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催化精馏技术及应用

发布于:2016-4-25 22:42:33

   催化精馏是将固体催化剂以适当形式装填于精馏塔内,使催化反应和精馏分离在同一个塔中连续进行,是借助分离与反应的耦合来强化反应与分离的一种新工艺。由于催化剂固定在精馏塔中,所以它起到了催化和促进气液热质传递的作用。与传统反应和分离单独进行的过程相比,催化精馏具有投资少、操作费用低、节能、收率高等特点,日益受到人们的重视,其研究与应用日趋广泛。

  1 催化精馏催化剂装填技术
  由于催化精馏过程中,催化剂起到催化和促进气液热质传递的作用,所以不仅要求催化剂结构有较高的催化效率,同时又要有较好的分离效果。目前,用于催化精馏的催化剂主要是离子交换树脂和分子筛等,催化剂必须采取特殊的装填方式,满足反应和精馏的基本要求。肖剑等圆将催化剂装填方式分为两类,即固定床式和规整填料式,这两类装填方式中均有成功的应用实例。
  规整填料型催化剂装填方式更适宜于精馏操作,气液接触好,塔内不需要特殊构件,催化剂利用率高。但这种装填方式中的催化剂更换困难,需要停车后人工进塔更换。Sulzer公司采用新型催化精馏填料是Katpak型填料,有流体力学性能测试和热模实验的研究报道 。反应段采用特殊的催化剂装填方式,一般有3种方式:
  1) 将粒状催化剂与惰性填料混装,该法的优点是催化剂装卸方便,但细颗粒催化剂堆放在塔内导致上升蒸汽阻力过大。
  2)将粒状催化剂置于多孔容器中形成催化剂构件,多孔容器可以是尼龙丝等编织物,也可以是铝、不锈钢等材料的丝网。这种催化剂构件又必须和弹性构件相连形成催化精馏元件,并具有较大的开孔空间。这种放置方式应用较广,但因催化剂置于多孔容器中,扩散对反应有一定的影响,且构件复杂。
  3)催化剂颗粒放入金属波纹丝网或平板丝网的夹层以及多孔板框的夹层中。这种放置方式传质效果好,但装卸麻烦。
  板式塔一般有两种催化剂装入方式:
  1)在板式塔外部设置反应器,使塔板与反应器耦合,不影响塔板上气液通道,但这种操作方式比较复杂。
  2)催化剂放入降液管中。一种方法为催化剂捆束放于常规降液管中,该法可能影响液相通道,使降液管里液体不能
顺畅流下。另一种方法是塔板上均匀分布着许多圆形下端封死的多孔降液管,催化剂放入各个降液管中。这种方法的缺点是降液管数多,检修不便。
  由于采用长的截面积较小的圆形降液管,降液管内液体不易更新,影响反应。为克服催化剂构件内传质困难这一缺陷,有人提出了一种悬浮床催化精馏的新方法。该法将悬浮床催化反应与精馏分离耦合而成,
  在反应段中催化剂受上升蒸汽的搅动作用而在液相中保持悬浮分散状态,大大提高了液固传质和反应速率。廖安平等开开发了流化催化精馏以解决填装方式问题,这样就可使用细颗粒高效催化剂,但同时也有缺点,如催化剂的循环沉降问题。
催化精馏技术及应用
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