一種導(dǎo)流型填料的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)流型填料，由多層填料片疊放而成，填料片波紋棱線的中間為兩段對(duì)稱反轉(zhuǎn)的曲線，上下兩端為直線，兩段曲線相切，且上端曲線與上部分的直線相切，下端曲線與下部分的直線相切，填料片波紋棱線曲線部分和直線部分的高度比在0.5-5之間；填料片上沖制有一系列的矩形、三角形、圓弧形凸臺(tái)導(dǎo)流孔，填料片上沖制的凸臺(tái)導(dǎo)流孔面積為填料片面積的5％～30％；且填料片表面采用規(guī)則金剛石顆粒，按照液流方向規(guī)則振動(dòng)擦磨而進(jìn)行表面粗糙處理，填料由傾角不同的填料盤組合裝填。本實(shí)用新型填料表面成膜效果好，有效比表面積增大，氣液相擾動(dòng)增強(qiáng)，增大了液膜表面更新速率，極大的提高了傳質(zhì)效率，可廣泛應(yīng)用在石油、化工、生物、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域。
【專利說明】一種導(dǎo)流型填料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型氣液導(dǎo)流型填料，屬于化工分離過程的汽液傳質(zhì)設(shè)備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]塔器是重要的分離設(shè)備，多用于物質(zhì)的分離與提純，在石油、化工、生物、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。塔器作為平衡分離設(shè)備，塔板和填料為相際間熱質(zhì)傳遞提供相界面，是塔的核心構(gòu)件。填料塔的核心是塔內(nèi)件填料，填料的結(jié)構(gòu)和性能直接影響填料塔的分離效率和投資費(fèi)用，開發(fā)出性能優(yōu)良的填料是填料塔技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步的關(guān)鍵。填料按結(jié)構(gòu)和裝填方式，主要分為規(guī)整填料和散堆填料，目前在化工分離中，規(guī)整填料的應(yīng)用較為廣泛。規(guī)整填料具有壓降低、通量大、氣液相分布均勻、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于石油化工、精細(xì)化工等行業(yè)。
[0003]傳統(tǒng)的波紋填料是直線型填料，包括X型填料和Y型填料，直線型填料的流體通道與垂直方向有一定的傾角，液相在重力作用下沿著流體通道向下流動(dòng)，在填料表面形成液膜，氣相沿著流體通道向上流動(dòng)，在液膜表面進(jìn)行氣液相傳質(zhì)。X型填料的波紋傾角較小，氣液相接觸時(shí)間長，傳質(zhì)效率較高，Y型填料波紋傾角較大，傳質(zhì)效率較X型填料低，但壓降也小。對(duì)波紋的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)低壓降、高傳質(zhì)效率的嘗試屢見不鮮。南京大學(xué)提出了一種強(qiáng)效無壁流規(guī)整填料(CN200810124793.2)，該填料的波紋片由N段短距離的波折通道組成，形成折線形波紋通道，然而該波紋片經(jīng)過多次偏折，折線之間的流動(dòng)阻力增大，甚至?xí)?dǎo)致液膜脫落，影響傳質(zhì)過程。天津大學(xué)開發(fā)出一種偏心導(dǎo)流窗口式規(guī)整填料片及填料(CN201010577155.3)，在波紋板片的波峰或波谷上開設(shè)導(dǎo)流窗口，導(dǎo)流窗口軸向與波紋傾斜方向有一定夾角，以加強(qiáng)填料內(nèi)的橫向混合，但是在波紋片上開設(shè)窗口，減少了波紋片上的液膜面積，影響傳質(zhì)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于打破填料設(shè)計(jì)時(shí)傳質(zhì)效率的增大是以壓降增大為代價(jià)的固有模式，對(duì)傳統(tǒng)的波紋規(guī)整填料結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步開發(fā)。波紋的結(jié)構(gòu)不再是傳統(tǒng)的直線型或折線形，而是將直線與曲線進(jìn)行組合，且線條之間為圓滑過渡，改變了現(xiàn)有填料的流體流動(dòng)通道，同時(shí)在波紋片上沖制一系列的導(dǎo)流凸臺(tái)，以增加氣液相湍動(dòng)程度和氣液相接觸面積，并且填料片也采用特殊的表面粗糙處理方法，增大填料的比表面積。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)該目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0006]一種導(dǎo)流型填料，由多層填料片疊放而成，其特征是填料片波紋棱線的中間為兩段對(duì)稱反轉(zhuǎn)的曲線，上下兩端為直線，兩段曲線相切，且上端曲線與上部的直線相切，下端曲線與下部的直線相切。
[0007]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料片波紋棱線曲線部分和直線部分的高度比在0.5-5之間。
[0008]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料片上沖制有一系列的凸臺(tái)導(dǎo)流孔。
[0009]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料片上沖制的凸臺(tái)導(dǎo)流孔可以是矩形、三角形、圓弧形。
[0010]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料片上沖制的凸臺(tái)導(dǎo)流孔面積為填料片面積的5%?30%。
[0011]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料波紋與水平方向夾角在30° -80°之間。
[0012]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料片表面采用規(guī)則金剛石顆粒，按照液流方向規(guī)則振動(dòng)擦磨而進(jìn)行表面粗糙處理。
[0013]所述的一種導(dǎo)流型填料，填料由傾角不同的填料盤組合裝填。
[0014]本實(shí)用新型的填料與現(xiàn)有的填料相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0015]該填料的波紋結(jié)構(gòu)為直線和曲線的組合，結(jié)合了直線形和曲線形的優(yōu)點(diǎn)，保證了液體能夠順利流動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)低壓降的同時(shí)，液相在波紋片上成膜效果好，表面更新快，增加氣液相的接觸時(shí)間，并且不同線型的波紋片是圓滑過渡，避免了流動(dòng)通道內(nèi)的溝流、壁流現(xiàn)象，使氣液相接觸更充分，提高傳質(zhì)效率，并且根據(jù)波紋片傾角的不同，直線和曲線的比例可以改變，實(shí)現(xiàn)低壓降、高傳質(zhì)效率的目的。
[0016]填料的波紋片上開設(shè)5%?30%的導(dǎo)流凸臺(tái)，當(dāng)液相由導(dǎo)流凸臺(tái)上方往下流動(dòng)時(shí)，液膜底層的液體可以直接順著導(dǎo)流凸臺(tái)流下，使得氣液相接觸不均勻的液膜底層變成液膜表層，加強(qiáng)了液膜表面的湍動(dòng)程度，而液膜表層的液體越過凸臺(tái)流動(dòng)，有效的實(shí)現(xiàn)了液膜更新，加強(qiáng)了氣液相的充分接觸，提高傳質(zhì)效率。氣相至下往上運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)流凸臺(tái)下方，可以沿著凸臺(tái)上表面與更新的液膜接觸傳質(zhì)，而波紋板另一側(cè)的氣相可以穿過凸臺(tái)形成的通道，一方面與液相直接接觸傳質(zhì)，另一方面加強(qiáng)了液相的擾動(dòng)，使氣液相接觸更充分，提高了傳質(zhì)效率。開設(shè)的導(dǎo)流凸臺(tái)，增加了氣液相的接觸面積，即增大了傳質(zhì)面積，同時(shí)增大了液膜表面更新速率，使氣液相接觸更充分，同時(shí)也加強(qiáng)了液層間的擾動(dòng)，使氣液傳質(zhì)更充分，極大的提聞了傳質(zhì)效率。
[0017]表面潤濕性能是填料的重要性能之一，對(duì)填料的表面進(jìn)行處理，可以有效的提高填料的表面潤濕性，目前常用的有物理方法和化學(xué)方法，如高速噴砂法、高錳酸鉀浸潰法，但是這些方法的共同點(diǎn)是隨機(jī)性，無規(guī)則性。本實(shí)用新型采用規(guī)則金剛石顆粒，在填料片表面按照液流方向規(guī)則振動(dòng)擦磨而進(jìn)行表面粗糙處理，處理后的填料表面潤濕性能更好，且能增大填料的氣液接觸面積，從而提聞傳質(zhì)效率。
[0018]另外，傾角不同的兩盤填料組裝裝填，在兩層不同填料之間能夠形成擾動(dòng)，也可以綜合不同傾角填料的優(yōu)點(diǎn)，提高填料塔的分離能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是一種導(dǎo)流填料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是傾角α為45°時(shí)導(dǎo)流填料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3是導(dǎo)流凸臺(tái)為三角形的導(dǎo)流填料波紋示意圖；
[0022]圖4是導(dǎo)流凸臺(tái)為圓弧形的導(dǎo)流填料波紋示意圖；

【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型一種導(dǎo)流填料作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024]導(dǎo)流填料的結(jié)構(gòu)如圖1所示，導(dǎo)流填料的填料片表面首先采用規(guī)則金剛石顆粒，按照液流方向規(guī)則振動(dòng)擦磨而進(jìn)行表面粗糙處理，使填料片表面潤濕性能增加。然后根據(jù)填料比表面積不同，按峰高、波紋傾角、齒形角的要求在精密沖床上采用特制的磨具沖制成波紋片，填料片波紋棱線的中間為兩段對(duì)稱反轉(zhuǎn)的曲線，上下兩端為直線，兩段曲線相切，且上端曲線與上部分的直線相切，下端曲線與下部分的直線相切，填料片波紋棱線曲線部分和直線部分的高度比在0.5-5之間。同時(shí)在波紋片上開設(shè)5%?30%的凸臺(tái)導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔是由波紋片上沖制的一些矩形(如圖1和圖2)、三角形(如圖3)或者圓弧形(如圖4)的薄片，導(dǎo)流孔的開口朝向液相來流方向，且與波紋片直接相連，導(dǎo)流孔大小和數(shù)量可根據(jù)處理量的不同進(jìn)行開設(shè)，波紋片的傾角可以在30° -80°之間。采用該導(dǎo)流波紋片組合成填料，相鄰兩塊填料片之間按波紋的方向垂直放置，且相鄰兩盤填料可以采用傾角不同的兩種填料組合裝填。
[0025]本實(shí)用新型的填料表面潤濕性能好，成膜效果顯著，有效比表面積增大，氣液相擾動(dòng)增強(qiáng)，增加了氣液相的接觸面積，即增大了傳質(zhì)面積，同時(shí)增大了液膜表面更新速率，使氣液相接觸更充分，氣液傳質(zhì)更充分，極大的提高了傳質(zhì)效率。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)流型填料，由多層填料片疊放而成，其特征是填料片波紋棱線的中間為兩段對(duì)稱反轉(zhuǎn)的曲線，上下兩端為直線，兩段曲線相切，且上端曲線與上部分的直線相切，下端曲線與下部分的直線相切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料片波紋棱線曲線部分和直線部分的高度比在0.5-5之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料片上沖制有一系列的凸臺(tái)導(dǎo)流孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料片上沖制的凸臺(tái)導(dǎo)流孔可以是矩形、三角形、圓弧形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料片上沖制的凸臺(tái)導(dǎo)流孔面積為填料片面積的5%?30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料波紋與水平方向夾角在30° -80° 之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料片表面采用規(guī)則金剛石顆粒，按照液流方向規(guī)則振動(dòng)擦磨而進(jìn)行表面粗糙處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)流型填料，其特征在于，填料由傾角不同的填料盤組合裝填。
【文檔編號(hào)】B01J19/32GK203990657SQ201420009065
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】王寶華 申請人:河北化大科技有限公司