專利名稱：金屬織物制成的交叉通道填料的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用金屬織物制成的交叉通道填料的使用。
背景技術(shù)：
利用交叉通道結(jié)構(gòu)的填料已知有幾十年了，例如見專利CH-A-398503，該專利的申請書于1962年提交。通常交叉通道填料由多個配置在彼此頂部上的填料件組成，每個填料件由多個平行層制成。按照所述專利說明書組成的層在每種“波狀薄片”的情況下互相接觸，它們與流動通道一起形成交叉通道結(jié)構(gòu)，這些流動通道相對于垂直的塔軸線傾斜并彼此敞開。利用這樣一種塔填料可以進(jìn)行物質(zhì)和/或熱量的交換，這種交換發(fā)生在填料表面上的下降的液體膜和通過通道流動的氣流之間的相位界面上。
在所述的CH-A-398 503中，例示一種其“波狀薄片”被穿孔的交叉填料。在DE-A-26 01 890中，描述另一種交叉通道填料，其中以特定方式配置這些孔。在該出版物中，談到從當(dāng)時現(xiàn)有技術(shù)中已知的穿孔目的“存在這些小孔的理由是改善填料件截面上的氣體交換和減小沿塔軸線的壓降”。這些薄片例如可以用金屬箔、針織品或織物來制造。每個由一薄片形成并因而附屬于該同一層的流動通道通過這些孔連接，使得相對于濃度和壓力的差異能夠產(chǎn)生補償過程。
在后續(xù)的年代中，理所當(dāng)然地認(rèn)為為了減小壓降除了其它手段外還必須存在這些孔。在交叉通道填料的使用中為了努力達(dá)到更好的結(jié)果，人們到了詢問自己下列問題的時刻實際上已否采取了帶有穿孔的有利的措施？因為至少存在由于穿孔而丟失物質(zhì)的缺點；這些孔表示減少了不能用于交換物質(zhì)和/或熱量的表面。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是與已知的使用相比可使交叉通道填料的使用獲得更好的結(jié)果。該目的是通過下列手段來達(dá)到的對一種方法使用一種用金屬織物制成的交叉通道填料，在該方法中，在一種液流和一種氣流或蒸汽流之間進(jìn)行物質(zhì)和/或熱量的交換。所用的織物填料由形成流動通道的波狀或打褶的金屬織物組成的垂直層形成。該氣流或蒸汽流在流動通道中流動，而液流在金屬織物上流動。相鄰層的流動通道敞口地交叉。在交叉通道之間的角度小于約100度。在該方法中，該織物填料由一相當(dāng)小的液體負(fù)荷作用。該金屬織物對液流構(gòu)成一個大部分沒有孔或其它開口的載體。該液體負(fù)荷的值是按照關(guān)系式L/a＜10l/mh來選擇的，式中L為該填料截面的每單位表面的液體的單位體積中的比表面負(fù)荷，而a為該金屬織物所跨越的比表面。
如果在按照本發(fā)明所述的織物填料的使用中測定到壓降，如果對用穿孔的金屬織物制成的已知填料進(jìn)行了相應(yīng)的測量，那么就會發(fā)現(xiàn)一種意想不到的結(jié)果。在這種比較測量中，一個對物質(zhì)交換過程起決定性作用的參數(shù)被調(diào)整為相等，即在相等體積上的填料的潤濕表面。與較老的認(rèn)為沿塔軸線的壓降可以通過穿孔來減小的說明相反，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，采用無孔的織物填料具有顯著較小的壓降。只要該織物填料在過程中由一相當(dāng)小的液體負(fù)荷作用而氣流也因此慢到一個相應(yīng)的程度，那么這種狀況就存在。因為金屬織物形成液流的“自潤濕”載體，所以一個小的液體負(fù)荷實際上也是可以實現(xiàn)的。
用具有不同尺寸的孔比例的織物填料進(jìn)行比較測量。在評價其中也考慮液力直徑的變化的試驗時，人們得出這樣的認(rèn)識，就是采用帶穿孔的織物填料，這些孔對壓降的增大起作用。該結(jié)果與學(xué)校的講授相反。因此，在所述的條件下，人們應(yīng)當(dāng)多半或完全在織物填料中不用穿孔。


下面參照

本發(fā)明。附圖中圖1表示一個具有填料件的塔的上部；圖2表示一種具有交叉通道結(jié)構(gòu)的填料的破碎剖視圖；圖3是互相比較兩種織物填料的分離效率的曲線圖；圖4是對同一填料表示壓降的曲線圖。
按照圖1，一個具有軸線20的塔2包含一個填料1和一個液體分配器(輸入管210，分配器通道211)。多個填料件10、10’、10”配置在彼此的頂部上。當(dāng)該塔使用時，一種液體和一種氣體或蒸汽沿反向流動。
在塔2的一個特定的實施例中，可以相應(yīng)地分辨出一個下端區(qū)102、一個中央?yún)^(qū)100和一個上端區(qū)101。由于一種合適的形狀，在填料件10的兩端的端部區(qū)101和102中的流動阻力相對于中央?yún)^(qū)要小。此種有利的實施例是從專利說明書EP 0 858 366中已知的。
從圖2看出，每個填料件10由多個平行層11’、12’組成。帶三角形截面14的平行通道是在層11’、12’中通過以鋸齒形方式分別折疊的金屬織物11和12而形成的(金屬織物11、12也可做成波狀)。這些通道相對于垂線20’-塔軸線20的平行線是傾斜的，傾斜角為。在相鄰層11’、12’之間的接觸平面15處，在該平面15中開口的層12’的通道13與相鄰層11’的對應(yīng)通道交叉。交叉角等于2，小于約100°。截面14為等腰三角形，具有高度h(＝層12’的寬度)、側(cè)邊s和底邊b，后者也稱為臺階。側(cè)邊s和底邊b之間的角σ在許多情況下等于45°。在理想情況下給出帶有σ＝45°的該填料的比表面a，使得折疊的邊緣沒有用表達(dá)式 表示的倒圓。在該過程中計算金屬織物的兩個側(cè)面。
比表面a的定義與是否存在穿孔無關(guān)。相反，潤濕表面a’取決于該金屬織物是否穿孔。在上述比較試驗中，比較了其中潤濕表面a’為等面積的填料。
對于具有大的穿孔部分的第一織物填料P1選擇了下列尺寸層高度＝6.5mm；底邊b＝10.2mm；比表面a＝507m2/m3；潤濕表面a’＝450m2/m3；傾斜角＝30°；穿孔度11％孔比例，即織物的開孔比例(孔徑4mm)。
對于具有較小穿孔部分的第二織物填料P2選擇了下列尺寸層高度＝7mm；底邊b＝10.2mm；比表面a＝475m2/m3；傾斜角＝30°；穿孔度5％孔比例(孔徑4mm)。
在直徑250mm和水頭壓力50mbar的塔中測量了兩種填料P1和P2。對一種分離氯苯和乙苯的混合物進(jìn)行了測量。
在圖3和圖4中示出兩種填料P1和P2的測量結(jié)果(對數(shù)標(biāo))。在圖3的圖線中，分離效率與F因子有關(guān)，F(xiàn)=vGρG]]>(式中vG＝氣體G的流動速率而ρG＝氣體G的密度)。分離效率表示為每米理論分離級數(shù)n(NTSM)。對兩種填料P1和P2未發(fā)現(xiàn)顯著性差別。但是，圖4的圖線中存在差別。這表示在每種情況下填料P1和P2中測量到壓力損失。
比較的填料P1和P2具有相等的潤濕表面a’，但其比表面a不同，因而具有不同的液力直徑dh。液力直徑較大時(P2的dh＝7.9mm)，壓降稍許小于液力直徑較小時(P1的dh＝7.4mm)。奇怪的是，填料P2中的壓降減小到比由于液力直徑而預(yù)期的減小要更大的程度。
就壓力損失而言，在所調(diào)研的填料的典型條件下，它近似地反比于液力直徑。這可以參照已證明的壓力損失模型(見J.a.Rocha，J.L.Bravo，J.R.Fair，“含有結(jié)構(gòu)性填料的蒸餾塔其性能的綜合模型I.液力模型”，Ind.Eng.Chem.Res.，1993，Vol.32，pp.641～651)來表示。因此結(jié)果是填料P2應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生比填料P1小6.3％的壓力損失。但是，測量到大得多的損失(參見圖4，即減小約20％)。
如果帶有相等的潤濕表面而減少孔數(shù)，那么預(yù)期會a)壓力損失減少約6～7％，因為液力直徑增大(可用與實驗相對應(yīng)的相互關(guān)系來證明)；b)壓力損失增大一個不能放入圖中的量，因為存在較少的孔而填料滲透性??；c)這兩個量至少能彼此抵消。
事實上，得到下列經(jīng)驗壓力損失減少約6～7％，因為液力直徑增大；壓力損失進(jìn)一步減少約14％，這只能歸因于孔數(shù)的變化。
因此，織物填料中的孔對壓力損失的增加產(chǎn)生作用。這一事實與學(xué)校的講授完全相反。
在本發(fā)明所述的金屬織物的交叉通道填料的使用中，金屬織物形成一個液流的載體，該載體多半沒有孔或其它開口。該方法需要按照下列關(guān)系式對液體負(fù)荷選擇那些值q′＝L/a＜0.01m3/mh＝10l/mh，式中所用參數(shù)具有下列含義L是塔截面的每單位表面的液體的單位體積中的比表面負(fù)荷；a是金屬織物跨越的比表面；而q’是每單位時間每平方碼織物的液體體積(平方碼是在塔截面上測到的織物邊緣的計算長度的兩倍)。
量q’＝10ml/mh對應(yīng)于用于織物填料的L＝4.5m3/m2h(每平方米塔截面和小時)，對于它a＝a’＝450m2/m3(無穿孔)。該最大負(fù)荷對一個總回流和對于下列情況是典型的在50mbar水頭壓力和一個F小于 的F因子時的試驗混合物順-/反-十氫化萘；在10mbar水頭壓力和F<5Pa]]>時的試驗混合物順-/反-十氫化萘；在50mbar水頭壓力和F<2.6Pa]]>時的試驗混合物氯苯/乙苯；在100mbar水頭壓力和F<1.8Pa]]>時的試驗混合物氯苯/乙苯。
因此該負(fù)荷對于在100mbar的真空中使用交叉通道填料是典型的。
當(dāng)多個填料件(10，10’，10”)配置在彼此的頂部上時和當(dāng)下述條件應(yīng)用時，按照本發(fā)明的交叉填料的使用是特別適用的一個下端區(qū)(102)，一個中央?yún)^(qū)(100)和一個上端區(qū)(101)可以在填料件中分別區(qū)分。在兩個端區(qū)(101，102)中，至少填料件兩端中的一個的流動阻力由于一種合適的形狀而相對于中央?yún)^(qū)減小。在該填料中，相對于壓降形成一種附加的改進(jìn)。端區(qū)(101，102)的形狀是特別設(shè)計的，使得在每種情況下流動通道的局部方向逐漸地變化，因而流動通道具有S形的行程。
權(quán)利要求
1.對一種方法使用一種用金屬織物制成的交叉通道填料，在該方法中，在一種液流和一種氣流或蒸汽流之間進(jìn)行物質(zhì)和/或熱量的交換，而該織物填料(1)由形成流動通道(13)的波狀或打褶的金屬織物(11，12)組成的垂直層(11’，12’)形成，該氣流或蒸汽流在流動通道中流動，而液流在金屬織物上流動，相鄰層的流動通道以一種敞開的方式交叉，而在交叉通道之間的角度小于約100度，其特征在于，在該方法中，該織物填料由一相當(dāng)小的液體負(fù)荷作用；該金屬織物對液流構(gòu)成一個大部分沒有孔或其它開口的載體；液體負(fù)荷的值是按照下述關(guān)系式選擇的L/a＜10l/mh式中L為該填料截面的每單位表面的液體的單位體積中的比表面負(fù)荷；而a為該金屬織物所跨越的比表面。
2.按照權(quán)利要求1所述的交叉通道填料的使用，其特征在于，該液流和氣流或蒸汽流沿相反方向流動。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的交叉通道的使用，其特征在于，L/a＜11/mh。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的交叉通道的使用，其特征在于，L/a＜0.21/mh。
5.按照權(quán)利要求1～4中任何一項所述的交叉通道填料的使用，其特征在于，該填料的比表面等于300～800m2/m3。
6.按照權(quán)利要求1～4中任何一項所述的交叉通道填料的使用，其特征在于，該填料的比表面等于300～500m2/m3。
7.按照權(quán)利要求1～6中任何一項所述的交叉通道填料的使用，其特征在于，多個填料件(10，10’，10”)被配置在彼此的頂部上；而且在每個填料件中能夠分辨下端區(qū)(102)、中央?yún)^(qū)(100)和上端區(qū)(101)，在填料件的兩端區(qū)(101，102)中至少一個端區(qū)的流動阻力由于一種合適的形狀而相對于中央?yún)^(qū)是減小的。
8.按照權(quán)利要求7所述的交叉通道填料的使用，其特征在于，兩端區(qū)(101，102)的形狀被設(shè)計成使得在所有情況下流動通道的局部方向逐漸地變化。
全文摘要
對一種方法使用一種用金屬織物制成的交叉通道填料，在該方法中，在一種液流和一種氣流或蒸汽流中進(jìn)行物質(zhì)和/或熱量的交換。該織物填料(1)由形成流動通道(13)的波狀或打褶的金屬織物(11，12)組成的垂直層(11’，12’)形成。該氣流或蒸汽在流動通道中流動，而液流在金屬織物上流動。相鄰層的流動通道以一種開口的方式交叉。交叉通道之間的角度小于約100度。在該方法中，該織物填料由一相當(dāng)小的液體負(fù)荷作用。該金屬織物對液流形成一個大部分沒有孔或其它開口的載體。該液體負(fù)荷的值是按照關(guān)系式L/a＜10 1/mh來選擇的，式中L為該填料截面的每單位表面的液體的單位體積中的比表面負(fù)荷，而a為該金屬織物所跨越的比表面。
文檔編號F25J3/00GK1550258SQ200410043218
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者F·凱雷爾, F 凱雷爾, M·維爾利 申請人:蘇舍化學(xué)技術(shù)有限公司