專利名稱：適用于mtbe生產的催化蒸餾塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及共沸精餾塔結構的改進，更具體地說，是涉及適用于MTBE生產的 催化蒸餾塔。
背景技術：
傳統的甲基叔丁基醚(簡稱MTBE)生產是由C4組分中的異丁烯和甲醇在大孔強 酸性樹脂催化劑的作用下進行醚化反應，產物再經共沸蒸餾而制得的。異丁烯的轉化率維 持在 90 95% (Wt)。二十世紀八十年代末引進的催化蒸餾技術，如USP4. 215. 011、ZL99223276. 7等可 以使得異丁烯的轉化率提高到99. 9% (Wt)。它們是將樹脂催化劑包裹在玻璃纖維布的小 包內，外面用不銹鋼絲網卷制而成的催化蒸餾組件，將其擺放在精餾塔內精餾段的支撐格 柵上。該技術的特點是將“催化反應”和“組份分離”兩個化工單元有機的結合在一起，并集 中在同一設備內完成，具有很多優點，國內采用該技術已建成的MTBE裝置現有十余套；然 而，該技術的不足之處在于，塔中的反應段一般設計為8 12段，每段的設計高度為2. 8 3.0米，而且設計中也未考慮到催化蒸餾組件的分離功能。這種設計，使塔的總高度> 52 米。為節省投資，通常將其分為上、下兩個塔。國內開發的催化蒸餾技術有ZL88109705、ZL89105325. 5、ZL90109526等。它們的
技術特點是將樹脂催化劑散裝在反應床層內。該技術存在如下缺點1.催化蒸餾塔的反應段是由一段反應床層和兩層分餾塔盤交替排列組成的單元 結構。僅僅是將“反應_分離”、“再反應_再分離”的過程，機械的“捏合”在一起的有限單 元，并不是真正的“催化蒸餾技術”。要實現異丁烯的深度轉化，一般需要8 12個反應單 元，反應段總高度為20 30米。這就增加了催化蒸餾塔的高度。國內MTBE生產裝置，采 用該技術的催化蒸餾塔的高度均超過58米。2.該技術的特點是反應床層內裝填“散裝”的樹脂催化劑。由于反應床層底部篩 板的開孔率(或金屬燒結絲網的疏密度)僅能設計為“定值”，不能隨液相負荷的變化而調 整。在操作狀況下，液相物料靠重力作用流經催化劑床層，其單位面積的降液量是一定的。 當裝置的負荷低時，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；而裝置的負荷高時，液相物料又可能出現“液泛”。這種結構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，在塔內反應床層的同一個截面上， 還要設置“氣相通道”。然而這種將氣、液相物料隔離開的作法，阻斷了氣、液傳質的通道，也 降低了塔的截面利用率，使設備直徑加大。4.目前市場供應的樹脂催化劑顆粒的直徑為0. 4 1. 25mm，在反應床層底部須裝 有支撐格柵，上面依次安放篩板、不銹鋼網(三層)(也有采用金屬絲網燒結模塊的。)、不 同規格的瓷球(或石英砂)。再加上調整液相均勻分布的部件，使得反應段結構非常復雜， 增加了設備投資。[0009]5.在正常操作狀況下，反應段的溫度為70 85°C，由于液相物料在反應段停留時 間較長，物料中正丁烯的含量遠高于異丁烯，而且組分中含有相當數量的甲醇，這就不可避 免的會發生較多的副反應，生成甲基仲丁基醚(MSBE)和相當數量的二聚物，直接影響MTBE 的產品質量。[0010]綜上所述，應用國內外的催化蒸餾技術對現有的共沸塔進行改造時，都存在著諸 多難點。
實用新型內容本實用新型就是針對上述問題，提供了一種適用于MTBE生產的、結構簡單、設備 投資小、改造費用低、可以提高MTBE的產率和純度的催化蒸餾塔。為了實現本實用新型的上述目的，可采用如下技術方案本實用新型包括提餾段和位于提餾段上部的精餾段，精餾段包括頂部設置有高效 波紋規整填料的上部精餾段，中部為裝入催化精餾組件的反應段，反應段由不等高的填充 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成，下部為設置有精餾塔盤或高效波紋規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米的高效波紋規整填料。所述的反應段的裝填高度為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，相鄰的兩個反應段的填充段間有0. 1 0. 4米的凈空間。所述大組件在塔內呈正六邊形排布，排布的大組件在塔徑位置方向中的數量為奇 數；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%。所述的相鄰的反應段的填充段間設置氣液分布裝置。所述氣液分布裝置為帶支撐和傳質功能的氣液分配器、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壁上設有進料口。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上，通過采用高效規整填料和 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反應生成MTBE。經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的產量在原有的基礎上提高6 8%。2、本實用新型設計并制作出了不同高度的催化蒸餾組件。國內原有的催化蒸餾組 件高度僅有0. 5米一種；為適應共沸塔改造的要求，還需要生產高度為0. 4米的催化蒸餾組件。本實用新型將兩種規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 用新型的結構示意圖；圖1中1為上部精餾段，2為反應段，3為下部精 餾段，4為氣液分布器，5為提餾段，6為進料口。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。實施例1本實用新型對某2. 5萬噸/年MTBE共沸塔進行了改造，原有共沸塔的塔徑為 01200、塔高為28米、塔內共有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，將其補焊成圓環狀，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，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置有高效波紋規整填料的上部精餾段，中部為裝入催 化精餾組件的反應段，反應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成，下部為設置有精 餾塔盤或高效波紋規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整填料的高度為0. 8 1. 5米。所述的反應段的裝填高度為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，相鄰的兩個反應段的填充段間有0. 1 0. 4米的凈空間。所述大組件在塔內呈正六邊形排布，大組件在塔徑位置方向中的數量為奇數；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%。所述的相鄰的反應段的填充段間設置氣液分布裝置。本實用新型對改造前后的塔在相同條件下進行了 MTBE的生產，當進料量為7117kg/h ；進塔物 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、后的運行數據對比見下表改造前 改造后MTBE 產量 kg/h3265 3514醚后碳四中異丁烯的含量％ (WT)4. 57 0. 24對比結果表明共沸塔經過改造后MTBE產量增加了 7. 63%。
權利要求1.適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，包括提餾段和位于提餾段上部的精餾段，其中精餾 段包括頂部設置有高效波紋規整填料的上部精餾段，中部為裝入催化精餾組件的反應段， 反應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成，反應段的下面為設置有精餾塔盤或高效 波紋規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.根據權利要求1所述的適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，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米的高效波紋規整填料。
3.根據權利要求1所述的適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，其特征在于所述的反應段 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 的兩個反應段的填充段間有0. 1 0. 4米的凈空間。
4.根據權利要求1所述的適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，其特征在于所述大組件在 塔內呈正六邊形排布，大組件排布在塔徑位置的數量為奇數；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.根據權利要求3所述的適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，其特征在于所述的相鄰的 反應段的填充段間設置氣液分布裝置。
6.根據權利要求5所述的適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，其特征在于所述氣液分布 裝置為帶支撐和傳質功能的氣液分配器或等液位多功能氣液分布器。
7.根據權利要求1所述的適用于MTBE生產的催化蒸餾塔，其特征在于于提餾段上 部、精餾段下部的催化蒸餾塔側壁上設有進料口。
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MTBE的產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置有高效波紋規整填料的上部精餾段，中部為裝入催化精餾組件的反應段，各反應段由填充床層構成，每個填充床層均由多個催化精餾組件構成；反應段下面為精餾塔盤或高效波紋規整填料。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 優先權日2010年9月29日
發明者宗士權 申請人:宗士權