專利名稱：一種強效無壁流規整填料的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及分離塔的填料，具體地說，是一種強效型無壁流波紋規整填料。
背景技術：
波紋規整填料是一種整砌結構的新型高效填料，它是由許多片波紋薄板反向垂直疊 在一起組成的盤狀填料，直徑略小于塔殼內徑。常規波紋規整填料的波紋與填料的軸向 中心線夾角一般為30°或45°，波紋呈反向靠疊，上下相鄰兩層塔盤錯開90。角反向堆疊。 傳統單層波紋填料的其結構緊湊，比表面積大，交錯排列有利于氣液接觸和液體的再分 布，因而具有較高的傳質效率。但是，在使用過程中也發現其存在許多不足之處，其中 影響最大的是其波紋通道呈單向傾斜直線形，容易使液體產生偏流和壁流，在小直徑塔 中使用時，尤為明顯。
目前，許多研究機構和生產企業提出了一些方法，以期解決或改善波紋規整填料使 用過程中遇到的壁流、溝流、偏流等問題。實用新型96231087.5最早認識到壁流的嚴重 性，并提出在規整填料周邊采用喇叭口帶狀環來收集壁流，再導入填料層；發明專利 01108264.X針對陶瓷填料提出用有一定彈性、同時耐溫耐蝕的聚四氟帶來作為壁流收集 分布環；實用新型03219284.3和200320106576.3所提出的結構與前面所述的96231087.5 解決方案如出一轍；200620152003.8提出的壁流收集設置在塔內的氣液分布器上面的塔 壁上，相當于每段填料的簡易收集分布器。以上種種措施是對填料層所產生壁流的一種 修正或者彌補，所收集和再導入填料層的液體會集中在壁流圈或者帶狀環內側環形區 域，而很難真正進入到填料的有效傳質區，因此無法從根本上解決壁流效應。本發明專 利是從填料內部結構考慮來解決壁流問題，同時提供一種優化的、有利于氣液充分混合 傳質的結構空間，提高填料的分離效率。
發明內容
本發明專利的目的，在于提供一種強效型無壁流波紋規整填料，以消除偏流、壁流 等現象，同時提高氣液接觸時間，從而提高填料的分離效率。
為達到上述目的，本發明是通過下述方案來實現的
一種強效型無壁流波紋規整填料，它主要由波紋絲網或波紋板片、帶箍或其它緊固 件組成，波紋絲網或波紋板片的波紋橫截面呈三角形或圓弧形，其上開有一定比例的圓 孔或剌孔等結構，其特征是每盤填料內波紋板片或波紋絲網的波紋通道不再是單一傾 斜的直線型通道，而是由N個短距離的波折通道按照反方向連接方式構成，組合成"折 線"形波紋通道，使液體通道整體以豎直向下的趨勢折流，波紋板片或波紋絲網與填料
軸向中心線夾角a為0~60°。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，所述的"折線"形波紋通道是由N個短距離的 波折通道按照反方向連接方式構成，波折通道數N為3 8，其中以4 6最優。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，所述的"折線"形波紋通道的單個波折通道與 水平面夾角|3為30~75°，以40~60°最佳。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，所述的"折線"形波紋通道的單個波折通道與 水平面夾角P可相等，也可不相等。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，所述的"折線"形波紋通道的各波折通道的長 度可以都相等，也可以各不相等；相鄰波折通道間可直接以折點過渡，也可以采用一小 段直線或圓弧過渡。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，不同填料盤上的波紋板片或波紋絲網與填料軸 向中心線的夾角a可以都相等，也可以各不相等。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，其相鄰兩層填料盤間可采用反向堆疊，也可采 用同向堆疊，優先采用反向堆疊。
上述的強效型無壁流波紋規整填料，所述的板波紋片上開有圓孔或刺孔；金屬絲網 波紋片可以開圓孔亦或不開孔。
上述的強效無壁流波紋規整填料的波紋片可用各種金屬絲網或金屬板片沖制成，也 可使用塑料或陶瓷材料制成。
本發明專利的實現較為容易，可采用金屬或非金屬薄板或絲網，先在其上沖制一定 量的圓孔或刺孔等其它細部結構后，再整體軋制出可帶有過渡段的"折線"形通道的波 紋，最后根據實際安裝對填料盤尺寸的要求，經切割后將相鄰兩塊波紋片按波紋反向交 叉進行排列，采用帶箍、金屬帶或金屬絲等緊固件將它們固定組裝成圓盤或塊狀體。
本發明專利與傳統的及改良的波紋規整填料的不同之處在于，每片波紋板片或波紋 絲網上的波紋通道呈"折線"形，其優點在于液體在填料盤上沿著"折線"形波紋通 道向下流動時，在一個波紋片內可反復多次改變流動方向，從而大大增加了流體的停留
時間，有利于氣液間的充分接觸并能增強流體橫向間的湍動混合，因而單位高度上的傳 質效率相對以往的波紋填料要高。同時，通道變得短小曲折，有利于流體的重新分布，
即使局部填料上出現稍大的通道或由于安裝等問題造成塔盤間錯開等，由于折流和短通 道內的快速再分布作用，都能夠有效緩解這些所造成的影響，因而這種波紋規整填料可 有效解決壁流問題，同時降低了安裝要求，故而相對以往的波紋規整填料，它不僅能夠 提高傳質效率，而且能夠降低其自身成本以及安裝費用。
本發明專利具有制造、安裝簡單，效率高等特點，作為波紋規整填料的一種新的開 發利用，它能廣泛用于化工、石油化工、醫藥化工、食品加工等多個領域。
本發明專利的波紋規整填料具有傳質效率高、安裝要求低、操作彈性寬等特點，且 能有效解決塔內壁流問題。
本發明的目的、特點及其優點，將通過以下優選實施例的非限制性說明并結合圖示 給予說明，且這些實施例是參考附圖僅作例子給出的。
圖1為傳統波紋規整填料盤的示意圖。 圖2為本發明的一種波紋規整填料盤的示意圖。 圖3為本發明的一種各波折通道等長的波紋板片示意圖。 圖4為本發明的一種各波折通道不完全等長的波紋板片示意圖。 圖5為本發明的一種波折通道間采用直線過渡的波紋板片示意圖。 圖6為本發明的一種各波折通道與水平面夾角P不完全相等的波紋板片示意圖。 圖7為本發明的一種板片上開有均勻小孔的波紋板片示意圖。 圖8為本發明的規整波紋填料的波紋板片(或波紋絲網)與填料軸向中心線夾角a 的示意圖
其中圖2中1為波紋絲網或波紋板片，2為帶箍或其它緊固件，3為單個波折通道。 圖3中p為單個波折通道與水平面夾角(均以銳角計)。圖8中4為波紋板片(或波紋 絲網)，5為填料軸向中心線。
具體實施方式
實施例1
甲醇-水精餾分離，塔徑為1000mm，采用10m填料，所用填料為本發明強效型無
壁流波紋規整填料。每片波紋板片上的波折通道數N為4， a、 P均為45。，各波折通道 采用等長分布。對波紋板片表面進行相應的處理后，使用帶箍固定組裝成規整填料盤。 該規整填料比表面積600m2/1113，提供的分離指標約為5-6塊理論板/m，對甲醇的分離指 標為:進料甲醇組成為38%(重量百分比)，其余均為水。塔頂分離得到甲醇組成為99.9%， 塔底組分中甲醇含量約為0.001%。采用工業內窺鏡觀測發現，采用本發明的規整填料， 塔內幾乎無壁流、偏流現象發生，大大提高了傳質和分離效率。若采用普通規整填料所 提供的分離指標約為4-5塊理論板/m，對相同組成的甲醇的分離指標為塔頂組成 99.0~99.4%，塔底組成0.05 0.01%，對比可見本發明效果明顯。
實施例2
各基本參數同實施例1，但波紋板片與填料軸向中心線夾角a調整為35°，此規整 填料的比表面積可達650-700 m2/m3,由于a角的調整使得波折通道間的排布更為緊湊， 相同填料高度的波折通道總數高于實施例l，物料在其上的停留和混合程度都得到提高， 填料分離效率相對傳統填料提高近17%，比實施例1中所用的本發明填料提高了 1 3%， 該規整填料所提供的分離指標甚至可達到7塊理論版/m。
實施例3
各基本參數同實施例l，但波折通道間采用8mm長的直線作為過渡(如圖5)，借 助工業內窺鏡觀測發現，液體能夠較好的沿著波折通道呈豎直向下的趨勢流動，大大消 除了壁流等現象的產生，過渡段的存在延長了液體在通道內的停留時間，并且有利于液 體的再分布。通過測定數據比較發現，相對傳統規整填料，液體在該填料內的停留時間 增加近20%，雖然由于過渡段的增加導致整個塔盤相對實施例1中的新型塔盤高度有所 增加，但由于停留時間的延長以及過渡段的再分布作用，使得整塔的分離效率相對實施 例1并無明顯變化，而該類型填料在一定程度上有利于節約生產成本。
實施例4
壓制波折通道數為5的波紋板片，且波折通道采用"短長"相間的排布方式，短通 道的高度為長通道L的1/2 (如圖4)， L長度為50mm。 a、卩均為45°，在波紋板片上 均勻開有5mm的圓孔，使用帶箍作為緊固件組裝成規整填料盤，反向堆疊置于精餾塔 中，精餾塔的直徑為800mm，填料高度2m，用此塔對乙醇-水二元體系，相對以往規整
填料，液體在本發明所述的規整填料塔盤上的停留時間增加約18%，填料分離效率提高 16%，且分離產物純度(94.7%乙醇)也比傳統規整填料粉料得到的純度(93.5%)增加 了 1%左右。通過塔體的觀測視窗和工業內窺鏡觀測發現，液體沿"折線"通道呈向下 流動趨勢，消除了原單向直線通道所造成的壁流現象。
實施例5
壓制波折通道數為4的波紋絲網，波折通道采用等長分布，波折通道與水平面夾角 采用45° (pi)與60° (|32)相間的方式排布(如圖6)， a為45。，制成規整填料后進行 測試，該填料的比表面積約為500m2/1113,與傳統絲網規整填料相比，物料在塔盤上的停 留時間增加近15%，且由于連接處角度的突變導致脈沖增加，氣液間混合加劇，使得分 離效果大大提高，與傳統規整填料相比分離效率增加約13~17%。
權利要求
1.一種強效型無壁流波紋規整填料，它主要由波紋絲網或波紋板片、帶箍或其它緊固件組成，波紋絲網或波紋板片的波紋橫截面呈三角形或圓弧形，其特征是每盤填料內每塊波紋板片或波紋絲網縱向由N個短距離的波折通道按照反方向連接方式構成，組合成“折線”形波紋通道，使液體通道整體以豎直向下的趨勢折流，波紋板片或波紋絲網與填料軸向中心線夾角α為0～60°，波折通道數N為3～8。
2. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是所述的波紋通道 數N為4-6。
3. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是單個波折通道與 水平面夾角(3相同或不相同，為30~75°。
4. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是單個波折通道與 水平面夾角f3相同或不相同，為40 60°。
5. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是各波折通道的長 度相等或各不相等；相鄰波折通道間直接以折點過渡，或者采用一小段直線或圓弧過渡。
6. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是不同填料盤上的波紋板片或波紋絲網與填料軸向中心線或水平面的夾角a相等，或者各不相等。
7. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是所述的波紋規整填料，其相鄰兩層填料盤間采用反向堆疊，或者釆用同向堆疊。
8. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是所述的波紋規整 填料，其相鄰兩層填料盤間采用反向堆疊。
9. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是所述的波紋片上 開有圓孔或刺孔，金屬絲網波紋片可以開圓孔亦或不開孔。
10. 根據權利要求1所述的強效型無壁流波紋規整填料，其特征是所述的波紋片 為金屬絲網或金屬板片沖制成，或使用塑料或陶瓷材料制成。
全文摘要
一種強效型無壁流波紋規整填料，它由波紋絲網或波紋板片、帶箍或其它緊固件組成，波紋片的波紋橫截面呈三角形或圓弧形，每塊波紋片由N個短距離的波折通道按照反方向連接方式構成，組合成“折線”形波紋通道，使液體通道整體以豎直向下的趨勢折流，波紋片與填料軸向中心線夾角α為0～60°。本發明的優點在于液體在填料盤上沿著“折線”形波紋通道向下流動時，在一個波紋片內反復多次改變流向，增加了流體的停留時間；通道短小曲折，有利于流體的重新分布，即使局部填料上發生塔盤間錯開等，由于折流和短通道內的快速再分布，能有效緩解這些所造成的影響，因而這種波紋規整填料可有效解決壁流、偏流等問題。
文檔編號B01J19/32GK101347716SQ20081012479
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月2日 優先權日2008年9月2日
發明者吳有庭, 鋒 張, 璟 彭, 王明明, 皎 耿 申請人:南京大學