催化精馏反应器的新型内构件的研究Ⅰ.Ⅰ.内构件的性能

催化精馏反应器的新型内构件的研究!!

!!内构件的性能

韩明汉，林鸿飞，汪展文，金

涌

（清华大学化工系，北京!"""#$）

［摘要］提出了一种新型催化精馏反应器的内构件。该构件的加入，相当于在反应装置中设置多个多孔气液通道，增加了催化剂床层的孔隙率，增大催化精馏塔的操作弹性。采用新型构件，催化剂置于通道之间，因此催化精馏反应装置具有结构简单、操作成本低、催化剂装填量大且装卸方便等优点。新装填方式在多孔气液通道体积分率为!%&时，就达到了金属!环填料体积分率为$!’时催化剂与填料混装装填方式的操作效果。［关键词］催化精馏；内构件；压降

［文章编号］!"""(#!$$（)"""）"*("+,$("$

［中图分类号］-."’&/’

［文献标识码］0

［收稿日期］!***(!)(!+。

［作者简介］韩明汉（!*++(），男，湖北省武汉市人，博士，副教授，电

话"!"(+),,)"’!。

催化精馏过程是近二十年发展起来的一种新的

化学工程方法［!］

。催化精馏技术的关键之一是反应

段催化剂的装填方式，这方面的研究和专利报道较多。目前普遍采用的催化剂装填方式是：（!）将催化剂颗粒填充在多孔容器中构成催化剂元件，如由玻璃纤维、尼龙丝等编织物或不锈钢丝网做成的柔性

网袋［)］；由碳钢、不锈钢等两端封死的刚性中空多孔柱体［&］；（)）将催化剂直接置于两层波纹丝网的夹层中

［$］

，再以一定的方式布置在催化精馏塔内；（&）将催化剂颗粒与惰性填料混合装填［’］

。这些填充方式

虽然有些已在醚化、烷基化等反应中获得工业应用，但也存在一定的缺陷，如催化精馏元件制造比较困难，催化剂更换再生十分不便，而且由于催化剂元件内外存在传质阻力，使得催化精馏元件内部的催化剂颗粒不能得到充分利用且易产生气阻现象，从而限制了这种填充方式的大规模工业应用。

为此，本文提出了一种含新型内构件的催化精

馏装置［+］。新型内构件的加入，增加了装置的气液

通量，提高了反应精馏塔的分离及传质效果。更重要的是，该装置中催化剂颗粒散装在催化精馏塔内，因此催化剂的装卸、更换十分方便。文中首先通过冷态试验证实内构件对提高气液通量的作用，并研究内构件几何尺寸对操作过程的影响，然后通过热态试验验证新型装填方式的实用效果

［,］

。

!试验

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试验装置

冷态试验在常温常压下，内径!$"11的有机玻

璃塔内进行，流程见图!。试验介质为空气和水。

由鼓风机送出的空气经转子流量计计量，进入催化精馏塔底部，再经气体分布板进入催化剂床层向上流动，由塔顶出气孔排出；水槽中的水由水泵输送，经转子流量计计量，进入催化精馏塔顶部，经液体分布器分散，通过催化剂床层向下流动，由塔底排出返回水槽。空气与水在催化剂床层逆流接触。本试验用瓷球模拟催化剂，瓷球的平均粒径为’11

。

图!冷态试验装置

"#$内构件及装填方式

新型内构件及装填方式如图)所示。

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)"""年第)*卷

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