一种三戊酮制备用催化精馏装置的制作方法

本发明涉及三戊酮制备，具体涉及一种三戊酮制备用催化精馏装置。

背景技术：

1、三戊酮作为一种重要的高级环保溶剂与精细化工中间体，其工业制备通常以丙酸或正丙醇为原料，在固体酸或金属氧化物等固体催化剂的作用下发生高温脱水脱羧反应来实现。为克服该反应受化学平衡限制的转化率瓶颈，通常采用催化精馏耦合工艺，将化学合成与物理分馏集成于同一塔器内，利用气液相变将反应生成的水及三戊酮等轻组分产物及时从液相反应体系中汽化剥离，从而打破热力学平衡以促使反应不断向正向进行。

2、然则，在三戊酮催化精馏的实际工业工况下，由于丙酸的催化酮化反应高度集中于固态催化剂的表面活性位点，反应瞬间生成的水蒸气及三戊酮气相极易在催化剂外部包裹形成附着生长的微小气泡群。当这些气泡未能受到有效的外力扰动而被及时剥离时，会在气、液、固三相交界处形成致密的气膜隔离层，产生严重的产物抑制效应，直接阻碍新鲜的液相反应物向催化剂微孔内部扩散。另外，三戊酮分子在高温催化环境下表现出极高的化学活泼性，若液相物料在塔板上存在流动滞留区，未被迅速带离反应微环境的酮类分子极易发生深度的羟醛缩合副反应，进而生成高分子聚合物焦油或进一步碳化形成无定形积碳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种三戊酮制备用催化精馏装置，用以解决现有技术中针对三戊酮催化精馏工艺中催化剂外部包裹形成的气泡群未能快速剥离打散，导致形成气膜隔离层，导致产物抑制、催化效率降低等的技术问题。

2、本发明的一种三戊酮制备用催化精馏装置的技术方案如下：

3、一种三戊酮制备用催化精馏装置，包括塔体，以及沿垂直轴向间隔设置于所述塔体内的多层精馏传质塔板，所述精馏传质塔板上开设有若干气液分布孔；所述精馏传质塔板的出液端连接有降液管，进液端的下方设有液相均化斗，所述塔体的侧壁贯穿设有与所述液相均化斗连通的侧线产物提取管，还包括：

4、固体催化剂单元，固定布设于所述精馏传质塔板的板面上；

5、浮阀，可升降且可旋转的限位装配于所述气液分布孔内，所述浮阀包括覆盖于所述气液分布孔上方的偏心阀盖，所述阀盖的重心偏离中心轴线的一侧；还包括连接于所述偏心阀盖的底面并同轴延伸入所述气液分布孔内的激振锥体；

6、偏心阀盖的周侧设有一圈导流翅片，以在截获自精馏传质塔板下方上升的气相介质时，驱使所述浮阀绕自身轴线旋转，并基于所述偏心阀盖的重心偏心产生偏离轴向的倾斜跳动位移；

7、所述激振锥体位于靠近所述偏心阀盖的根部周缘设有一圈径向向外突出的剪切齿，用于在浮阀处于倾斜跳动位移过程中，随旋转运动抵接并扫掠所述气液分布孔的上沿边缘。

8、进一步的，所述固体催化剂单元包括内部包裹有催化剂颗粒的金属丝网构件，所述固体催化剂单元避开所述浮阀的旋转干涉区域间隔布设，并承接由所述浮阀旋转产生的流体脉冲激振波，以加速反应产物自催化剂表面的脱附。

9、进一步的，所述剪切齿的水平投影的外径大于所述气液分布孔的内径，以对穿过所述气液分布孔的上升气泡进行切割和粉碎。

10、进一步的，所述激振锥体的下段表面为自上至下逐渐缩颈的定心圆锥面，所述定心圆锥面的上端外径大于气液分布孔的内径，下端外径小于气液分布孔的内径，所述激振锥体的底端还设有向外倾斜延伸的防脱支腿。

11、进一步的，防脱支腿有多个，所述防脱支腿沿背向激振锥体的中心轴线向下倾斜延伸，各个防脱支腿绕激振锥体的周向间隔均布。

12、进一步的，所述精馏传质塔板由所述进液端向所述出液端呈3度至5度的向下倾斜布置，以引导液相反应物在所述精馏传质塔板上呈定向平推流运动，抑制液相在所述固体催化剂单元间的横向返混。

13、进一步的，所述精馏传质塔板的出液端竖直设有溢流堰，且所述溢流堰的顶部边缘形成为v型锯齿结构，所述降液管连接于所述溢流堰的下游。

14、进一步的，所述塔体内位于最上层所述精馏传质塔板的上方空间内设有填料精馏段，所述填料精馏段内装填有波纹规整填料。

15、本申请的有益效果：相比于现有技术，本发明所涉及的三戊酮制备用催化精馏装置，通过在浮阀的阀盖周侧均布导流翅片，并将阀盖厚度进行不等设计以构成偏离中心轴线的偏心重心，当蒸馏传质塔板下方上升的气相介质冲击偏心阀盖时，导流翅片将气相的垂直动能转化为驱使浮阀绕自身轴线旋转的切向力矩；与此同时，由于重心的偏心设置，浮阀在受气动托举旋转的过程中打破了静态受力平衡，进而诱发偏离垂直轴向的倾斜跳动位移。利用偏心力矩形成的倾斜角，使浮阀在整体处于抬升排气状态下，位于激振锥体根部的剪切齿依然能够以斜下方的姿态倾斜压紧并抵接在气液分布孔的上沿边缘。

16、穿过气液分布孔的上升气泡在接触剪切齿的瞬间被机械切碎为微小群泡，极大增加了气相反应物与液相在固体催化剂单元表面的接触比表面积；同时，浮阀旋转与摆动产生的流体脉冲激振波强力冲刷固定布设于塔板上的固体催化剂单元，将反应瞬间生成并附着于催化剂表面的水蒸气及三戊酮微小气泡迅速脱附汽化，消除产物抑制效应，提升丙酸的单程催化转化率。

17、进一步的，高频扫掠的剪切齿作用于气、液、固三相交界处，在三戊酮发生羟醛缩合副反应生成重质焦油及积碳的初期阶段，便以剪切力将其彻底粉碎并剥离，剥离后的微垢随塔板上的液相流体及侧线产物提取管被及时带离，避免了聚合物在气液通道及阀件上的粘附，保证了气液通道的通畅。

1.一种三戊酮制备用催化精馏装置，包括塔体，以及沿垂直轴向间隔设置于所述塔体内的多层精馏传质塔板，所述精馏传质塔板上开设有若干气液分布孔；所述精馏传质塔板的出液端连接有降液管，进液端的下方设有液相均化斗，所述塔体的侧壁贯穿设有与所述液相均化斗连通的侧线产物提取管，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，所述固体催化剂单元包括内部包裹有催化剂颗粒的金属丝网构件，所述固体催化剂单元避开所述浮阀的旋转干涉区域间隔布设，并承接由所述浮阀旋转产生的流体脉冲激振波，以加速反应产物自催化剂表面的脱附。

3.根据权利要求1所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，所述剪切齿的水平投影的外径大于所述气液分布孔的内径，以对穿过所述气液分布孔的上升气泡进行切割和粉碎。

4.根据权利要求1所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，所述激振锥体的下段表面为自上至下逐渐缩颈的定心圆锥面，所述定心圆锥面的上端外径大于气液分布孔的内径，下端外径小于气液分布孔的内径，所述激振锥体的底端还设有向外倾斜延伸的防脱支腿。

5.根据权利要求4所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，防脱支腿有多个，所述防脱支腿沿背向激振锥体的中心轴线向下倾斜延伸，各个防脱支腿绕激振锥体的周向间隔均布。

6.根据权利要求1所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，所述精馏传质塔板由所述进液端向所述出液端呈3度至5度的向下倾斜布置，以引导液相反应物在所述精馏传质塔板上呈定向平推流运动，抑制液相在所述固体催化剂单元间的横向返混。

7.根据权利要求1所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，所述精馏传质塔板的出液端竖直设有溢流堰，且所述溢流堰的顶部边缘形成为v型锯齿结构，所述降液管连接于所述溢流堰的下游。

8.根据权利要求1所述的三戊酮制备用催化精馏装置，其特征在于，所述塔体内位于最上层所述精馏传质塔板的上方空间内设有填料精馏段，所述填料精馏段内装填有波纹规整填料。