專利名稱：一種多階梯環(huán)散裝填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多階梯環(huán)散裝填料，屬煉油、石化、化工、輕工以及環(huán)保工業(yè)的氣液、液液傳質(zhì)分離設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。它是上述工業(yè)中的精餾、吸收、萃取塔中的主要部件。

背景技術(shù)：
在煉油、石化、化工、輕工以及環(huán)保工業(yè)的氣液、液液傳質(zhì)分離設(shè)備領(lǐng)域，填料是精餾、吸收、萃取塔中的主要部件，它一般可以分為兩大類規(guī)整填料與散裝(顆粒)填料，規(guī)整填料一般用于減壓操作的塔中，而散裝(顆粒)填料多用于常壓與加壓操作的塔中，由于它加工制造較簡(jiǎn)單，安裝方便，便于清洗，因而應(yīng)用廣泛。
目前我國工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的散裝填料為環(huán)狀填料或者鞍環(huán)填料，環(huán)狀填料的生產(chǎn)能力大，鞍環(huán)填料的液體分布性能好且生產(chǎn)能大。目前，工業(yè)中廣泛應(yīng)用的有鮑爾環(huán)，環(huán)矩鞍等。但由于這些填料的構(gòu)型所限，其加工工序較為復(fù)雜，一般至少需要三道或者三道以上工序才能成型；且其總體的比表面較小，噴淋點(diǎn)不多，生產(chǎn)能力與傳質(zhì)效率仍受到一定限制。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種多階梯環(huán)散裝填料，改變已有散裝填料的結(jié)構(gòu)，使其既能適合精餾吸收等氣液接觸過程，又能應(yīng)用于萃取等液液接觸傳質(zhì)過程，并簡(jiǎn)化填料的加工工序、提高填料的綜合性能使得該散裝填料由兩道甚至一道工序加工完成；提高填料的生產(chǎn)能力，即提高其泛點(diǎn)氣速；提高填料的傳質(zhì)效率，即降低其傳質(zhì)單元高度；減小填料的流體阻力，即減小每個(gè)傳質(zhì)單元的壓降；減小填料的材料消耗，即在保持填料剛度的前提下減小板材的厚度。
本發(fā)明提出的多階梯環(huán)散裝填料，填料兩翼為兩個(gè)對(duì)稱的連接邊(1)，連接邊(1)為折邊形，連接邊(1)從兩邊聯(lián)結(jié)第一階梯(23)、第二階梯(24)、第三階梯(25)和第四階梯(26)，第一階梯(23)、第二階梯(24)、第三階梯(25)和第四階梯(26)相互平行，構(gòu)成四層階梯；所述的第一階梯(23)由外弧(2)的一半、內(nèi)弧(3)、外弧(4)、內(nèi)弧(5)、外弧(6)、內(nèi)弧(7)、外弧(8)的一半組成；所述的第二階梯(24)由過渡外弧(14)、直線段(15)、直線段(17)、過渡外弧(18)組成；所述的第三階梯(25)由過渡外弧(20)、直線段(19)、直線段(21)、過渡外弧(22)組成；所述的第四階梯(26)由外弧(8)的一半、內(nèi)弧(9)、外弧(10)、內(nèi)弧(11)、外弧(12)、內(nèi)弧(13)、外弧(2)組成；第二階梯(24)和第三階梯(25)各伸至填料環(huán)的中央部分，第二階梯和第三階梯通過連接片(16)相互聯(lián)結(jié)，形成X形結(jié)構(gòu)，支撐于環(huán)體中央。
本發(fā)明提出的多階梯環(huán)散裝填料，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 1、本發(fā)明填料的直徑高度比為2.1—3.75，裝填時(shí)填料趨于水平放置，因此迎風(fēng)面小，阻力小，通量大； 2、本發(fā)明的散裝填料采用中心支撐結(jié)構(gòu)，剛度較好； 3、本發(fā)明較環(huán)形填料比表面積大，填料內(nèi)外表面充分敞開，內(nèi)部筋片均勻分割環(huán)內(nèi)空間，且本發(fā)明較環(huán)形填料的噴淋點(diǎn)多，液體分散效果好，有利于傳質(zhì)； 4、本發(fā)明的填料無翻邊，以防止液液萃取時(shí)液滴凝聚，有利于液液傳質(zhì)； 5、本發(fā)明的填料易于加工，一次成型，而一般環(huán)形填料需要多次壓模。
本發(fā)明的多階梯環(huán)散裝填料，具有傳質(zhì)性能優(yōu)異、阻力較小、生產(chǎn)能力較大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度較高、加工容易等優(yōu)點(diǎn)，用于精餾、吸收、萃取等過程代替鮑爾環(huán)、傳統(tǒng)階梯環(huán)和環(huán)矩鞍等填料，能大大提高工業(yè)中精餾塔、吸收塔、洗滌塔和萃取塔的生產(chǎn)能力和傳質(zhì)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，并提高過程的效能。



圖1為本發(fā)明提出的多階梯環(huán)填料的正視圖。
圖2為圖1的A向視圖。
圖3為本發(fā)明多階梯環(huán)填料的軸側(cè)圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中每米填料的壓降圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中每傳質(zhì)單元高度上的填料壓降圖。
圖1～圖3中，1是連接邊，2是外弧，3是內(nèi)弧，4是外弧，5是內(nèi)弧，6是外弧，7是內(nèi)弧，8是外弧，9是內(nèi)弧，10是外弧，11是內(nèi)弧，12是外弧，13是內(nèi)弧，14是過渡外弧，15是直線段，16是連接片，17是直線段，18是過渡外弧，19是直線段，20是過渡外弧，21是直線段，22是過渡外弧，23是第一階梯，24是第二階梯，25是第三階梯，26是第四階梯。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的多階梯環(huán)散裝填料，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2和圖3所示，填料兩翼為兩個(gè)對(duì)稱的連接邊(1)，連接邊(1)為折邊形，連接邊(1)從兩邊聯(lián)結(jié)第一階梯(23)、第二階梯(24)、第三階梯(25)和第四階梯(26)，第一階梯(23)、第二階梯(24)、第三階梯(25)和第四階梯(26)相互平行，構(gòu)成四層階梯；所述的第一階梯(23)由外弧(2)的一半、內(nèi)弧(3)、外弧(4)、內(nèi)弧(5)、外弧(6)、內(nèi)弧(7)、外弧(8)的一半組成；所述的第二階梯(24)由過渡外弧(14)、直線段(15)、直線段(17)、過渡外弧(18)組成；所述的第三階梯(25)由過渡外弧(20)、直線段(19)、直線段(21)、過渡外弧(22)組成；所述的第四階梯(26)由外弧(8)的一半、內(nèi)弧(9)、外弧(10)、內(nèi)弧(11)、外弧(12)、內(nèi)弧(13)、外弧(2)組成；第二階梯(24)和第三階梯(25)各伸至填料環(huán)的中央部分，第二階梯和第三階梯通過連接片(16)相互聯(lián)結(jié)，形成X形結(jié)構(gòu)，支撐于環(huán)體中央。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的多階梯環(huán)散裝填料，從正面看去為由多個(gè)鞍形組成的環(huán)狀，其上半環(huán)與下半環(huán)不在一平面上，環(huán)內(nèi)有四條筋片交匯于中心區(qū)，其端點(diǎn)聯(lián)結(jié)在上下半環(huán)的腰部，如圖1所示。側(cè)面看去填料成四層階梯，第一、第二層階梯與第三、第四層階梯對(duì)稱于填料的中心。其中第一、四層階梯由四個(gè)外弧形和三個(gè)內(nèi)弧形組成，外弧形和內(nèi)弧形交錯(cuò)排列；第二、三層階梯的外端與第一、四層階梯的中部相連，內(nèi)端彎向填料的中心，在環(huán)中央相連。填料的弧形邊既增加了填料本身的剛度，又能增大填料的比表面積和噴淋點(diǎn)，以提高生產(chǎn)能力和傳質(zhì)效率。填料中間的連接片使第二、第三階梯相互聯(lián)結(jié)，支撐于環(huán)體中央，均勻分割環(huán)中面積，使氣液可均勻分布。
本發(fā)明的實(shí)施例中，填料的直徑和高度尺寸為 實(shí)施例一填料直徑75mm，填料高度20mm，徑高比3.75； 實(shí)施例二填料直徑50mm，填料高度18mm，徑高比2.8； 實(shí)施例三填料直徑38mm，填料高度13mm，徑高比2.9； 實(shí)施例四填料直徑25mm，填料高度12mm，徑高比2.1。
本發(fā)明的的散裝填料在Φ600mm試驗(yàn)設(shè)備中測(cè)定了性能，并在相同條件下與鮑爾環(huán)、環(huán)矩鞍等填料進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如下 表1.幾何參數(shù) 圖4和圖5給出了塔內(nèi)噴淋密度為12m3/(h*m2)時(shí)的壓降壓降的比較，其中圖4為每米的填料的壓降，圖5為每傳質(zhì)單元高度上填料的壓降。
表2.本發(fā)明階梯環(huán)的泛點(diǎn)氣速Uf，m/s

本發(fā)明階梯環(huán)的傳質(zhì)性能 用空氣-氧氣-水體系作氧解析實(shí)驗(yàn)，得出填料傳質(zhì)單元高度H(25°C)與液體噴淋密度L、空塔氣速V的關(guān)系，并與鮑爾環(huán)、環(huán)矩鞍填料進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如下 表3.本發(fā)明階梯環(huán)的傳質(zhì)單元高度H，m。

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析 由圖4可見，本發(fā)明的多階梯環(huán)每米填料壓降大大低于鮑爾環(huán)，略低于環(huán)矩鞍； 由圖5可見，本發(fā)明多階梯環(huán)每個(gè)傳質(zhì)單元的壓降大大低于鮑爾環(huán)和環(huán)矩鞍，即完成同等分離要求，本發(fā)明所需能耗最低； 由表2可見，本發(fā)明多階梯環(huán)的泛點(diǎn)氣速大大高于鮑爾環(huán)而和環(huán)矩鞍填料基本持平，說明本發(fā)明的填料有較高的生產(chǎn)能力； 由表3可見，本發(fā)明的多階梯環(huán)的傳質(zhì)單元高度大大低于鮑爾環(huán)和環(huán)矩鞍填料，說明本發(fā)明的填料具有最佳的傳質(zhì)性能。
綜上所述，本發(fā)明的新階梯環(huán)散裝填料，具有傳質(zhì)性能優(yōu)異、阻力較小、生產(chǎn)能力較大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械強(qiáng)度較高、加工容易等優(yōu)點(diǎn)，用于精餾、吸收、萃取等過程代替鮑爾環(huán)、傳統(tǒng)階梯環(huán)和環(huán)矩鞍等填料，將大大提高過程之效能，取得重大經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種多階梯環(huán)散裝填料，其特征在于填料兩翼為兩個(gè)對(duì)稱的連接邊(1)，連接邊(1)為折邊形，連接邊(1)從兩邊聯(lián)結(jié)第一階梯(23)、第二階梯(24)、第三階梯(25)和第四階梯(26)，第一階梯(23)、第二階梯(24)、第三階梯(25)和第四階梯(26)相互平行，構(gòu)成四層階梯；所述的第一階梯(23)由外弧(2)的一半、內(nèi)弧(3)、外弧(4)、內(nèi)弧(5)、外弧(6)、內(nèi)弧(7)、外弧(8)的一半組成；所述的第二階梯(24)由過渡外弧(14)、直線段(15)、直線段(17)、過渡外弧(18)組成；所述的第三階梯(25)由過渡外弧(20)、直線段(19)、直線段(21)、過渡外弧(22)組成；所述的第四階梯(26)由外弧(8)的一半、內(nèi)弧(9)、外弧(10)、內(nèi)弧(11)、外弧(12)、內(nèi)弧(13)、外弧(2)組成；第二階梯(24)和第三階梯(25)各伸至填料環(huán)的中央部分，第二階梯和第三階梯通過連接片(16)相互聯(lián)結(jié)，形成X形結(jié)構(gòu)，支撐于環(huán)體中央。
2.如權(quán)利要求1所述的散裝填料，其特征在于填料直徑D為25—75毫米，填料高度H為10—25毫米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多階梯環(huán)散裝填料，屬煉油、石化、化工、輕工以及環(huán)保工業(yè)的氣液、液液傳質(zhì)分離設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。填料兩翼為兩個(gè)對(duì)稱的連接邊，連接邊為折邊形，連接邊從兩邊聯(lián)結(jié)相互平行的第一階梯、第二階梯、第三階梯和第四階梯，構(gòu)成四層階梯。第二階梯和第三階梯各伸至填料環(huán)的中央部分，第二階梯和第三階梯通過連接片相互聯(lián)結(jié)，形成X形結(jié)構(gòu)，支撐于環(huán)體中央。本發(fā)明多階梯環(huán)散裝填料的優(yōu)點(diǎn)是裝填時(shí)填料趨于水平放置，因此迎風(fēng)面小，阻力小，通量大；采用中心支撐結(jié)構(gòu)，剛度較好；比表面積大，噴淋點(diǎn)多，液體分散效果好，有利于傳質(zhì)；易于加工。用于精餾、吸收、萃取等過程，大大提高了精餾塔、吸收塔、洗滌塔和萃取塔的生產(chǎn)能力和傳質(zhì)效率。
文檔編號(hào)B01J19/30GK101367032SQ20081011936
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者潘國昌, 楊東祥 申請(qǐng)人:北京澤華化學(xué)工程有限公司