shù)量為奇數(shù)；大 組件的正六邊形直邊部位和塔壁的間隙由3-4個小組件填滿；同一填充床層裝填前催化蒸餾大、小組件的截面積之和為塔截面積的102 110%。所述的相鄰的反應(yīng)段的填充段間設(shè)置氣液分布裝置。本實用新型對改造前后的塔在相同條件下進(jìn)行了 MTBE的生產(chǎn)，當(dāng)進(jìn)料量為7117kg/h ；進(jìn)塔物 組成為MTBE 44. 84%，異丁烯2. 31%，甲醇2. 20%，其他(如正丁 烷，異丁烷，丁烯-1，順、反丁烯-2等)36. 05%。改造前、后的運行數(shù)據(jù)對比見下表改造前 改造后MTBE 產(chǎn)量 kg/h3265 3514醚后碳四中異丁烯的含量％ (WT)4. 57 0. 24對比結(jié)果表明共沸塔經(jīng)過改造后MTBE產(chǎn)量增加了 7. 63%。
權(quán)利要求1.適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，包括提餾段和位于提餾段上部的精餾段，其中精餾 段包括頂部設(shè)置有高效波紋規(guī)整填料的上部精餾段，中部為裝入催化精餾組件的反應(yīng)段， 反應(yīng)段由不等高的填充段組成，每個填充段由3 6個徑向相互平行的填充床層組成，每個 填充床層均由多個軸向平行的催化精餾組件構(gòu)成，反應(yīng)段的下面為設(shè)置有精餾塔盤或高效 波紋規(guī)整填料的下部精餾段；其特征在于催化蒸餾組件的高度為0. 4米和/或0. 5米，且 同一填充床層采用的催化蒸餾組件的高度相同，催化蒸餾組件的直徑有大、小兩種，大組件 的直徑為200 450mm，小組件的直徑為80 180mm ；大組件在塔內(nèi)呈正六邊形排布，大組 件的正六邊形直邊部位和塔壁的間隙由小組件填滿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，其特征在于所述的上部精 餾段的高效波紋規(guī)整填料的裝填高度為1. 5 3. 0米；下部精餾段的塔盤為2 6塊或高 度為0. 8 1. 5米的高效波紋規(guī)整填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，其特征在于所述的反應(yīng)段 的裝填高度為6 15米，分為4 6個填充段，各填充段的裝填高度為0. 8 2. 8米，相鄰 的兩個反應(yīng)段的填充段間有0. 1 0. 4米的凈空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，其特征在于所述大組件在 塔內(nèi)呈正六邊形排布，大組件排布在塔徑位置的數(shù)量為奇數(shù)；大組件排布的正六邊形直邊 部位和塔壁的間隙由3-4個小組件填滿；同一填充床層裝填前催化蒸餾大、小組件的截面積之和為塔截面積的102 110%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，其特征在于所述的相鄰的 反應(yīng)段的填充段間設(shè)置氣液分布裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，其特征在于所述氣液分布 裝置為帶支撐和傳質(zhì)功能的氣液分配器或等液位多功能氣液分布器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于MTBE生產(chǎn)的催化蒸餾塔，其特征在于于提餾段上 部、精餾段下部的催化蒸餾塔側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)料口。
專利摘要本實用新型涉及在原塔塔徑、塔高和提餾段不變的前提下，將MTBE生產(chǎn)的共沸精餾塔改造為催化蒸餾塔。本實用新型提供了一種可以提高M(jìn)TBE的產(chǎn)率和純度的催化蒸餾塔。本實用新型精餾段由三部分組成包括頂部設(shè)置有高效波紋規(guī)整填料的上部精餾段，中部為裝入催化精餾組件的反應(yīng)段，各反應(yīng)段由填充床層構(gòu)成，每個填充床層均由多個催化精餾組件構(gòu)成；反應(yīng)段下面為精餾塔盤或高效波紋規(guī)整填料。催化蒸餾組件的高度為0.4米和/或0.5米，且同一填充床層采用的催化蒸餾組件的高度相同，催化蒸餾組件的直徑有大、小兩種；大組件在塔內(nèi)呈正六邊形排布，大組件的正六邊形直邊部位和塔壁的間隙由小組件填滿。
文檔編號C07C41/06GK201894861SQ20102054743
公開日2011年7月13日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者宗士權(quán) 申請人:宗士權(quán)