用于流體接觸柱的高性能規(guī)整填料的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于流體接觸柱的高性能規(guī)整填料
[0001]本發(fā)明涉及流體接觸設(shè)備的領(lǐng)域。
[0002]接觸柱的用途是提供流體之間的接觸以便在流體之間達(dá)到材料或熱量的轉(zhuǎn)移。該類(lèi)型的流體接觸設(shè)備廣泛地用來(lái)實(shí)施蒸餾、精餾、吸收、熱交換、萃取、化學(xué)反應(yīng)操作等。
[0003]接觸柱通常由設(shè)置有促進(jìn)流體之間交換的內(nèi)部接觸元件的圓柱形封閉物組成。在圓柱內(nèi)，流體可在同向流或反向流中循環(huán)。一般地，該圓柱允許在上升的氣相和下降的液相之間提供緊密的接觸。增大流體之間接觸表面的接觸元件可以是盤(pán)子、規(guī)整填料，即，好幾個(gè)單一的元件并置，以有序的方式布置，例如，波紋板片，或隨機(jī)的填料，即，單一元件的雜亂無(wú)章地堆疊，例如，環(huán)、螺旋形物。
[0004]規(guī)整填料可由折疊板片組成，它們以有組織的方式布置排列成大塊，例如，如文獻(xiàn)US-3, 679，537和US-4，296，050中所描述的。新一代隨機(jī)填料通常由金屬元件組成，金屬元件設(shè)置有打孔和帶有復(fù)雜形狀的弧形部分。
[0005]規(guī)整填料提供這樣的優(yōu)點(diǎn):對(duì)給定的代表性直徑(通常是通道的水力直徑)提供大的幾何面積，然而，有效面積小于或接近于其幾何面積。相對(duì)于其有特征的尺寸，對(duì)抗的隨機(jī)填料提供頗為低的幾何面積值，但它們可具有大于其幾何大面積有效傳輸面積。
[0006]專(zhuān)利申請(qǐng)US-2010/0，213，625描述了組合規(guī)整填料的優(yōu)點(diǎn)和隨機(jī)填料優(yōu)點(diǎn)的填料。如此的規(guī)整填料設(shè)計(jì)成呈現(xiàn)隨機(jī)填料之特性，該隨機(jī)填料特別誘發(fā)與填料表面的液體脫離，并允許形成基本上大于其幾何面積的有效面積。該填料(圖1)由堆疊的包括波紋的板(圖2、3A和3B)組成，每個(gè)板內(nèi)接在兩個(gè)平行平面之間，所述平面之間的距離在5到50mm之間的范圍內(nèi)。波紋形成了一系列正向邊緣(通道的頂部，CA2)和負(fù)向邊緣(通道的中空部，CAl)，它們包括內(nèi)接在所述兩個(gè)平行平面之間的翅片。通過(guò)切割和變形條帶B，形成翅片。在條帶B中切割出凹口 Cl和C2。凹口 Cl和C2形成相對(duì)于通道主方向的角度90°。條帶B在端部El和E2處保持固定到板上。條帶B變形而遵循相對(duì)于中間平面P基本上關(guān)于其初始形狀對(duì)稱(chēng)的三角形。條帶B的寬度L近似地等于沿著通道的兩個(gè)毗鄰的條帶之間距離(在I到15mm之間)。板邊緣的方向D形成相對(duì)于鄰近板邊緣的方向D’的非零角度。兩個(gè)毗鄰板的位置是這樣:兩個(gè)板中每個(gè)板的邊緣的主方向夾角在從60°至90°的范圍內(nèi)。
[0007]圖4和圖5分別示出了兩個(gè)毗鄰板之間的兩種可能的接觸。當(dāng)接觸出現(xiàn)在板正向邊緣和鄰近板負(fù)向邊緣之間時(shí)，則兩個(gè)板之間的接觸被稱(chēng)作為良好的。在圖4中，兩個(gè)無(wú)開(kāi)口的區(qū)域之間有一種匹配且板之間有良好的接觸，這樣，不存在互相貫通的風(fēng)險(xiǎn)。在圖5中，一方面無(wú)開(kāi)口的區(qū)域(下部板)和另一方面設(shè)置有開(kāi)口的區(qū)域(上部板)之間有一種匹配；因此在板之間沒(méi)有良好的接觸，于是，它們可互相貫通，因此，對(duì)于與工業(yè)生產(chǎn)相容的實(shí)施例，不可能有滿意的設(shè)置。
[0008]差接觸的可能性圖示在圖6中。該圖對(duì)應(yīng)于兩個(gè)重迭板的二維圖?？梢灾赋龅氖?，盡管有些區(qū)域有良好的接觸(虛線圓)，但大多數(shù)是差的接觸(實(shí)線圓)。當(dāng)安裝工業(yè)用的填料塊時(shí)，組成塊體的許多板彼此緊緊地保持抵靠，沒(méi)有足夠的接觸點(diǎn)，導(dǎo)致不能符合于總的塊體厚度；存在有板雜亂布置的有害于流動(dòng)的區(qū)域，以及帶有太大間距的其它區(qū)域，有可能讓氣體或液體旁路。
[0009]為了保持填料特性，重要的是，提供板相對(duì)于彼此的良好安裝，S卩，無(wú)雜亂排列的安裝。
[0010]本發(fā)明的目的因此涉及到組合了規(guī)整填料的優(yōu)點(diǎn)和隨機(jī)填料的優(yōu)點(diǎn)的填料，諸如是文獻(xiàn)us-2010/0，213，625中所描述的填料，其中，通過(guò)一個(gè)通道和鄰近通道之間的翅片長(zhǎng)度差使得良好接觸數(shù)達(dá)到最大。
[0011]一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及流體接觸柱的規(guī)整填料，該柱對(duì)至少一個(gè)液相形成交換表面，該液相要與至少一個(gè)氣相發(fā)生緊密接觸，所述填料由包括波紋的矩形板堆疊組成，每個(gè)板內(nèi)接在兩個(gè)平行平面(LI ;L2)之間，所述波紋形成一系列包括翅片A的通道，翅片A內(nèi)接在所述兩個(gè)平行平面之間，所述翅片中的每個(gè)都由從一個(gè)所述板中切割出的至少一個(gè)條帶B組成，條帶的寬度L范圍在I到15mm之間，條帶B在至少一個(gè)側(cè)部(El ；E2)處保持固定到板上，條帶B變形而形成孔口，該孔口形成板表面上的不連續(xù)性，其中，板通道的方向D形成相對(duì)于鄰近板通道的方向D’的非零角度，且其中，通道翅片的長(zhǎng)度不同于鄰近通道的翅片長(zhǎng)度。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，通道翅片的長(zhǎng)度范圍可在I到15mm之間，相鄰?fù)ǖ赖某崞L(zhǎng)度可以較大，在2到50mm之間的范圍內(nèi)。
[0013]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)通道的所有翅片具有相同的長(zhǎng)度。
[0014]本發(fā)明還涉及流體接觸柱，其包括若干個(gè)帶有根據(jù)本發(fā)明的規(guī)整填料的塊體，其中，填料通道的所述方向定向成相對(duì)于柱軸線形成夾角，角度范圍在10°至75°之間，其中，所述塊體之一的規(guī)整填料的中間平面形成相對(duì)于鄰近塊體的中間平面的夾角，角度范圍在20。至90。之間。
[0015]本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的接觸柱的應(yīng)用，用于氣體干燥、天然氣脫氧、煙氣脫碳、克勞斯尾氣處理或蒸餾。
[0016]參照附圖閱讀以下的描述，將會(huì)清楚本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0017]圖1示出了由包括翅片的堆疊波紋板組成的填料，
[0018]圖2示意地示出了顯示為不帶翅片的波紋板形式，
[0019]圖3A和3B示出了波紋板通道內(nèi)切割出的條帶，
[0020]圖4示出了兩個(gè)連續(xù)板之間良好接觸的情形，
[0021]圖5示出了兩個(gè)連續(xù)板之間差接觸的情形，
[0022]圖6示出了兩個(gè)連續(xù)板之間差接觸和良好接觸的可能性，
[0023]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的填料板的三維圖，
[0024]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的板的俯視圖，長(zhǎng)開(kāi)口位于頂上(粗線的正向邊緣)和短的開(kāi)口位于中空體中(細(xì)線的負(fù)向邊緣)，以及
[0025]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)填料板的俯視圖，一個(gè)板在另一個(gè)板之上，突出顯示了良好接觸(由圓圈包圍的區(qū)域)。
[0026]圖2、3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明形成規(guī)整填料基礎(chǔ)的矩形的波紋板片或板。波紋由兩個(gè)相當(dāng)靠近的平行平面LI和L2限定。LI和L2之間的距離h可在5mm到50mm之間的范圍內(nèi)。中間平面P將LI和L2之間的空間