篩孔網板波紋填料片及規整填料的製作方法
2023-08-06 07:30:16
專利名稱：篩孔網板波紋填料片及規整填料的製作方法
技術領域：
本發明屬於填料技術領域，特別是涉及一種篩孔網板波紋填料片及規整填料。
背景技術：
規整填料從20世紀70年代提出以來，經過30多年的發展，已在石油化工、化肥工業、 天然氣淨化、空氣分離等領域獲得了廣泛應用。目前比較典型的規整填料為金屬板波紋規整 填料，當這種填料用於精餾或吸收等氣液傳質操作時，填料內氣液兩相一般為逆流接觸傳質 或傳熱，液相沿著填料表面呈膜狀向下流動，液膜在流動時， 一面為氣液接觸面，另一面為 液固接觸面，氣液接觸面為傳質面，液固接觸面為非傳質面，與固體填料表面接觸的液體其 流動一般為層流流動，而層流底層的存在會影響液膜的流動狀態，進而影響氣液傳質效率。 此外，由於板波紋填料內部氣流呈不對稱流動，在流通通道上交叉點處氣相之間的摩擦，使 壓降增大，操作費用提高。因此，如何通過提高規整填料的傳質效率、同時減少氣相的流動 阻力，降低壓降，從而開發新型高效規整填料成為一個重要的研究方向。發明內容本實驗室(化學工程國家重點實驗室精餾分離實驗室)研究發現，採用一定結構的孔網 並控制液體的初始分布，自由下降的液體能夠以孔網為骨架形成穩定的降膜流動結構。上述 流動結構下形成的液膜與規整填料片或溼壁塔的塔壁表面降膜流動所形成的液膜有很大區 別後者只有一個氣液接觸面，液膜的另一面為液固接觸面，可稱之為單面傳質液膜；而孔 網降膜流動時網孔處的液膜，兩面均為氣液接觸面，因此可稱為雙面傳質液膜。雙面傳質液 膜可以有效增加填料表面利用率，加劇氣液界面湍動程度，提高傳質效果。另外，由於採用 網孔篩板製造填料，通過設計一定結構的網孔，改變填料片的開孔率，可以有效降低氣相壓 降，提高通量。因此利用網孔降膜流動的優勢，以及網孔結構降低壓降的優勢，可以開發出 大通量、低壓降的新型高效規整填料塔。本發明通過下述技術方案加以實現-本發明的篩孔網板波紋填料片，篩孔網板板厚為0.8 5rnm，高度為30 300隱，上端及 下端區域開孔率為40% 95%，上端區域高度為10 40ram，下端區域高度為10 40誦，中部 主區域開孔率為10% 60%;篩孔網板加工成的波紋板片，波紋峰高為lmm 100mra，兩波紋夾角為15 ° 75 °，波紋間距為1 100鵬。篩孔網板波紋填料片組成的篩孔網板規整填料，是多個篩孔波紋板片組成的填料盤，其高度為20mra 300mra。該填料的填料片由開孔率不均勻分布的篩孔網板加工而成，該篩孔網板中部區域開孔率 較低，上端及下端開孔率較高，將該篩孔網板加工為波紋填料片，多片填料片組裝為填料盤， 多盤填料盤組裝為填料。該填料由於基本材料由篩孔網板加工而成，因此能有效降低壓降， 另外盤與盤之間由於有較高的孔隙率可以進一步降低壓降。上述篩孔網板加工成的波紋板片，可沿孔的邊長，對角線或直徑方向延壓波紋上述的篩孔網板材料是不鏽鋼、碳鋼、鋁合金、塑料或者陶瓷。本發明的優點在於採用篩孔板網材料加工而成，其氣體通道較普通板波紋填料更為通 透，因而比普通波紋板填料壓降低。由於兩盤填料之間的區域開孔率較高，能進一步降低壓 降，並有效的減少壁流的產生。由於網孔的存在使得液膜的湍動加強且在液膜兩側同時與氣 相接觸，氣相流體在填料內部折返往復，使得氣液傳質速率較大提高，從而能夠有效提高氣 液傳質效率。本發明提供的篩孔網板波紋規整填料，該填料具有大通量、低壓降、高傳質效 率，高材料利用率，加工方便，對流體流動的阻力小等優點。
圖l:本發明的篩孔網板波紋填料片示意圖。 圖2:本發明的規整填料示意圖。具體實例方式下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明把不鏽鋼板製成篩孔網板，上下兩側為開 孔率較高的大孔l，中間部分為均勻分布小孔2;然後將篩孔網板壓製成頂角為90° 、波紋傾角為45°的篩孔波紋板，如圖1所示。將多片篩孔波紋板按照相鄰通道方向交錯呈90。進 行點焊連接，組裝成填料盤，如圖2所示。上述篩孔波紋板厚為0.8mm，其中J:下兩側各3排直徑為4mm的大孔l，中間部分為均勻 分布的44排直徑2咖的小孔2，篩孔板通道的峰高為6. lmm。圓柱形填料盤直徑為150ram， 高為150im，是由16片長短不一的篩孔波紋板點焊組裝而成。在天津大學精餾實驗裝置上，進行了篩孔網板波紋規整填料的傳質性能測試，具體操作 如下將6盤篩孔網板波紋規整填料盤以相鄰篩板排布方向垂直的方式裝入精餾塔，實驗過 程為全回流操作。操作穩定時，液相流體從冷凝器沿回流管經由分布器均勻落到篩孔網板波紋規整填料盤上，沿通道向斜下方流動，並在篩孔波紋板片的圓孔形成雙面傳質的液膜。氣 相流體在篩孔波紋板的空隙當中折返往復曲折上升，在與波紋板片上的液膜進行單側傳質的 同時，也在圓孔形液膜的兩側同時進行著兩相間的氣液傳質。相鄰填料盤的交接處，由於開 孔率較高使得填料盤更加的通透，從而有效的降低了整塔的壓降；並且使得液相流體在交接 處阻力降低，更多的通過填料盤而不是導向塔壁，這樣也減少了壁流現象的產生。經過填料 層的氣相流體繼續上升到達冷凝器，冷凝後流回回流管；經過填料層的液相流體則直接回到 再沸器，加熱成蒸汽後上升以補充氣相流體的損耗。根據上面的實驗，我們對催化精餾填料塔在下述的數值範圍內進行了試驗 篩孔網板板厚0.8 5mm，高度30 300mm，開孔為圓形、方形、三角形和菱形，上端 及下端區域開孔率40% 95%，上端區域高度10 40mm，下端區域高度10 40mm，中部 主區域開孔率10% 60%。篩孔網板加工成的波紋板片，縱剖面波紋形狀是波浪形和三角形， 波紋峰高為lmm 100mm，兩波紋夾角為15 ° 75 ° 。多個篩孔波紋板片組成的填料盤， 高度為20mm 300mm。從實驗可以看出這種篩孔網板波紋規整填料比普通的板波紋填料在壓降方面降低了 25%左右；在同樣的操作條件下普通波紋板的理論板數為4/m，而篩孔網板波紋規整填料則提 高到6.5/m，大大提高了傳質效率；並且篩孔網板波紋規整填料的操作彈性較普通波紋板大， 操作範圍較寬。本發明提出的篩孔網板波紋填料片及規整填料，已通過實施例進行了描述，相關技術人 員明顯能在不脫離本發明內容、精神和範圍內對本文所述的製作方法進行改動或適當變更與 組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員 來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、範圍和內容中。
權利要求
1. 一種篩孔網板波紋填料片，其特徵是篩孔網板板厚為0.8～5mm，高度為30～300mm，上端及下端區域開孔率為40％～95％，上端區域高度為10～40mm，下端區域高度為10～40mm，中部主區域開孔率為10％～60％；篩孔網板加工成的波紋板片，波紋峰高為1mm～100mm，兩波紋夾角為15°～75°，波紋間距為1～100mm。
2. 如權利要求1所述的篩孔網板波紋填料片，其特徵是所述的開孔為圓形、方形、三角形 或菱形。
3. 如權利要求1所述的篩孔網板波紋填料片，其特徵是所述的縱剖面波紋形狀是波浪形或三角形。
4. 如權利要求1所述的篩孔網板波紋填料片，其特徵是所述的篩孔網板材料是不鏽鋼、碳 鋼、鋁合金、塑料或者陶瓷。
5. 由權利要求1所述的篩孔網板波紋填料片組成的篩孔網板規整填料，其特徵是多個篩孔 波紋板片組成的填料盤，其高度為20誦 300mm。
全文摘要
本發明涉及一種篩孔網板波紋填料片及規整填料。篩孔網板板厚為0.8～5mm，高度為30～300mm，上端及下端區域開孔率為40％～95％，上端區域高度為10～40mm，下端區域高度為10～40mm，中部主區域開孔率為10％～60％；篩孔網板加工成的波紋板片，波紋峰高為1mm～100mm，兩波紋夾角為15°～75°，波紋間距為1～100mm。篩孔網板波紋填料片組成的篩孔網板規整填料，是多個篩孔波紋板片組成的填料盤，其高度為20mm～300mm。本發明提供的篩孔網板波紋規整填料，該填料具有大通量、低壓降、高傳質效率，高材料利用率，加工方便，對流體流動的阻力小等優點。
文檔編號B01J19/32GK101269314SQ20081005297
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月4日 優先權日2008年5月4日
發明者劉春江, 曾愛武, 羅禕青, 袁希鋼, 濤 陳 申請人:天津大學