一種網架式規整填料的製作方法
2023-09-17 12:32:10
專利名稱：一種網架式規整填料的製作方法
技術領域：
本發明涉及化工填料領域，特別是涉及一種用於液液萃取的網架式規整填料。
背景技術：
液液萃取是石化、化工、冶金、製藥、環保等行業重要的操作環節，填料塔是應用最廣的液液萃取設備之一。目前，液液萃取塔和氣液傳質塔使用填料基本相似，但二者對填料的要求卻相距甚遠。
氣液傳質過程，分散相液體沿填料表面降落，連續相氣體穿過填料空隙上升，兩相逆向流動，傳質面積主要取決填料表面積。理想型氣液傳質填料應具備以下條件1.比表面積大；2.液體在填料表面均勻分布，界面充分更新；3.氣相壓降小，操作彈性大；4.容重輕，加工方便，成本低。
液液傳質過程，分散相液體以液滴群形態分布在連續相液體中，二者憑密度差逆向流動，傳質面積為液滴群表面積總和，主要取決液滴直徑和體系中分散相體積分率，與填料比表面積無直接關係。此外，液液萃取比氣液傳質返混更甚，成為制約傳質效率的關鍵因素。理想型液液萃取填料應具備以下條件1.及時切碎液滴，減小液滴直徑，增加傳質面積，縮短液滴自由行程，強化液滴表面更新；2.液滴在空間分布均勻，液滴直徑分布集中，特別要消除大的集中空洞，避免因液滴聚並成團而減少傳質面積並加劇軸向返混；3.連續相流速分布均勻，湍動小，漩渦少，流動阻力低，流體通量大；
4.容重輕，加工方便，成本低。
現有工業萃取塔所用填料有兩類，一類是顆粒填料，基本屬鮑爾環的改進型，如階梯環、阿雷茨基環和清華大學的扁環等；另一類是規整填料，如蒙茨填料。用理想液液萃取填料的四項條件對照，人們有理由期望性能更佳的新型填料問世。
本
發明內容
本發明的目的是針對液液萃取的特點，提供一種更貼近理想型填料的新型網架式規整填料，提高萃取操作技術經濟水平。
本發明的網架填料由多層基本單元層網架(或稱基本單元層)疊合構成。
所述基本單元層由平面絲網摺疊成立體波紋狀結構。
所述平面絲網可選用以下結構1.由經、緯絲編織或碰焊固定而成，網孔為正方形或矩形(如圖1)，邊長1-100mm；2.由斜交絲編織或碰焊固定成菱形孔網(如圖2、4)，菱形對角線2-100mm；3.由金屬薄板切縫後拉製成菱形孔或近似六邊形的菱形孔網(如圖3即鋼板拉網)，菱形對角線1-100mm，短軸與長軸的長度之比約0.1-1，優選0.4-0.8；4.由斜交絲和緯絲編織或碰焊固定成網(如圖4)，斜交絲構成的菱形網孔對角線1-100mm，短軸與長軸的長度之比約0.1-1，優選0.4-0.8，緯絲應在菱形頂點或附近(稍許偏離)；編織或碰焊網的經絲、緯絲、斜絲材質為金屬或塑料，金屬絲為截面直徑為0.2～2mm的圓絲或厚0.2～1mm寬1～3mm的扁絲(帶)，鋼板拉網所用鋼板厚0.2-2mm。塑料絲截面尺寸需放大，保證應有強度和剛度。
平面絲網摺疊成立體波紋狀單元層網架(如圖5、6)，波紋形狀為曲線(如正弦曲線等)形、或三角形，由摺疊加工工藝決定，三角形波紋峰谷處可能存在小圓弧狀。每單元波紋峰谷間可含一排或數排網孔。波紋相鄰兩峰(谷)距離1-100mm，峰谷間波紋高度1-100mm。
網架填料基本單元層亦可用陶瓷或塑料直接成型。
用於小型填料塔的網架填料基本單元層，其外徑略小於塔內徑，逐層疊加裝入塔內或數層疊加構成一組合單元，各組合單元再疊加裝入塔內，疊加時上下層之間的波紋成30-90°交叉(如圖7-11所示)，優選90°；用於大型填料塔時，每盤網架填料分成數塊組合單元，從人孔送入塔內拼裝成一個個完整的圓盤，上下層圓盤之組合單元間的拼縫應錯開，避免形成短路影響傳質效率。
與現有液液萃取填料相比，本發明的網架規整填料具有以下優點1.整個空間分割成均勻對稱的小區域，徹底消除液滴聚並成團的可能。數片基本單元層網架疊加後，諸絲水平投影網格十分密集，能有效切碎液滴，減小滴徑，使滴徑分布集中，特別是消除大液滴，傳質面積大。軸向返混小，液滴升降自由行程短，表面更新好。連續相流速分布均勻，湍動小，漩渦少；傳質效率較同類產品提高25-40％。
2.任意截面有效流通面積比率極高，流動阻力小，單位面積流通能力較同類產品提高15-30％；3.網架類似桁架結構，承受載荷能力強，網架用絲截面可較細，較同類產品容重輕40～60％，成本低25～40％。
圖1為正方形孔平面絲網結構示意圖。
圖2、3為菱形孔平面絲網結構示意圖。
圖4為加了緯絲的菱形孔平面絲網結構示意圖。
圖5為由正方形孔平面絲網摺疊的立體波紋狀基本單元層網架結構示意圖，相鄰波紋峰谷間含一排網孔。
圖6為由正方形孔平面絲網摺疊的立體波紋狀基本單元層網架結構示意圖，相鄰波紋峰谷間含三排網孔。
圖7為由菱形孔平面絲網或鋼板拉網摺疊的基本單元層網架結構示意圖，相鄰波紋峰谷含半排網孔。
圖8為由加了緯絲的菱形孔平面絲網摺疊的單層網架結構示意圖，相鄰波紋峰谷問含一排網孔。
圖9為兩層基本單元層網架疊合成的組合單元網架結構示意圖。
圖10、11為四層基本單元層網架疊加成的組合單元網架結構示意圖。
具體實施例方式本發明用下列具體實施例結合附圖對本發明作進一步的描述，但本發明的保護範圍並不限於實施例。
實施例1直徑Ф300mm的規整網架填料，用Ф0.8mm的不鏽鋼絲碰焊成網孔為邊長6mm的正方形的平面絲網(如圖1所示)，上述平面絲網摺疊成立體波紋基本單元層網架，波形延伸線為直角等腰三角形，峰谷間含兩排網孔。相鄰兩峰(谷)距離 峰谷間波紋高度 由20層基本單元層網架疊合成一塊基本組合網架填料。
實施例2直徑Ф500mm的規整網架填料，用0.5mm×2mm不鏽鋼扁絲製成菱形孔平面網絲(如圖3)，菱形長對角線20mm，短對角線10mm，緯絲聯接對應的菱形頂點，諸絲聯接均用碰焊(如圖4所示)。上述平面絲網摺疊成立體波紋狀基本單元層網架，每單元波紋峰谷間含半排菱形孔，波形為等邊三角形，相鄰兩峰(谷)距離10mm，峰谷間波紋高 (如圖7所示)。20片單層網架疊合成一塊基本網架。
實施例3直徑Ф1000mm的規整網架填料，用δ＝1.2mm的不鏽鋼板拉製成菱形網，菱形長對角線16mm，短對角線8mm。將上述平面網摺疊成立體波紋狀基本單元層網架，波形延伸線為等邊三角形，相鄰兩峰(谷)距離16mm，峰谷問波紋高度 每單元波紋峰谷間含一排菱形孔。15片基本單元層網架疊合成一塊基本組合網架填料。
權利要求
1.一種網架式規整填料，其特徵在於該網架式規整填料由多層基本單元層網架疊合構成，所述基本單元層網架由平面絲網摺疊成立體波紋狀結構，相鄰兩基本單元層網架成30～90°交叉。
2.根據權利要求1的網架式規整填料，其特徵在於所述平面絲網為1)由經、緯絲編織或碰焊固定而成，網孔為正方形或矩形，邊長1-100mm；2)由斜交絲編織或碰焊固定成菱形孔網，菱形網對角線2-100mm；3)由金屬薄板切縫後拉製成菱形孔或近似六邊形的菱形孔網，菱形對角線1-100mm，短軸與長軸的長度之比0.1至1；4)由斜交絲和緯絲編織或碰焊固定而成網，斜交絲構成的菱形網孔對角線1-100mm短軸與長軸的長度之比為0.1至1，緯絲應在菱形頂點或稍許偏離。
3.根據權利要求2的網架式規整填料，其特徵在於所述菱形網孔的短軸與長軸的長度之比為0.4至0.8。
4.根據權利要求1的網架式規整填料，其特徵在於所述立體波紋狀基本單元層網架的波紋形狀為曲線形或三角形，三角形波紋峰谷處會成小圓弧狀，波紋相鄰兩波峰或波谷距離1～100mm，峰谷間波紋高度1～100mm。
5.據權利要求1的網架式規整填料，其特徵在於平面絲網的金屬絲截面直徑為0.1～2mm的園絲或厚0.1～2mm寬1～5mm扁絲，鋼板拉網所用鋼板厚0.1～2mm。
全文摘要
本發明涉及一種網架式規整填料，該填料由多層基本單元層網架疊合構成，其基本單元層網架由平面絲網摺疊成立體波紋狀結構。上下基本單元層的波紋成30～90°交叉。該填料萃取效率高，容量低，是一種較為理想的液液萃取填料。
文檔編號B01J19/32GK1772369SQ20051010929
公開日2006年5月17日 申請日期2005年10月20日 優先權日2005年4月1日
發明者劉兆彥, 施景雲 申請人:北京英諾威遜聚合技術有限公司, 劉兆彥