多段悬浮反应分离塔.pdf

本发明是关于一种制备双酚A的多段悬浮反应分离塔。
    反应分离塔是集反应和分离为一体的设备。采用催化精馏技术，使反应与分离过程在一个催化精馏塔中进行，在反应的同时进行精馏以便把反应产物分离出去，使反应进行的更快，更安全。催化精馏首要问题是解决催化剂的装填。美国专利343453把催化剂置于板式塔盘的降液管中，作为一个附带的反应器。美国专利4471154把催化剂装在不锈钢丝网中，做成若干个长方形或其它形状，放置在精馏塔盘上，使反应物料横向流过塔时扩散外网袋中进行反应。美国专利4215011采用填料做反应分离，其填料为用玻璃丝，外加不锈钢丝把催化剂包成的若干小包，置于反应床中，小包之间留有间隙，以使气液两相物料对流穿过。美国专利4487430把反应段分成若干催化剂反应床层，床层之间设置分馏塔盘，催化剂床层中有气相通道，液相物料由上而下流过床层中的催化剂，气相经催化剂中的通道绕过催化床层，气液相在精馏塔盘上接触传质。上述设备对反应分离工程均做出了贡献，但存在如下缺点：设备复杂，特别是催化剂的装填和拆卸困难;催化剂都处于固定床状态，反应物料由液相主体扩散外催化剂表面的阻力大，对于催化剂装在网袋中的结构，液相还会在包际之间走短路而不接触催化剂，这都降低了设备和催化剂的利用效率;如果液相沸点超出了催化剂的活性温度范围，上述催化精馏设备无法使反应和分离同时进行。为了克服上述缺点，本发明提出了一种新型的反应分离设备。

    本装置可以是如图（1）或图（2）所示的多段悬浮反应分离塔。

    图（1）所示装置适用于反应物系的沸点与催化剂的活性温度相匹配的情况。图中1是筛板，2是筛网，3是降液管，4是催化剂颗粒，5是再沸器，6是冷凝器，7是催化剂取出加入侧线（图中未画出）。产生的蒸汽通过各筛板和筛网，并与板上液相接触完成传热和传质，实现轻组分与重组分的分离。蒸汽通过板上液相时使催化剂颗粒悬浮翻动，从而减小了反应物料由液相主体对催化剂表面的扩散阻力，加速了反应的进行。

    图（2）所示装置适用于反应物系的沸点高于催化剂活性温度的情况。图中1是筛板，2是筛网，3是降液管，4是催化剂颗粒，5是惰性气体导入管，6是冷凝管，7是催化剂取出和加入侧线。惰性气体由塔低气体导入管吹入塔中，依次通过个筛板和筛网，并和板上液相接触，由于轻组分具有较高的蒸汽压，大量的轻组分被惰性气体携带走而实现了轻组分和重组分的分离。惰性气体通过板上液相使催化剂颗粒悬浮翻动，从而减小了反应物料由液相主体体外催化剂表面的扩散阻力，加速了反应的进行。

    对于前述专利的催化剂精馏设备，当催化剂失效后必须停车拆塔才能予以更换，所以通常需要二个塔，一个生产，一个备用。采用多段悬浮分离塔，如更换催化剂，仅需将图中7所示的侧线阀门打开，由于塔内压力和板上液位，则悬浮的催化剂和液相会一起流到塔外;然后再将在一个搅拌槽内预先混合好的新催化剂和反应物料的悬浮液由侧线7压入塔内。按此可不停车而逐级更换催化剂，因而不需要备用塔。

    实施例：

    用图（2）所示的多段悬浮反应分离塔，由苯酚和丙酮在强酸性阳离子交换树脂存在下进行缩合反应生产双酚A。由塔底吹入的氮气不仅使树脂颗粒呈悬浮态，而且将反应生成的水由塔内带出。实验测得当塔底出口的缩合反应液中含有29.16wt%的双酚A时，催化剂的生产能力为0.7674克（双酚A）/克（催化剂）·小时。而在完全相同的工艺条件下，采用不具备分离作用的固定床反应器，则即使出口缩合液的双酚A浓度仅含有22.10%，其催化剂的生产能力也仅为0.3563克（双酚A）/克（催化剂）·小时。