專利名稱：篩孔網(wǎng)板波紋填料片及規(guī)整填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于填料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種篩孔網(wǎng)板波紋填料片及規(guī)整填料。
背景技術(shù)：
規(guī)整填料從20世紀70年代提出以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已在石油化工、化肥工業(yè)、 天然氣凈化、空氣分離等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。目前比較典型的規(guī)整填料為金屬板波紋規(guī)整 填料，當(dāng)這種填料用于精餾或吸收等氣液傳質(zhì)操作時，填料內(nèi)氣液兩相一般為逆流接觸傳質(zhì) 或傳熱，液相沿著填料表面呈膜狀向下流動，液膜在流動時， 一面為氣液接觸面，另一面為 液固接觸面，氣液接觸面為傳質(zhì)面，液固接觸面為非傳質(zhì)面，與固體填料表面接觸的液體其 流動一般為層流流動，而層流底層的存在會影響液膜的流動狀態(tài)，進而影響氣液傳質(zhì)效率。 此外，由于板波紋填料內(nèi)部氣流呈不對稱流動，在流通通道上交叉點處氣相之間的摩擦，使 壓降增大，操作費用提高。因此，如何通過提高規(guī)整填料的傳質(zhì)效率、同時減少氣相的流動 阻力，降低壓降，從而開發(fā)新型高效規(guī)整填料成為一個重要的研究方向。發(fā)明內(nèi)容本實驗室(化學(xué)工程國家重點實驗室精餾分離實驗室)研究發(fā)現(xiàn)，采用一定結(jié)構(gòu)的孔網(wǎng) 并控制液體的初始分布，自由下降的液體能夠以孔網(wǎng)為骨架形成穩(wěn)定的降膜流動結(jié)構(gòu)。上述 流動結(jié)構(gòu)下形成的液膜與規(guī)整填料片或濕壁塔的塔壁表面降膜流動所形成的液膜有很大區(qū) 別后者只有一個氣液接觸面，液膜的另一面為液固接觸面，可稱之為單面?zhèn)髻|(zhì)液膜；而孔 網(wǎng)降膜流動時網(wǎng)孔處的液膜，兩面均為氣液接觸面，因此可稱為雙面?zhèn)髻|(zhì)液膜。雙面?zhèn)髻|(zhì)液 膜可以有效增加填料表面利用率，加劇氣液界面湍動程度，提高傳質(zhì)效果。另外，由于采用 網(wǎng)孔篩板制造填料，通過設(shè)計一定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔，改變填料片的開孔率，可以有效降低氣相壓 降，提高通量。因此利用網(wǎng)孔降膜流動的優(yōu)勢，以及網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)降低壓降的優(yōu)勢，可以開發(fā)出 大通量、低壓降的新型高效規(guī)整填料塔。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案加以實現(xiàn)-本發(fā)明的篩孔網(wǎng)板波紋填料片，篩孔網(wǎng)板板厚為0.8 5rnm，高度為30 300隱，上端及 下端區(qū)域開孔率為40% 95%，上端區(qū)域高度為10 40ram，下端區(qū)域高度為10 40誦，中部 主區(qū)域開孔率為10% 60%;篩孔網(wǎng)板加工成的波紋板片，波紋峰高為lmm 100mra，兩波紋夾角為15 ° 75 °，波紋間距為1 100鵬。篩孔網(wǎng)板波紋填料片組成的篩孔網(wǎng)板規(guī)整填料，是多個篩孔波紋板片組成的填料盤，其高度為20mra 300mra。該填料的填料片由開孔率不均勻分布的篩孔網(wǎng)板加工而成，該篩孔網(wǎng)板中部區(qū)域開孔率 較低，上端及下端開孔率較高，將該篩孔網(wǎng)板加工為波紋填料片，多片填料片組裝為填料盤， 多盤填料盤組裝為填料。該填料由于基本材料由篩孔網(wǎng)板加工而成，因此能有效降低壓降， 另外盤與盤之間由于有較高的孔隙率可以進一步降低壓降。上述篩孔網(wǎng)板加工成的波紋板片，可沿孔的邊長，對角線或直徑方向延壓波紋上述的篩孔網(wǎng)板材料是不銹鋼、碳鋼、鋁合金、塑料或者陶瓷。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用篩孔板網(wǎng)材料加工而成，其氣體通道較普通板波紋填料更為通 透，因而比普通波紋板填料壓降低。由于兩盤填料之間的區(qū)域開孔率較高，能進一步降低壓 降，并有效的減少壁流的產(chǎn)生。由于網(wǎng)孔的存在使得液膜的湍動加強且在液膜兩側(cè)同時與氣 相接觸，氣相流體在填料內(nèi)部折返往復(fù)，使得氣液傳質(zhì)速率較大提高，從而能夠有效提高氣 液傳質(zhì)效率。本發(fā)明提供的篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料，該填料具有大通量、低壓降、高傳質(zhì)效 率，高材料利用率，加工方便，對流體流動的阻力小等優(yōu)點。


圖l:本發(fā)明的篩孔網(wǎng)板波紋填料片示意圖。 圖2:本發(fā)明的規(guī)整填料示意圖。具體實例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明把不銹鋼板制成篩孔網(wǎng)板，上下兩側(cè)為開 孔率較高的大孔l，中間部分為均勻分布小孔2;然后將篩孔網(wǎng)板壓制成頂角為90° 、波紋傾角為45°的篩孔波紋板，如圖1所示。將多片篩孔波紋板按照相鄰?fù)ǖ婪较蚪诲e呈90。進 行點焊連接，組裝成填料盤，如圖2所示。上述篩孔波紋板厚為0.8mm，其中J:下兩側(cè)各3排直徑為4mm的大孔l，中間部分為均勻 分布的44排直徑2咖的小孔2，篩孔板通道的峰高為6. lmm。圓柱形填料盤直徑為150ram， 高為150im，是由16片長短不一的篩孔波紋板點焊組裝而成。在天津大學(xué)精餾實驗裝置上，進行了篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料的傳質(zhì)性能測試，具體操作 如下將6盤篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料盤以相鄰篩板排布方向垂直的方式裝入精餾塔，實驗過 程為全回流操作。操作穩(wěn)定時，液相流體從冷凝器沿回流管經(jīng)由分布器均勻落到篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料盤上，沿通道向斜下方流動，并在篩孔波紋板片的圓孔形成雙面?zhèn)髻|(zhì)的液膜。氣 相流體在篩孔波紋板的空隙當(dāng)中折返往復(fù)曲折上升，在與波紋板片上的液膜進行單側(cè)傳質(zhì)的 同時，也在圓孔形液膜的兩側(cè)同時進行著兩相間的氣液傳質(zhì)。相鄰填料盤的交接處，由于開 孔率較高使得填料盤更加的通透，從而有效的降低了整塔的壓降；并且使得液相流體在交接 處阻力降低，更多的通過填料盤而不是導(dǎo)向塔壁，這樣也減少了壁流現(xiàn)象的產(chǎn)生。經(jīng)過填料 層的氣相流體繼續(xù)上升到達冷凝器，冷凝后流回回流管；經(jīng)過填料層的液相流體則直接回到 再沸器，加熱成蒸汽后上升以補充氣相流體的損耗。根據(jù)上面的實驗，我們對催化精餾填料塔在下述的數(shù)值范圍內(nèi)進行了試驗 篩孔網(wǎng)板板厚0.8 5mm，高度30 300mm，開孔為圓形、方形、三角形和菱形，上端 及下端區(qū)域開孔率40% 95%，上端區(qū)域高度10 40mm，下端區(qū)域高度10 40mm，中部 主區(qū)域開孔率10% 60%。篩孔網(wǎng)板加工成的波紋板片，縱剖面波紋形狀是波浪形和三角形， 波紋峰高為lmm 100mm，兩波紋夾角為15 ° 75 ° 。多個篩孔波紋板片組成的填料盤， 高度為20mm 300mm。從實驗可以看出這種篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料比普通的板波紋填料在壓降方面降低了 25%左右；在同樣的操作條件下普通波紋板的理論板數(shù)為4/m，而篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料則提 高到6.5/m，大大提高了傳質(zhì)效率；并且篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料的操作彈性較普通波紋板大， 操作范圍較寬。本發(fā)明提出的篩孔網(wǎng)板波紋填料片及規(guī)整填料，已通過實施例進行了描述，相關(guān)技術(shù)人 員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的制作方法進行改動或適當(dāng)變更與 組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1. 一種篩孔網(wǎng)板波紋填料片，其特征是篩孔網(wǎng)板板厚為0.8～5mm，高度為30～300mm，上端及下端區(qū)域開孔率為40％～95％，上端區(qū)域高度為10～40mm，下端區(qū)域高度為10～40mm，中部主區(qū)域開孔率為10％～60％；篩孔網(wǎng)板加工成的波紋板片，波紋峰高為1mm～100mm，兩波紋夾角為15°～75°，波紋間距為1～100mm。
2. 如權(quán)利要求1所述的篩孔網(wǎng)板波紋填料片，其特征是所述的開孔為圓形、方形、三角形 或菱形。
3. 如權(quán)利要求1所述的篩孔網(wǎng)板波紋填料片，其特征是所述的縱剖面波紋形狀是波浪形或三角形。
4. 如權(quán)利要求1所述的篩孔網(wǎng)板波紋填料片，其特征是所述的篩孔網(wǎng)板材料是不銹鋼、碳 鋼、鋁合金、塑料或者陶瓷。
5. 由權(quán)利要求1所述的篩孔網(wǎng)板波紋填料片組成的篩孔網(wǎng)板規(guī)整填料，其特征是多個篩孔 波紋板片組成的填料盤，其高度為20誦 300mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種篩孔網(wǎng)板波紋填料片及規(guī)整填料。篩孔網(wǎng)板板厚為0.8～5mm，高度為30～300mm，上端及下端區(qū)域開孔率為40％～95％，上端區(qū)域高度為10～40mm，下端區(qū)域高度為10～40mm，中部主區(qū)域開孔率為10％～60％；篩孔網(wǎng)板加工成的波紋板片，波紋峰高為1mm～100mm，兩波紋夾角為15°～75°，波紋間距為1～100mm。篩孔網(wǎng)板波紋填料片組成的篩孔網(wǎng)板規(guī)整填料，是多個篩孔波紋板片組成的填料盤，其高度為20mm～300mm。本發(fā)明提供的篩孔網(wǎng)板波紋規(guī)整填料，該填料具有大通量、低壓降、高傳質(zhì)效率，高材料利用率，加工方便，對流體流動的阻力小等優(yōu)點。
文檔編號B01J19/32GK101269314SQ20081005297
公開日2008年9月24日 申請日期2008年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月4日
發(fā)明者劉春江, 曾愛武, 羅祎青, 袁希鋼, 濤 陳 申請人:天津大學(xué)