專利名稱：催化蒸餾塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種催化蒸餾塔。
背景技術(shù)：
馬來酸二甲酯是一種重要 的有機化工原料，特別是通過催化加氫可用來生產(chǎn)1，4-丁二醇、四氫呋喃和Y-丁內(nèi)酯,使得馬來酸酐和甲醇反應(yīng)生產(chǎn)馬來酸二甲酯的方法受到了極大的關(guān)注。這在很多專利中已經(jīng)進行了詳細說明，如US4795824、W090/08127、US4751334、W088/00937、US4584419 等。馬來酸酐同甲醇反應(yīng)制備馬來酸二甲酯可以用下面的方程式描述。
CHCOCllC OOC Ifc
IO C Hj O H - — I(I)
CHCOCHCOOIi
C RC OOCHjCECOOCHj
II-- CHiOII^zzir Il-)- HiO (2)
CHCOOHCMOOC H 目前工業(yè)生產(chǎn)時，首先在單酯化反應(yīng)器中馬來酸酐和甲醇生成馬來酸單甲酯，接著在雙酯化反應(yīng)塔中馬來酸單甲酯與甲醇進一步反應(yīng)得到馬來酸二甲酯。由于雙酯化催化劑遇馬來酸酐較易失活，Γ3周就必須更換一塊塔盤的催化劑。而更換催化劑會造成塔內(nèi)壓力分布的變化，造成中間塔盤的催化劑向兩頭集中，加劇了催化劑的磨損引起的損耗，變成粉末從過濾器中漏出，催化劑的消耗量增加15%。此外，更換催化劑也會造成操作不穩(wěn)定，導致反應(yīng)塔板上的催化劑會被氣相帶到上層塔板，或被液相帶到下層塔板，從而造成催化劑分布不均勻，影響反應(yīng)的進行。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在催化劑更換頻繁，導致操作繁瑣、催化劑損耗嚴重、反應(yīng)塔板上催化劑分布不均的問題，提供一種新的催化蒸餾塔。使用該催化蒸餾塔，具有催化劑更換周期長、工程操作簡化，催化劑損耗小的特點。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種催化蒸餾塔，包括上段、中段和下段；上段的頂部設(shè)置有氣相物料出口，上段的側(cè)線設(shè)置有原料進口 ；下段的底部設(shè)置有液相物料出口 ；其中，在中段相鄰塔板間的塔壁外設(shè)置有至少I個固定床反應(yīng)器；上段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的2(Γ30%，中段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的3 70%，下段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的10 77%。上述技術(shù)方案中，上段和中段的塔板上未裝載催化劑，下段的塔板上裝載有催化齊U。中段相鄰塔板的塔壁外設(shè)置的固定床反應(yīng)器的個數(shù)優(yōu)選方案為廣4個。[0009]本實用新型在現(xiàn)有催化蒸餾塔的基礎(chǔ)上，在中段的相鄰兩塊反應(yīng)塔板之間、于塔體外，設(shè)置至少I個固定床反應(yīng)器，將催化劑裝填在每個固定床反應(yīng)器中，使大部分(8(Γ90重量％)馬來酸單甲酯首先在多個固定床反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為馬來酸二甲酯，剩余的馬來酸單甲酯在催化蒸餾塔下段轉(zhuǎn)化為馬來酸二甲酯。通過這樣的技術(shù)方案，由于進催化蒸餾塔下段的物料中已經(jīng)基本不含馬來酸酐，不會造成催化劑的失活，所以不用在線更換催化劑，不會造成塔壓力波動。也就是說，將原來在一年內(nèi)分多次更換的催化劑延長為一年僅更換一次，即催化劑的年使用總量不變，催化蒸餾塔下段的裝填量也不變，將原來裝填在中段的催化劑裝填在多個固定床反應(yīng)器中。采用現(xiàn)有技術(shù)的催化蒸餾塔時，Γ3周就必須更換，而使用本實用新型的催化蒸餾塔，催化劑僅需一年一換，從而簡化了工程操作；同時由于更換次數(shù)減少，既避免了催化劑在塔板上的分布不均，影響生產(chǎn)；又避免了催化劑的損耗，一年可以節(jié)約催化劑15%，取得了較好的技術(shù)效果。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
圖I為本實用新型催化蒸餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型催化蒸餾塔中段的局部放大圖。圖I和圖2中，I為催化蒸餾塔上段，2為催化蒸餾塔中段，3為催化蒸餾塔下段，4為催化蒸餾塔頂部的氣相物料出口，5為催化蒸餾塔上段的側(cè)線原料進口，6為催化蒸餾塔下段底部的液相物料出口，7為固定床反應(yīng)器，8流入固定床反應(yīng)器的物流，9為流出固定床反應(yīng)器的物流。圖I中，催化蒸餾塔包括上段I、中段2和下段3 ;上段I的頂部設(shè)置有氣相物料出口 4，上段的側(cè)線設(shè)置有原料進口 5 ;下段的底部設(shè)置有液相物料出口 6 ;在中段2的相鄰塔板間、塔外壁上設(shè)置有至少I個固定床反應(yīng)器7。包含馬來酸單甲酯和甲醇的原料從原料進口 5進入催化蒸餾塔，經(jīng)反應(yīng)精餾后，含甲醇和水以及輕組分雜質(zhì)的物流從氣相物料出口 4排出，產(chǎn)品馬來酸二甲酯從塔底液相物料出口 6流出。圖2中，物流8進入固定床反應(yīng)器7，進行雙酯化反應(yīng)后，物流9返回至催化蒸餾塔的下一塊塔板。如此往復(fù)。
具體實施方式
實施例I采用圖I所示催化蒸餾塔，塔板總數(shù)為30塊，其中上段為8 ±夾，中段為9 ±夾，下段為13塊，上段、中段以及下段的最后4塊塔板上都未裝載催化劑。中段相鄰塔板間外掛4個固定床反應(yīng)器，整個催化蒸餾塔中段共計外掛16個固定床反應(yīng)器。包含馬來酸單甲酯和甲醇的原料從原料進口 5進入催化蒸餾塔，經(jīng)反應(yīng)精餾后，含甲醇和水以及輕組分雜質(zhì)的物流從氣相物料出口 4排出，產(chǎn)品馬來酸二甲酯從塔底液相物料出口 6流出。其中，原料中馬來酸單甲酯和甲醇的重量比為23，裝填在各個固定床反應(yīng)器和催化蒸餾塔下段塔板上的催化劑為文獻CN1030321C “耐高溫強酸陽離子交換樹脂催化劑制備方法”公開的雙酯化催化劑。催化蒸餾塔中共裝載催化劑7. 15噸，其中裝載在下段反應(yīng)塔板上的為2. 8噸，掛在塔外的固定床反應(yīng)器中催化劑的為4. 35噸。[0019]催化蒸餾塔的操作條件為塔頂操作溫度92°C，塔頂操作壓力O. 19MPa，塔釜操作溫度172°C，塔釜操作壓力O. 3MPa，回流比O. 14。各固定床反應(yīng)器的操作條件為操作溫度93°C，操作壓力 O. I9MPa 。該方案將原來一年的催化劑消耗量分出一部分裝入固定床反應(yīng)器中。這種情況下，85%的馬來酸單甲酯在固定床反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化為馬來酸二甲酯，剩余馬來酸單甲酯在催化蒸餾反應(yīng)塔下段進行雙酯化反應(yīng)，這樣將更換催化劑的周期延長至一年，從而避免了繁瑣的催化劑更換工作，簡化了工程操作，降低了催化劑的年耗量。比較例I同實施例1，只是塔中段沒有外掛的固定床反應(yīng)器，催化蒸餾塔的全部塔板上都裝載有催化劑。其中，催化蒸餾塔的操作條件為塔頂操作溫度92°C，塔頂操作壓力O. 19MPa，塔釜操作溫度172°C，塔釜操作壓力O. 3MPa，回流比O. 19。催化蒸餾塔催化劑初裝載量為2. 8噸，年總裝載量為8. 4噸。該方案將雙酯化催化劑分裝在18塊反應(yīng)塔板上，由于頂部進料量較大，特別是上邊3塊板的催化劑3周需逐板更換一次，工程上操作繁瑣；且更換催化劑時，造成反應(yīng)塔操作不穩(wěn)定，催化劑會落入下層塔板，也會被吹送至上層塔板。較為極端的工況是隨著反應(yīng)的進行，催化劑基本上集中在反應(yīng)塔板的上邊三塊和下邊三塊上，從而導致中間的反應(yīng)塔板只是不起反應(yīng)作用的篩板，減少了反應(yīng)塔板數(shù)，需停車重裝催化劑，從而影響生產(chǎn)；同時若催化劑集中在少量塔板上，也會造成塔板壓降的增加，導致無法操作，造成停車，同樣影響生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種催化蒸餾塔，包括上段、中段和下段；上段的頂部設(shè)置有氣相物料出口，上段的側(cè)線設(shè)置有原料進口 ；下段的底部設(shè)置有液相物料出口 ；其特征在于，在中段相鄰塔板間的塔壁外設(shè)置有至少I個固定床反應(yīng)器；上段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的2(Γ30%，中段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的3 70%，下段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的1(Γ77%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化蒸餾塔，其特征在于上段和中段的塔板上未裝載催化齊U，下段的塔板上裝載有催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的催化蒸餾塔，其特征在于中段相鄰塔板的塔壁外設(shè)置的固定床反應(yīng)器的個數(shù)為1 4個。
專利摘要本實用新型涉及一種催化蒸餾塔，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在催化劑更換頻繁，導致操作繁瑣、催化劑損耗嚴重、反應(yīng)塔板上催化劑分布不均的問題。本實用新型通過采用催化蒸餾塔包括上段、中段和下段；上段的頂部設(shè)置有氣相物料出口，上段的側(cè)線設(shè)置有原料進口；下段的底部設(shè)置有液相物料出口；其特征在于，在中段相鄰塔板間的塔壁外設(shè)置有至少1個固定床反應(yīng)器；上段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的20~30%，中段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的3~70%，下段的塔板數(shù)為總塔板數(shù)的10~77%的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于催化蒸餾生產(chǎn)馬來酸二甲酯的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C67/08GK202490457SQ20122013485
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者張翼, 張藝, 李真澤, 許慎艷, 賈微, 賈震, 陳泱, 陳迎 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化上海工程有限公司