CDM-系列催化精馏模块在C4/C5醚化等反应中的应用

作者:吕晓东 文章来源:石化缘 点击数:65 发布时间:2017-10-24
介绍了CDM催化精馏模块产品特点以及工业应用业绩。
CDM-系列催化精馏模块在C4/C5醚化等反应中的应用

一、企业和产品简介

1、企业简介

丹东明珠特种树脂有限公司是由国企丹东化工三厂转制而来,始建于1966年,占地面积九万八千平方米,建筑面积三万平方米,公司现有员工410人。专业生产树脂催化剂和离子交换树脂。1993年被国家统计局评为"中国500家最大化学工业企业"之一。丹东明珠公司是中国领先的C4/C5醚化、酯化技术供应商;百余套MTBE、轻汽油醚化装置20年技术服务经验;首家完成多套引进醚化、丁烯水合、丙烯水合、酯化、净化等装置中树脂催化剂国产化;为国内外多套醚化装置设计提供反应部分的技术支持;完成多套MTBE、轻汽油醚化、醋酸仲丁酯工艺包设计。是中国石化“三剂”协作网成员、中国石油石化企业网络信息库会员单位、中国石油天然气集团公司一级物资供应商、中国化工集团、中化集团合格供应商、中海石油公司入网企业,是国家电力公司入网企业。是中国离子交换树脂行业中心组成员,是中国最大的树脂催化剂企业之一。

2、产品简介

⑴ 合成MTBE及轻汽油醚化所用D005-Ⅱ及D005-Ⅱs大孔强酸树脂催化剂国内市场覆盖率达到60%以上;

⑵ 具有独立知识产权的专利产品-催化蒸馏组件和催化精馏模块为异丁烯、异戊烯的深度转化提供了有力的技术保证;

⑶ DNW-Ⅱ耐高温树脂催化剂,可用于丁烯、丙烯水合、酯化等有机合成反应,以耐180 ℃的高温在国内处于领先水平;

⑷ DZH顺酐酯化树脂催化剂可应用于1,4-丁二醇的合成反应,已成功替代国外同类催化剂;

⑸ M-3载钯树脂催化剂可应用于丙酮一步法合成MIBK;

⑹ DA-330和DA-340用于醋酸仲丁酯、醋酸异丙酯和醋酸叔丁酯等酯类反应;

⑺ DT-010应用于己二酸等行业用于吸附铜、钒等催化剂;

⑻ 大孔吸附树脂可用于多种原料中微量杂质的净化处理;

⑼ DH-01应用于异丁烯叠合等反应;

⑽ DZ-01应用于乙二醇叔丁基醚等装置。

二、催化精馏技术和产品

1、催化精馏技术

催化精馏(Catalytic Distillation)技术是近年来发展起来的一种新的化学工程方法,该方法集催化反应过程和蒸馏过程为一体,在同一个塔器中同时进行反应和分离。催化蒸馏过程可以不断地从每个反应单元分离移走反应产物,反应热也可以同时利用来作为蒸馏过程所需的气化热。

催化精馏技术目前已大量应用于酯化、水解/水合、异构化、烷基化、醚化/醚解、缩合等化工工艺过程,极大地简化了整个工艺流程,减少了分离设备的数目,降低了项目的固定投资。同时提高了反应物的转化率,有效减少了循环流股的操作费用,提高了单位时间处理量,提高了目标产物的选择性,由于目标产物不断地被分离出体系,使其在反应区域的浓度较低,抑制了二次反应的进行。当反应物、产物形成二元或多元共沸物时,通过催化反应抑制了共沸物的生成,因此无需额外分离设备。相对于传统平推流反应器,催化精馏过程的停留时间更长,在相同的转化率下,需要的催化剂量更少。

2、催化蒸馏产品

1)催化蒸馏组件

催化蒸馏组件CDP(也被成为“捆包”),作为在国内MTBE和轻汽油醚化领域应用较广泛的填料结构,具有高转换率、高选择性、低能耗、设备结构简单、装填方便等优点。丹东明珠特种树脂有限公司与洛阳石化工程公司合作,完成了冷模实验,对催化蒸馏组件的相关性能进行了测试分析。并在此基础上,经改进、创新,形成了具有独立知识产权的自有技术,并于2000年1月1日取得专利权(专利号:ZL99223276.7)。

2)CDM-系列催化精馏模块

◆ 产品介绍

CDM-系列催化精馏模块是我公司和天津大学开发的最新产品,具有优异的“催化反应”和“组分分离”的双重功能,综合性能优于催化蒸馏组件CDP,是其升级换代产品。

CDM-系列催化精馏模块,是将催化剂用钢丝网包裹、成型后,与性能优异的填料拼装而成的模块产品。由于填料具有良好的径向扩散能力,可有效提高催化反应中的气液传质能力。

在模块中装填不同类别的催化剂,可应用于相应的反应过程。 CDM-140应用于MTBE反应等领域; CDM-141应用于叔丁醇脱水反应等领域; CDM-150应用于轻汽油醚化反应等领域; CDM-160应用于碳四加氢精制等领域;CDM-170应用于异丁烯叠合反应等领域。根据不同的应用条件,更多的CDM-系列产品正在开发中。

◆ CDM系列催化精馏模块技术特点:

⑴ 塔器压降低;

⑵ 气液通量大; 

⑶ 传质效率高; 

⑷ 催化剂不易泄露; 

⑸ 气液分布更均匀; 

⑹ 模块使用寿命≥3年,预期可以达到4~5年;

⑺ 装置的总能耗控制在较低的水平;比捆包催化剂低5%的蒸汽消耗;

⑻ 具有操作弹性大的特点,操作负荷可以拓宽为50%~150%。

◆ 相关专利技术介绍

 图1 CDM-催化精馏模块图

三、CDM-系列催化精馏模试验数据

1、在直径400mm冷模塔内装填3片-2片CDM-系列催化精馏模块的压降试验数据:

1)喷淋密度0m3/(m2·h)

图2 捆包和模块压降对比图(喷淋密度0m3/(m2·h))

2)喷淋密度10m3/(m2·h)

图3 捆包和模块压降对比图(喷淋密度10m3/(m2·h))

3)喷淋密度20m3/(m2·h)

图4 捆包和模块压降对比图(喷淋密度20m3/(m2·h))

4)喷淋密度30m3/(m2·h)

图5 捆包和模块压降对比图(喷淋密度30m3/(m2·h))

2、在直径400mm冷模塔内装填3片-2片CDM-系列催化精馏模块的动持液量试验数据:

1)喷淋密度5.4m3/(m2·h)

图6 捆包和模块动持液量对比图(喷淋密度5.4m3/(m2·h))

2)喷淋密度10m3/(m2·h)

图7 捆包和模块动持液量对比图(喷淋密度10m3/(m2·h))

3)喷淋密度20m3/(m2·h)

图8 捆包和模块动持液量对比图(喷淋密度20m3/(m2·h))

4)喷淋密度30m3/(m2·h)

图9 捆包和模块动持液量对比图(喷淋密度30m3/(m2·h))

四、CDM-系列催化精馏模块工业应用

CDM-系列催化精馏模块的使用,可有效提高催化精馏塔的处理能力。对于相同的处理量的情况,可有效降低精馏塔直径,从而降低塔器投资成本和催化精馏填料投资成本。CDM-催化规整填料,由于采用了开窗导流结构,增加了填料内气液接触,强化了区域流体的更新,对传质更为有利,传质效率比催化蒸馏组件效果有显著提高,可有效保证产品的转化率。

 

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