專利名稱：開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片及填料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液膜導(dǎo)流規(guī)整填料，屬于氣液傳質(zhì)分離裝置的填料技術(shù)創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
規(guī)整填料從20世紀(jì)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)整填料多為金屬板 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(shí)，填料內(nèi)氣液兩相一般為逆 流接觸傳質(zhì)或傳熱，液相沿填料表面呈膜狀向下流動(dòng)，液膜在流動(dòng)時(shí)，大部分液體均沿填 料片的波谷流動(dòng)，即填料表面波谷的液膜較厚而波峰及其它表面的液膜覆蓋較差，而且當(dāng) 填料對(duì)液體的潤(rùn)濕性能較差時(shí)，部分填料表面可能無液體覆蓋，降低了氣液傳質(zhì)面積，造 成傳質(zhì)效果較差。另外當(dāng)液膜沿填料表面流動(dòng)時(shí)， 一般為層流流動(dòng)，而層流狀態(tài)的液膜其 表面更新較差，進(jìn)而影響氣液傳質(zhì)效率。因此，如何通過改變液膜的微觀流動(dòng)狀態(tài)提高規(guī) 整填料的傳質(zhì)效率，從而開發(fā)新型高效規(guī)整填料成為一個(gè)重要的研究方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液膜導(dǎo)流規(guī)整填料，使得填料表面液膜的分布更為均勻， 而且液膜在填料片的兩側(cè)表面交替流動(dòng)，增強(qiáng)液膜的湍動(dòng)作用，提高有效傳質(zhì)面積的同時(shí) 提高氣液傳質(zhì)速率，另外該規(guī)整填料具有壓降低，處理量大，分離效率高的特點(diǎn)。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)-
本發(fā)明的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片，是在波紋填料片的波峰和波谷出開設(shè)導(dǎo)流窗口，導(dǎo) 流窗口的方向與波峰和波谷的方向相對(duì)；相鄰波峰與波谷的導(dǎo)流窗體在豎直方向上交錯(cuò)分 布，相鄰波峰的導(dǎo)流窗口依相同的斜率位于同一直線上，相鄰波谷的導(dǎo)流窗口依相同的斜 率位于同一直線上。
所述的導(dǎo)流窗口水平方向的窗口寬度為l國(guó) 50誦，豎直方向的窗口高度為4腦 40mra。
所述的相鄰的波峰與波谷的導(dǎo)流窗體之間間距為5mm 50mra。
所述的導(dǎo)流窗口是在垂直于波峰與波谷位置切口，導(dǎo)流窗口的開口均向上，呈倒金字
塔形狀。
所述的規(guī)整填料片為不銹鋼、碳鋼、陶瓷或塑料的一種。
本發(fā)明的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片組成的規(guī)整填料，規(guī)整填料由10 100片開窗導(dǎo)流式 填料片組合的圓柱體。
所述的規(guī)整填料中相鄰填料片之間波峰的方向于填料塔的軸線對(duì)稱。 所述的規(guī)整填的料波紋方向與填料塔軸線呈15。 75°夾角。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)沿波谷向下流動(dòng)的液膜流經(jīng)開窗部位時(shí)，液膜的流動(dòng)發(fā)生變化， 即原先在波谷處的流體經(jīng)過導(dǎo)流窗的導(dǎo)流作用流向填料片另一側(cè)表面的波峰部位，從而有 效增加氣液傳質(zhì)面積；另外當(dāng)液體流過導(dǎo)流窗時(shí)，原先在層流底層的液體變?yōu)橐耗け砻娴?液體，有效促進(jìn)了液膜的更新和湍動(dòng)，提高了氣液傳質(zhì)速率；第三，在導(dǎo)流窗的作用下， 氣相的徑向混合更為充分，氣液兩相流體的混合更為均勻，進(jìn)一步提高傳質(zhì)效率。同時(shí)， 該填料制作簡(jiǎn)單，裝卸方便。


圖l開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片的主視圖； 圖2開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片的左視圖； 圖3開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片的右視圖； 圖4開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片的俯視圖； 圖5開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料的組裝示意圖。
具體實(shí)例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明如圖1所示，
開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片的相鄰的波峰與波谷的導(dǎo)流窗口1間隔一定的距離交錯(cuò)分布。 圖2和圖3分別為開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料的右視圖和左視圖，波峰與波谷上的導(dǎo)流窗體1各 自在一水平線上。從俯視4可以看出導(dǎo)流窗體1的在波峰與波谷上的開口方向。圖5 是單個(gè)填料片的結(jié)構(gòu)示意圖，波谷3與波峰4上反向沖壓成的導(dǎo)流窗口交替排列，其中導(dǎo) 流窗口2是位于波峰上的。圖6為開窗導(dǎo)流規(guī)整填料的組裝示意圖，相鄰填料片之間波峰 的方向關(guān)于填料塔的軸線對(duì)稱。
上述的開窗導(dǎo)流式填料片是在波紋填料片的波峰和波谷出開設(shè)導(dǎo)流窗口，導(dǎo)流窗口的 方向與波峰和波谷的方向相對(duì)。波紋的波紋方向與填料塔的軸向方向呈45°夾角，相鄰填
料片之間波紋的方向互相垂直，填料片的峰高為6.6mm;開窗窗口呈傾斜倒金字塔形，倒 金字塔形窗口水平方向的高度為5mm，倒金字塔形窗口的"塔頂"到窗口底邊的距離為22mra; 波峰與波谷上相鄰開窗窗口沿波紋板通道方向的距離為22,。
上述開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料盤為圓柱體結(jié)構(gòu)，每盤填料高度為120隨，直徑為145mm; 開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料盤是由開窗導(dǎo)流式填料片組成，每盤約有22片；
在天津大學(xué)熱模精餾塔實(shí)驗(yàn)裝置上，進(jìn)行了開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料的傳質(zhì)性能測(cè)定，并 與生產(chǎn)中常用的板波紋填料進(jìn)行對(duì)比。具體操作如下液體由于重力的原因，從塔底進(jìn)入 再沸器一_壓差式換熱器，在此與導(dǎo)熱油進(jìn)行熱量的交換。液體吸收足夠的熱量變成氣體， 通過導(dǎo)氣管進(jìn)入塔體內(nèi)部，沿塔壁上升。氣體經(jīng)過氣體分布器后進(jìn)入開窗導(dǎo)流式填料層內(nèi) 部，與下降的液體接觸。氣體沿波紋方向折回上升，與下降的液體在波紋孔道內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量 與熱量的交換； 一部分氣體通過窗口的導(dǎo)向作用，徑向震蕩，與后續(xù)上升的氣體充分混合 使得氣相分布均勻，液相亦如此進(jìn)行徑向震蕩曲折下降。由于開窗導(dǎo)流式填料盤的徑向?qū)?流作用，改善了氣液兩相在塔體內(nèi)的整體分布狀況，使得氣液兩相在填料內(nèi)部接觸時(shí)一面 進(jìn)行質(zhì)量與熱量的交換一面在各自相態(tài)中進(jìn)行濃度的重新分布。導(dǎo)流窗體的設(shè)計(jì)使得填料 盤內(nèi)部空隙大小均勻，氣液兩相在填料層內(nèi)不易發(fā)生堵塞。氣液兩相穿過填料層后，氣體 繼續(xù)上升經(jīng)由塔頂冷凝器變成液體返回降液管，經(jīng)過液體分布器進(jìn)入填料層循環(huán)傳質(zhì)。液 體則進(jìn)入塔釜，由重力作用進(jìn)入塔底再沸器循環(huán)。
根據(jù)上面的試驗(yàn)，我們對(duì)開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料在下述的數(shù)值范圍內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn) 導(dǎo)流窗口垂直于波紋板通道方向的寬度為l腿 50mra，沿波紋板通道方向的高度為 4mm 400mm;相鄰的波峰與波谷的導(dǎo)流窗體之間沿波紋板通道方向的距距為5咖 500mm; 開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料盤由10 100片開窗導(dǎo)流式填料片組合制成；填料片的波紋方向與填 料塔軸線夾角15° 75° ;填料片材質(zhì)分別為不銹鋼、碳鋼、陶瓷和塑料。
實(shí)驗(yàn)表明，開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料與普通的波紋填料相比，在相同的操作條件下，壓降 和持液量略有下降，填料內(nèi)部潤(rùn)濕性能良好。開窗導(dǎo)流式填料與普通波紋板填料相比，傳 質(zhì)效率有很大的提高普通波紋板填料每米理論板數(shù)2. 5 3塊，而開窗導(dǎo)流式填料盤每 米理論板數(shù)4. 8 5. 5塊。
本發(fā)明提出的一種開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片及填料，已通過實(shí)施例進(jìn)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(duì)本文所述的制作方法進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng) 變更與組合，來實(shí)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(dòng)對(duì)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. 一種開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片，其特征是在波紋填料片的波峰和波谷出開設(shè)導(dǎo)流窗口，導(dǎo)流窗口的方向與波峰和波谷的方向相對(duì)；相鄰波峰與波谷的導(dǎo)流窗體在豎直方向上交錯(cuò)分布，相鄰波峰的導(dǎo)流窗口依相同的斜率位于同一直線上，相鄰波谷的導(dǎo)流窗口依相同的斜率位于同一直線上。
2. 如權(quán)利要求1所述的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片，其特征是所述的導(dǎo)流窗口水平方向的窗口 寬度為lmm 50mm，豎直方向的窗口高度為4mm 40腿。
3. 如權(quán)利要求1所述的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片，其特征是所述的相鄰的波峰與波谷的導(dǎo)流 窗體之間間距為5mra 50mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片，其特征是所述的導(dǎo)流窗口是在垂直于波峰 與波谷位置切口，導(dǎo)流窗口的開口均向上，呈倒金字塔形狀。
5. 如權(quán)利要求1所述的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片，其特征是所述的規(guī)整填料片為不銹鋼、碳鋼、 陶瓷或塑料的一種。
6. —種由權(quán)利要求1所述的開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片組成的規(guī)整填料，其特征是規(guī)整填料由 10 100片開窗導(dǎo)流式填料片組合的圓柱體。
7. 如權(quán)利要求6所述的規(guī)整填料填料，其特征是所述的規(guī)整填料中相鄰填料片之間波峰的 方向于填料塔的軸線對(duì)稱。
8. 如權(quán)利要求6所述的規(guī)整填料填料，其特征是所述的規(guī)整填的波紋方向與填料塔軸線呈 15° 75°夾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及開窗導(dǎo)流式規(guī)整填料片及填料，規(guī)整填料片是在波紋填料片的波峰和波谷出開設(shè)導(dǎo)流窗口，導(dǎo)流窗口的方向與波峰和波谷的方向相對(duì)；相鄰波峰與波谷的導(dǎo)流窗體在豎直方向上交錯(cuò)分布，相鄰波峰的導(dǎo)流窗口依相同的斜率位于同一直線上，相鄰波谷的導(dǎo)流窗口依相同的斜率位于同一直線上。規(guī)整填料由10～100片開窗導(dǎo)流式填料片組合的圓柱體。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)沿波谷向下流動(dòng)的液膜流經(jīng)開窗部位時(shí)，液膜的流動(dòng)發(fā)生變化，即原先在波谷處的流體經(jīng)過導(dǎo)流窗的導(dǎo)流作用流向填料片另一側(cè)表面的波峰部位，從而有效增加氣液傳質(zhì)面積；另外當(dāng)液體流過導(dǎo)流窗時(shí)，原先在層流底層的液體變?yōu)橐耗け砻娴囊后w，有效促進(jìn)了液膜的更新和湍動(dòng)，提高了氣液傳質(zhì)速率。
文檔編號(hào)B01J19/32GK101380562SQ20081015127
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者劉春江, 曾愛武, 羅祎青, 袁希鋼, 濤 陳, 峰 高 申請(qǐng)人:天津大學(xué)