催化精馏技术的应用研究进展.pdf

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1、第33卷第2期2012年4月化学工业与T程技术Jot‘rM￡nfChPmimllndustry＆．EngiHeeringV01．33No．2ADr．，2012催化精馏技术的应用研究进展董群，孟欣，赵丽，于婷，丰铭，仇登可(东北石油大学化学化工学院，黑龙江大庆163318)摘要：介绍了离子交换树脂和分子筛催化剂的填料方式，综述了国内催化精馏技术在醚化、酯化、加氢、烷基化、酯交换、水解等反应中的新应用与研究进展。关键词：催化剂装填方式催化精馏技术中图分类号：TQ028．3l文献标识码：A文章编号：1006—7906(2012)02一0029一06AppIicationandrese

2、archprogressofcatalyticdistillationtechnologyD(，NGQ跏，MENGXiH，ZHAoLi，yI，Tfng，FE～GM!ng，Q，UDP”g志P(ColkgeofChemistry＆ChemicalEngjneering，NortheastPe”oleumUniversity，Daqing163318，China)Abstract：ThepackingstructureofionexchangeresincatalystandmolecuIarsievecatalystisintroduced．ThenewappIica—tionsa

3、ndresearchprogressofcatalyticdistillationtechnologyinetherification。esterification，hydrogenation，alkylation．estefex—changereactionandhydmIysisreactionarereviewed．Key帅rds：Catalyst；Packingstructure；Catalyticdistinationtechnology催化精馏(CatalyticDistiIlation)实质上是指非均相催化反应精馏，是集非均相催化反应、精馏分离于一体，通过反应精馏

4、塔来实现的一种新的化工过程。与传统的反应和精馏技术相比，催化精馏技术有如下特点“：(1)催化精馏将催化反应与精馏分离有机地结合，使二者都得到强化，减少了设备和操作费用，提高了生产力，提高了反应转化率和选择性；(2)通过及时移走反应产物，克服可逆反应化学平衡对转化率的限制，提高了串联或平行反应的选择性；(3)催化荆以特殊方式填充在塔内，不与塔身接触，避免了腐蚀：(4)易实现工艺改造。目前，催化精馏技术已广泛应用于石油化工[z]。笔者就该技术在醚化、酯化、加氢、烷基化、酯交换、水解等反应中的新应用与研究进行综述。l催化剂装填技术为了使塔内催化反应和精馏分离达到最佳耦合，使整个催化精

5、馏塔操作稳定，在设计和选择反应段催化剂装填方式时，必须为催化剂提供均匀的空间分布，以保证较高的工作效率，因此，催化剂装填技术是目前催化精馏技术工业应用的关键问题之一口]。由于催化精馏对催化剂的特殊要求，目前得到应用的固体酸催化剂实际上主要是酸性阳离子交换树脂和分子筛催化剂。1．1离子交换树脂催化剂的填料方式目前多数工业用催化剂都是粒径较小的颗粒状树脂。若将其直接装入催化精馏塔内，不仅使催化剂床层的传质效率下降、床层空隙率过小、压降过大、无法进行正常的精馏操作，而且催化剂的膨胀与收缩还会导致催化剂破碎损失。因此，颗粒状树脂催化剂一般要经过适当的包装处理后才能人塔使用‘4】。1．1

6、．1催化剂本身成型催化剂本身成型的催化填料分为两种，一种是将具有催化活性的材料直接制成分离元件装入塔内，不需要与其他元件配合使用。如王成习等将阳离子交换树脂粉末与惰性黏合剂粉末混合，压制成树脂环，作为催化填料，有效地解决了小颗粒的树脂催化剂直接填入塔内后造成的床层孔隙率过小、压降过大等问题阳]。另一种是将催化剂颗粒包装、处理后与分离元件相配合装入催化精馏塔内。如邱挺收稿日期：201l—lO一15。作者简介：董群(1953一)．男．教授，主要从事轻烃加工利用研究。·30·化学工业与=r=程技术2012年第33卷第2期等对乙酸甲酯水解(Me0Ac)的催化效果进行了考察【：5]，即将

7、催化剂装入用合成纤维布缝制的小袋中，外部敷以不锈钢波纹丝网为弹性部件，卷成一层布袋一层波纹丝网的圆柱体．构成一个催化剂单元，若干个结构单元垂直交错叠置在塔的上段构成催化精馏段；上下相邻的圆柱体中波纹丝网的波纹走向相反，以增加气液流体的湍动程度，使汽液充分接触；催化精馏塔的下段为提馏段，内充以用Mo—Ti不锈钢丝网制成的2．5mm×2．5mm0环填料。结果发现，新工艺系统的能耗比传统工艺降低39．99％。曾宏等以离子交换树脂作催化剂，对装填方式进行了一些改进p]，将金属丝网圆柱套换成布套，布套