專(zhuān)利名稱(chēng)：一種散裝金屬填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工、石化、煉油工業(yè)中精餾塔、吸收塔內(nèi)所用的傳質(zhì)、傳熱填料。
塔填料已有一百多年的發(fā)展歷史，按結(jié)構(gòu)形狀可分為規(guī)整填料和顆粒填料兩大類(lèi)，顆粒填料一般以散裝的方式堆積在塔內(nèi)，所以又叫散裝填料，散裝填料又可分為環(huán)形填料(如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán))、鞍形填料、環(huán)矩鞍填料，球形填料和花環(huán)填料。目前，散裝金屬填料只有環(huán)形填料和環(huán)矩鞍填料兩種，其中性能較好，普遍應(yīng)用的高效填料首推環(huán)矩鞍填料。金屬環(huán)矩鞍填料為美國(guó)Norton公司于1976年創(chuàng)制，它將傳統(tǒng)的環(huán)形填料與鞍形填料結(jié)合起來(lái)，取其所長(zhǎng)，使其氣體通量較大而傳質(zhì)效率較高，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖3。同時(shí)在使用過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)其存在某些問(wèn)題，如在安裝后因嵌套而″咬緊″，不易自塔內(nèi)卸出，并影響壓降。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索，與本專(zhuān)利申請(qǐng)比較接近的有美國(guó)專(zhuān)利US4，600，544和中國(guó)專(zhuān)利CN2，045，325，二者均為環(huán)形填料，與本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上有本質(zhì)的區(qū)別。
根據(jù)精餾吸收等分離過(guò)程的要求，一個(gè)理想的填料應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足流體通量大、壓降低、分離效率高、成本合理等要求，因而人們需要繼續(xù)尋求比環(huán)矩鞍填料性能更好的散裝金屬填料，并解決其在安裝后因嵌套而″咬緊″，不易自塔內(nèi)卸出的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的就在于提供一種能進(jìn)一步提高填料的氣流通量，降低壓降，能在不降低分離效率的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低填料的金屬用量，從而降低成本，并能防止填料相互″咬緊″現(xiàn)象的新型散裝金屬填料。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的這種散裝金屬填料用薄金屬片經(jīng)沖切、卷園而成，其結(jié)構(gòu)形狀為燈籠形，由上、下端部和中部組成；上、下端部為鋸齒形環(huán)，或平環(huán)；中部為球形，開(kāi)有若干個(gè)窗孔；開(kāi)窗部分的金屬片沖成窄條，向內(nèi)彎曲，彎成弧狀。
中部球形的開(kāi)窗孔數(shù)為8－12個(gè)，開(kāi)孔率大于50％。開(kāi)窗部分的金屬片窄條可以有三種型式一種與上環(huán)和下環(huán)均連成一體；第二種半數(shù)與上環(huán)連接、與下環(huán)斷開(kāi)，另一半數(shù)與下環(huán)連接、與上環(huán)斷開(kāi)，各自由端向中心彎曲；第三種分別在離上、下環(huán)2／3處斷開(kāi)，各自由端向中心彎曲。
本實(shí)用新型因?yàn)椴捎铆h(huán)形填料與球形填料相結(jié)合的型式，吸收了二者的優(yōu)點(diǎn)，如具有很好的剛度；若將本填料沿軸線(xiàn)切為3～4瓣，則每瓣又近似一個(gè)環(huán)矩鞍填料，也就是說(shuō)本填料也可認(rèn)為是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)后，環(huán)矩鞍填料的有規(guī)則的組合，所以既吸收了原環(huán)矩鞍填料的優(yōu)點(diǎn)，又提高了填料層的局部規(guī)整性，從而有利于提高填料的氣通量，降低壓降，并能防止原填料的相互″咬緊″現(xiàn)象，也有利于降低金屬用量。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)地?cái)⑹霰緦?shí)用新型的實(shí)施例。


圖1為燈籠形散裝金屬填料的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖2為燈籠形散裝金屬填料的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
圖3為金屬環(huán)矩鞍填料的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型散裝金屬填料的結(jié)構(gòu)形狀如
圖1或圖2所示，其結(jié)構(gòu)形狀為燈籠形，由上端部1、下端部2和中部3組成；上端部1和下端部2為鋸齒形環(huán)，或平環(huán)，采用鋸齒形環(huán)可使液流分布點(diǎn)多，以提高分離效率；中部3為球形，以提高剛度，同時(shí)開(kāi)有若干個(gè)窗孔4；開(kāi)窗部分的金屬片5、6、7沖成窄條，向內(nèi)彎曲成弧狀，以提高填料的剛度。中部球形的開(kāi)窗孔數(shù)為8～12個(gè)，開(kāi)孔率(窗面積／中部球形總面積)大于50％，以便氣流，液流可透入填料的球形腹部，以利提高氣流最大通量，降低壓降，提高填料內(nèi)表面利用率，以提高分離效率。開(kāi)窗部分的金屬片窄條5與上環(huán)和下環(huán)均連成一體；金屬片窄條6半數(shù)與上環(huán)連接、與下環(huán)斷開(kāi)，另一半與下環(huán)連接、與上環(huán)斷開(kāi)，各自由端向中心彎曲；金屬片窄條7分別在離上、下環(huán)2／3處斷開(kāi)，各自由端向中心彎曲。金屬片窄條5、6、7的作用都是分割氣液流，擴(kuò)大氣液傳質(zhì)表面，以提高分離效率。
為驗(yàn)證本實(shí)用新型填料的具體效果，按照附
圖1的結(jié)構(gòu)制作了Dg50的不銹鋼燈籠形填料的試驗(yàn)樣品，以便將其與Dg50的環(huán)矩鞍金屬填料進(jìn)行對(duì)照比較。
它們的主要尺寸和幾何性能對(duì)比見(jiàn)表1
在直徑φ600mm的塔內(nèi)，以空氣－水為介質(zhì)測(cè)定了表1所列兩種填料的流體力學(xué)性能與氧解吸性能，噴淋密度為20m3／(m2.h)時(shí)性能數(shù)據(jù)列于表2
由表2可見(jiàn)對(duì)比結(jié)果是1、Dg50燈籠形填料比Dg50環(huán)矩鞍填料的泛點(diǎn)氣速(Uf)平均高5％；2、同樣空塔氣速和噴淋密度下的壓力降(△P)，Dg50燈籠填料比Dg50環(huán)矩鞍填料平均低10％；3、在正常操作氣速范圍(U＝0.6～0.8Uf)內(nèi)，Dg50燈籠形填料與Dg50環(huán)矩鞍填料的傳質(zhì)單元高度(HOL)很接近。
表3列出了表1中兩種填料的相對(duì)金屬用量，相對(duì)金屬用量的定義為G＝HOL·ρp／(α·Uf)其中ρp－－填料堆積密度，kg／m3HOL－－傳質(zhì)單元高度，mUf－－泛點(diǎn)氣速，m／sα－－操作氣速與泛點(diǎn)氣速之比值
由表3可見(jiàn)，燈籠形填料的相對(duì)金屬用量比Dg50環(huán)矩鞍填料少30－40％，因而可顯著地節(jié)約金屬，降低材料成本。
權(quán)利要求1.一種散裝金屬填料，其特征在于其結(jié)構(gòu)形狀為燈籠形，由上、下端部(1)、(2)和中部(3)組成；上、下端部(1)和(2)為鋸齒形環(huán)，或平環(huán)；中部(3)為球形，開(kāi)有若干個(gè)窗孔(4)；開(kāi)窗部分的金屬片(5)、(6)、(7)沖成窄條，向內(nèi)彎曲，彎成弧狀。
2.如權(quán)利要求1所述的散裝金屬填料，其特征在于中部球形的開(kāi)窗孔數(shù)為8～12個(gè)，開(kāi)孔率大于50％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的散裝金屬填料，其特征在于開(kāi)窗部分的金屬片窄條(5)與上環(huán)和下環(huán)均連成一體。
4.如權(quán)利要求1所述的散裝金屬填料，其特征在于開(kāi)窗部分的金屬片窄條(6)半數(shù)與上環(huán)連接、與下環(huán)斷開(kāi)，另一半數(shù)與下環(huán)連接、與上環(huán)斷開(kāi)，各自由端向中心彎曲。
5.如權(quán)利要求1所述的散裝金屬填料，其特征在于開(kāi)窗部分的金屬片窄條(7)分別在離上、下環(huán)2／3處斷開(kāi)，各自由端向中心彎曲。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬于精餾吸收過(guò)程用的散裝金屬填料，用金屬片沖切卷圓制成，其結(jié)構(gòu)形狀為燈籠形，由上、下端部和中部組成。其上、下端部為鋸齒形環(huán)或平環(huán)；中部為球形，開(kāi)有10～20個(gè)窗孔，開(kāi)孔率大于50％；開(kāi)窗部分的金屬片沖成窄條，向內(nèi)彎曲成弧狀。經(jīng)冷模試驗(yàn)測(cè)出這種填料有較大的氣流通量，較低的壓降，較高的傳質(zhì)效率和較低的金屬用量，并能防止發(fā)生填料相互“咬緊”的現(xiàn)象，是一種性能比較優(yōu)良的傳熱傳質(zhì)新型填料。
文檔編號(hào)B01J19/30GK2192375SQ94214640
公開(kāi)日1995年3月22日 申請(qǐng)日期1994年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月20日
發(fā)明者潘國(guó)昌, 楊伯極, 郭慶豐, 方怡中 申請(qǐng)人:中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院, 清華大學(xué)