催化剂更换系统、催化剂更换方法及具有该系统的精馏塔

摘要

本发明公开了一种催化剂更换系统、催化剂更换方法以及具有该系统的精馏塔，更换系统包括催化剂过滤器(F01)、液体收集罐(ZM02)、催化剂装填罐(ZM01)、泵(P01)以及多个阀门，其中催化剂过滤器(F01)与精馏塔反应塔盘连通；液体收集罐(ZM02)与精馏塔反应塔盘气相连通同时与催化剂过滤器(F01)连通；催化剂装填罐(ZM01)存放新催化剂；泵(P01)用于将液体收集罐(ZM02)收集的液体泵送到催化剂过滤器(F01)，使新催化剂与液体混合，再泵送回精馏塔反应塔盘。本发明的更换系统在产品转化率下降的时候可以在不停车的前提下对某层反应塔盘的催化剂进行更换，减少了开停车的次数，节约人力和成本，能够降低事故发生的频率。

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，特别是涉及到使用催化剂的可逆反应并需要提纯产品纯度的系统，并且包括改进后的反应精馏塔的催化剂在线更换系统。

背景技术

在生产马来酸二甲酯的操作中，为了节省设备成本及减少能耗，将原有的淤浆床反应釜和产品精馏塔合二为一，制作成反应精馏塔。传统淤浆床反应釜反应有很多缺点，比如温度不宜控制，产品纯度不高，采出夹带反应物较多，再者马来酸二甲酯的反应为可逆反应，如果单纯使用淤浆床反应釜，反应物和催化剂分布比较平均，反应收率会很低。如果反应催化剂失活，就需要停车整体更换催化剂。在产品提纯的过程中，需要有精馏塔才能够实现，设备成本为一个方面，还有就是生产过程的热量消耗，占据生产成本的一大部分。在每层塔盘上面装填有催化剂，这些催化剂从开车时装进去，等催化剂失活了，装置停车更换新的催化剂。如果采用间歇停车更换催化剂，就会影响前后工段的正常运行，并且在开停车的过程中会浪费大量的物料，开停车过程中也会浪费大量人力，而且会增加事故发生的频率。

发明内容

在改进反应精馏塔的基础上增加独立的催化剂装卸系统就能够解决此种问题，成功实现催化剂的在线更换。

本发明具体公开了一种催化剂更换系统，包括催化剂过滤器、液体收集罐、催化剂装填罐、泵以及多个阀门，其特征在于：催化剂过滤器与精馏塔反应塔盘连通，用于过滤失活的催化剂或者将新催化剂与液体混合；液体收集罐与精馏塔反应塔盘气相连通同时与催化剂过滤器连通，用于收集由反应塔盘排出的液体以及由催化剂过滤器过滤溢出的液体；催化剂装填罐存放新催化剂，与催化剂过滤器连通；泵用于将液体收集罐收集的液体泵送到催化剂过滤器，使新催化剂与液体混合，再泵送回精馏塔反应塔盘。

其中所述阀门包括：气相连通阀门，设置在液体收集罐与精馏塔反应塔盘之间，用于控制液体收集罐与精馏塔反应塔盘气相连通；装填阀门，设置在催化剂过滤器与精馏塔反应塔盘之间，用于控制催化剂过滤器与精馏塔反应塔盘连通；溢流阀门，设置在催化剂过滤器与液体收集罐之间，用于控制液体物料从催化剂过滤器溢流到液体收集罐。

所述阀门还包括：液体回送阀门，用于控制将液体与催化剂的混合物料送入精馏塔反应塔盘。还包括小过滤器，用于对催化剂过滤器中剩余的液体进行过滤，然后将液体排入液体收集罐。

进一步，还包括蒸汽加热盘管，用于对泵送的液体进行加热。

进一步，在催化剂过滤器底部安装有催化剂卸出阀门，用于控制将催化剂过滤器内的催化剂卸出。

本发明还公开了了采用上述更换系统进行催化剂更换的方法，包括如下步骤：

1)将需要更换催化剂的塔盘对应的三通阀门打到旁路位置；

2)将反应塔盘与催化剂过滤器和液体收集罐的连接通路打开，将液体和失活的催化剂排到液体收集罐和催化剂过滤器中；

3)催化剂过滤器将过滤后的液体排入液体收集罐，催化剂留在催化剂过滤器里；

4)将过滤器内的催化剂卸出；

5)将新催化剂装进催化剂过滤器；

6)启动泵，将液体收集罐内的液体打循环，使液体在液体收集罐与催化剂过滤器之间循环；

7)将催化剂过滤器的催化剂随着液体物料输送到反应塔盘上；

8)关闭催化剂更换系统，将塔盘对应的三通阀门V13打到正常位置，塔盘投用。

其中，在步骤2)中，打开气相连通阀门，使液体收集罐与精馏塔反应塔盘气相连通；

打开催化剂排出阀门和溢流阀门，然后再打开装填阀门，使催化剂和液体从塔盘流入催化剂过滤器内，液体通过溢流到液体收集罐内，催化剂留在催化剂过滤器内。

进一步，在步骤3)和步骤4)之间还包括步骤3a)，利用小过滤器，对催化剂过滤器中剩余的液体进行过滤，然后将液体排入液体收集罐。

进一步，在步骤6)中，液体打循环的路径为：由泵将液体通过催化剂卸出通路送入催化剂过滤器，再由溢流通路返回到液体收集罐。

进一步，在步骤6)中，对泵送的液体进行加热。

本发明还公开了一种精馏塔，具有多层塔盘，其中上面洗涤塔盘，中间反应塔盘，下部为气提塔盘，该精馏塔包括上述催化剂更换系统，连接到反应塔盘。

本发明将物料反应和产品精馏结合在一起，充分利用物料反应释放的热量，达到节能降耗的目的，在产品转化率下降的时候可以在不停车的前提下对某层反应塔盘的催化剂进行更换，减少了开停车的次数，节约人力和成本，能够降低事故发生的频率。

附图说明

图1为反应精馏系统流程示意图；

图2为失活的催化剂排出流程示意图；

图3为液体打循环流程示意图；

图4为新催化剂送入反应塔盘流程示意图。

附图标记说明：

N1-塔顶气相出口；       N2-冲洗液进料口；

N3-反应物进料口；       N4-底部气提塔盘；

N5-塔釜；               F03-过滤器；

V13-三通阀；            E1-塔釜再沸器；

ZM01-催化剂装填罐；     ZM02-液体收集罐；

F01-催化剂过滤器；      F02-小过滤器；

P01-泵；                S01-蒸汽加热盘管；

V01-气相连通阀门；      V02-装填阀门；

V03-催化剂排出阀门；    V04-第二催化剂回送阀门；

V05-小过滤器控制阀门；  V06-第一催化剂卸出阀门；

V07-第一催化剂卸出阀门；V08-第一催化剂回送阀门；

V09-液体回送阀门；      V10-溢流阀门；

V11-回送控制阀门；      V12-新催化剂装填阀门。

具体实施方式

参照附图1对本发明中所采用的反应精馏系统进行说明。精馏塔上面为8-10层洗涤塔盘，中间为18-20层反应塔盘，下部为4-6层气提塔盘。马来酸单酯作为反应物之一由进料口N3处进入反应塔盘，另一种反应物如甲醇作为冲洗液由进料口N2处进入洗涤塔盘，其作用是洗去气相中夹带的反应物，并且有回流的作用，未反应完全的反应物和副反应产品从塔顶气相出口N1处采出，进入反应塔盘的物料在塔盘上经过催化剂催化反应后由过滤器F03流出塔体，经过三通阀门V13进入下一层塔盘和下下层塔盘，如果催化剂活性降低需要更换催化剂，就可以通过阀门V13将下一层塔盘旁路掉，进行更换催化剂(配有专门的催化剂更换系统)，另外一部分反应物通过底部气提塔盘N4处进入，吸收塔釜再沸器E1的热量后汽化，作为塔内气相由塔釜至塔顶不断搅动反应塔盘上的催化剂，使得反应充分进行，经过提纯的产品由塔釜N5处采出。

结合图2-4，进一步描述催化剂更换系统及更换流程。

图2示出的是失活的催化剂排出的过程。反应精馏塔塔盘催化剂失活后，将此塔盘旁路，打开气相连通阀门V01使液体收集罐ZM02与反应精馏塔气相相通，打开靠近催化剂过滤器F01的第二催化剂排出阀门V03、溢流阀门V10，然后再打开靠近塔盘的第一催化剂排出阀门V02，塔盘上的催化剂由于重力作用，流向催化剂过滤器F01。液体通过催化剂过滤器F01后进入液体收集罐ZM02，催化剂留在过滤器里面，直到塔盘液体和催化剂完全卸出，关闭溢流阀门V10，打开小过滤器控制阀门V05，过滤器里面剩余的液体通过小过滤器F02后进入液体收集罐ZM02，液体排尽后关闭阀门V05，打开两个催化剂卸出阀门V06和阀门V07就可以将过滤器F01内的催化剂卸出。

图3示出的是液体打循环的过程。新催化剂通过催化剂装填罐ZM01和新催化剂装填阀门V12装进催化剂过滤器F01，后关闭阀门V12，启动泵P01，将液体收集罐内的液体打循环，经过液体回送阀门V09，第一催化剂卸出阀门V06进入催化剂过滤器F01后，通过溢流阀门V10溢流返回液体收集罐ZM02。在循环过程中可以根据需要利用蒸汽加热盘管S01对液体进行加热。

图4示出的是新催化剂送入反应塔盘的过程。当液体温度达到所需温度时，改变液体物料路线，打开回送控制阀门V11，液体回送阀门V09，打开催化剂卸出阀门V06，催化剂回送阀门V08和V04，以及阀门V02，其他阀门关闭，催化剂过滤器F01内的催化剂就可以随着液体物料完全被输送到反应塔盘上，催化剂和液体输送完毕后关闭阀门V02和阀门V01，将该塔盘投入正常使用，催化剂更换完毕。