【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油化工，特别涉及一种催化反应精馏单元、设备及方法。
技术介绍
1、催化反应精馏设备是一种兼顾反应和精馏过程的气液传质设备，催化精馏技术在醚化反应、酯化反应以及烷基化反应过程中均有着广泛的应用。相比于传统的反应器和精馏塔独立使用的工艺流程，催化反应精馏设备的使用可以大幅降低操作和投资成本。
2、现有的催化反应精馏设备中，一般都采用催化反应段与传质分离段间隔设置的方式，采用这样的竖向间隔设置方式，设备的占用空间较大。例如，中国专利申请cn102824752a公开了一种催化蒸馏塔，包括塔体、催化反应段和分离段，催化反应段和分离段相间组合，设置在塔体中。该方案催化剂可完全浸没在反应液中，避免了气相冲刷，避免了催化剂表面的干湿的变化，有利于延长催化剂使用寿命。
3、另外，针对非均相催化剂的防堵塞和在线更换是目前业界主要关注的问题。非均相催化剂是一种具有一定的体积的固体颗粒物，非常容易造成塔内件的堵塞进而影响设备的正常操作运行，因此解决堵塞问题并尽可能减少堵塞现象的发生有着重要的意义。催化剂使用一段时间后活性和选择性会有一定程度的降低，为使反应产物满足质量要求，需要定期对塔内的催化剂进行更换。催化剂的停车更换会造成生产装置的频繁启停，经济性较差，已经被逐步淘汰。
4、因此，亟需一种在满足反应和精馏效果的前提下有效节省空间的催化反应精馏设备，而且能够有效解决催化剂堵塞和在线更换问题。
5、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种催化反应精馏单元、设备及方法，通过升气旁路的设置，不仅可以提高气相的流通速度，有效降低反应传质通道内的压降，还可有效解决设备的占用空间问题。
2、本专利技术的另一目的在于通过升气旁路中的溢流管的特殊结构设计，不仅可以将液相导入至升气旁路并绕开堵塞的部位，还可以利用催化剂层下方空间升高的气相压力对催化剂滤网的堵塞部位进行清堵。
3、本专利技术的再一目的在于提供一种可在线更换催化剂和/或填料的催化反应精馏设备。
4、为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种催化反应精馏单元，包括：反应传质通道，其上端接收自上而下运行的低温液相反应物，下端接收自下而上运行的高温气相；该反应传质通道中设有催化剂层和填料层，且催化剂层设于填料层上方，两者之间具有第一空间；升气旁路，其位于反应传质通道外侧且与第一空间连通，催化反应后的液相产物在填料层与高温气相汇合并进行气液传质，传质后的上升气相携带液相产物中的轻组分进入该升气旁路，完成传质分离。
5、进一步，上述技术方案中，升气旁路内、催化剂层的相应位置处设有清堵机构，用于下降的液相在催化剂层受阻时，利用第一空间内的气相压力对催化剂层的滤网进行清堵。
6、进一步，上述技术方案中，清堵机构可包括：溢流管，其上端与反应传质通道内位于催化剂层上方的溢流入口连通，下端为缩径口；溢流管路上设有波纹段，用于在溢流的液相进入该溢流管并充满后使溢流管向下延伸；密封板，其设置在缩径口的下部，该密封板上开设溢流出口，该溢流出口正对缩径口；当溢流管向下延伸至密封板处时，上升气相被阻挡在第一空间中。
7、进一步，上述技术方案中，反应传质通道两端可设有第一拆卸法兰，用于在催化剂和/或填料失效后将反应传质通道整体拆卸后进行更换。
8、进一步，上述技术方案中，反应传质通道内、填料层下方至第一拆卸法兰位置处为第二空间，该第二空间侧壁设有升气支管，用于提供高温气相。
9、进一步，上述技术方案中，升气支管可包括竖直段和折弯段，该折弯段自竖直段顶部倾斜向下延伸至反应传质通道侧壁并与第二空间连通。
10、升气支管的竖直段以及升气旁路上、第一拆卸法兰的相应位置处分别设有第二拆卸法兰。
11、根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种催化反应精馏设备，包括前述的催化反应精馏单元，该催化反应精馏单元在每层塔板上设置多个且横向排布。
12、进一步，上述技术方案中，每个催化反应精馏单元中的反应传质通道上端均与液相总管连通，该液相总管接收来自上层塔板的液相产物。
13、进一步，上述技术方案中，每个催化反应精馏单元中的升气旁路均与气相总管连通，升气支管均与下层塔板的气相总管连通。
14、根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种催化反应精馏方法，应用前述的催化反应精馏单元，该催化反应精馏单元在每层塔板上设置多个且横向排布；包括如下步骤：a、两种或两种以上的低温液相反应物自上而下进入反应传质通道中的催化剂层，进行催化反应；b、催化反应后的液相产物在反应传质通道中的填料层与自下而上的高温气相汇合并进行气液传质，传质后的上升气相携带液相产物中的轻组分进入升气旁路，完成传质分离。
15、进一步，上述技术方案中，当催化反应进行一段时间后且催化剂层的滤网出现堵塞时，液相通过溢流入口进入设置在升气旁路中的溢流管；通过溢流管向下延伸至密封板使得液相通过溢流出口流出并进入反应传质通道中的第一空间，同时上升气相被阻挡在第一空间中，第一空间中的气体压力上升直至将堵塞的滤网疏通。
16、进一步，上述技术方案中，当催化反应精馏设备运行一段时间需要更换催化剂和/或填料时，将某一个催化反应精馏单元从第一拆卸法兰和第二拆卸法兰处整体拆卸，同时其它催化反应精馏单元仍正常运行，完成催化剂和/或填料的在线更换。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
18、1)本专利技术的催化反应精馏单元设置了专供传质后的气相向上运行的升气旁路2，不仅可以在本单元内提高气相的流通速度，有效降低反应传质通道内的压降，相对于现有的“先反应后精馏”且催化剂层和填料层交错设置的方案，还可有效减少设备的占用空间；
19、2)本专利技术通过在升气旁路内的可伸缩的溢流管(即在溢流管上设置波纹段)，无需使用额外动力，仅通过液相的压力即可将溢流管向下延伸，进而不仅能将溢流的液相导入旁路并绕过堵塞部位，还能通过阻挡上升的气相并在第一空间内形成短时间的高气压状态，利用升高的气压将堵塞的催化剂滤网吹通实现清堵；
20、3)本专利技术的设备运行一段时间后，当需要进行催化剂和/或填料的更换时，可从第一拆卸法兰和第二拆卸法兰处即可完成某一个催化反应精馏单元的整体拆卸，而不影响设备中其他催化反应精馏单元的正常运行；
21、4)本专利技术通过将升气支管设计为竖直段和折弯段的组合，在不影响提供上升气相的前提下，折弯段可以有效防止下降的液相流入气相支管中，另外第二空间的存在可以给从折弯段倾斜向下的气相提供一个缓冲，使其改变运行方向竖直向上。
22、上述说明仅为本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本专利技术的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本专利技术的上述和其他目本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种催化反应精馏单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述升气旁路内、催化剂层的相应位置处设有清堵机构，用于下降的液相在所述催化剂层受阻时，利用所述第一空间内的气相压力对催化剂层的滤网进行清堵。
3.根据权利要求2所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述清堵机构包括：
4.根据权利要求1所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述反应传质通道两端设有第一拆卸法兰，用于在催化剂和/或填料失效后将反应传质通道整体拆卸后进行更换。
5.根据权利要求4所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述反应传质通道内、填料层下方至所述第一拆卸法兰位置处为第二空间，该第二空间侧壁设有升气支管，用于提供所述高温气相。
6.根据权利要求5所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述升气支管包括竖直段和折弯段，该折弯段自竖直段顶部倾斜向下延伸至所述反应传质通道侧壁并与所述第二空间连通。
7.根据权利要求6所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述升气支管的竖直段以及所述升气旁路上、所述第一拆卸法兰的相
8.一种催化反应精馏设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的催化反应精馏单元，该催化反应精馏单元在每层塔板上设置多个且横向排布。
9.根据权利要求8所述的催化反应精馏设备，其特征在于，每个所述催化反应精馏单元中的反应传质通道上端均与液相总管连通，该液相总管接收来自上层塔板的液相产物。
10.根据权利要求8所述的催化反应精馏设备，其特征在于，每个所述催化反应精馏单元中的升气旁路均与气相总管连通，升气支管均与下层塔板的气相总管连通。
11.一种催化反应精馏方法，其特征在于，应用如权利要求1至7中任意一项所述的催化反应精馏单元，该催化反应精馏单元在每层塔板上设置多个且横向排布；包括如下步骤：
12.根据权利要求11所述的催化反应精馏方法，其特征在于，当所述催化反应进行一段时间后且催化剂层的滤网出现堵塞时，液相通过溢流入口进入设置在升气旁路中的溢流管；通过溢流管向下延伸至密封板使得液相通过溢流出口流出并进入所述反应传质通道中的第一空间，同时上升气相被阻挡在所述第一空间中，第一空间中的气体压力上升直至将堵塞的滤网疏通。
13.根据权利要求11所述的催化反应精馏方法，其特征在于，当催化反应精馏设备运行一段时间需要更换催化剂和/或填料时，将某一个所述催化反应精馏单元从第一拆卸法兰和第二拆卸法兰处整体拆卸，同时其它催化反应精馏单元仍正常运行，完成所述催化剂和/或填料的在线更换。
...【技术特征摘要】
1.一种催化反应精馏单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述升气旁路内、催化剂层的相应位置处设有清堵机构，用于下降的液相在所述催化剂层受阻时，利用所述第一空间内的气相压力对催化剂层的滤网进行清堵。
3.根据权利要求2所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述清堵机构包括：
4.根据权利要求1所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述反应传质通道两端设有第一拆卸法兰，用于在催化剂和/或填料失效后将反应传质通道整体拆卸后进行更换。
5.根据权利要求4所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述反应传质通道内、填料层下方至所述第一拆卸法兰位置处为第二空间，该第二空间侧壁设有升气支管，用于提供所述高温气相。
6.根据权利要求5所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述升气支管包括竖直段和折弯段，该折弯段自竖直段顶部倾斜向下延伸至所述反应传质通道侧壁并与所述第二空间连通。
7.根据权利要求6所述的催化反应精馏单元，其特征在于，所述升气支管的竖直段以及所述升气旁路上、所述第一拆卸法兰的相应位置处分别设有第二拆卸法兰。
8.一种催化反应精馏设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的催化反应精馏单元，该催化反应精馏单...
【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，高鲜会，贠莹，于颖，姜阳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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