催化蒸餾元件的流體力學(xué)性能

潘 蓉，李永紅

（1.天津大學(xué)綠色合成與轉(zhuǎn)化教育部重點實驗室，天津300072；2.天津大學(xué)精餾技術(shù)國家工程研究中心，天津300072；3.天津大學(xué)化工學(xué)院，天津300072）

催化蒸餾是一種將化學(xué)反應(yīng)和蒸餾分離相耦合的過程強化節(jié)能技術(shù)，具有成本小、操作費用低、節(jié)能、收率高及選擇性好等優(yōu)點［1］。催化劑的裝填方式是催化蒸餾過程的關(guān)鍵，而氣-液、液-固分別接觸的裝填方式［2］避免了由于氣相與固體催化劑直接接觸而導(dǎo)致的床層壓降過大、蒸餾塔通量過低等問題，因此得到了廣泛應(yīng)用。

目前已開發(fā)設(shè)計出多種氣-液、液-固分別接觸式的催化填料，如工業(yè)上常用的捆扎包［3］，將催化劑裝填在玻璃纖維布制成的口袋里，但由于催化劑被一層玻璃布包著，催化劑包內(nèi)傳質(zhì)阻力大；美國Koch工程公司［4］研制生產(chǎn)的 Multipak催化填料以及Sulzer公司［5］研制出的 Katapak-SP催化填料，由波紋絲網(wǎng)薄片和垂直放置的催化劑包交替排列組成，這種結(jié)構(gòu)催化劑利用率高，但催化劑更換困難，需要停車后人工進(jìn)塔更換，要求催化劑有較長的壽命；還有 Yeoman等［6］提出的將催化劑顆粒裝入降液管中，這種結(jié)構(gòu)使催化劑裝卸方便，但隨著操作長時間后，催化劑床層會越來越緊密，使床層下方的催化劑有可能被壓碎；另有Buchholz等［7］在催化精餾塔內(nèi)設(shè)置方形交錯的氣、液傳質(zhì)通道，其余空間放置催化劑顆粒，主要的缺點是用于裝載催化劑的體積有限，裝填催化劑過量將影響塔的正常操作。

在此基礎(chǔ)上，本研究提出了一種新型的反應(yīng)液與催化劑滲流接觸式的催化蒸餾元件，研究其流體力學(xué)性能及影響因素，并得出了床層壓降、泛點氣速及持液量的預(yù)測關(guān)聯(lián)式，可為催化蒸餾元件的工業(yè)放大提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。……