CN100431687C

CN100431687C - 螺旋网圆柱体规整填料

Info

Publication number: CN100431687C
Application number: CNB2006101294370A
Authority: CN
Inventors: 刘春江; 刘冲; 袁希钢; 曾爱武; 余国琮
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: CN1973993A

Abstract

本发明公开了一种螺旋网圆柱体规整填料，属于气液传质分离装置的填料技术。该螺旋网圆柱体规整填料单元体包括螺旋网圆柱体和置于螺旋网圆柱体上端的锥帽盘。所述的螺旋网圆柱体为采用平板拉网和弹簧制成的多层的等层间距的螺旋网圆柱体，在相邻的两层螺旋网之间，由下至上均距布设多条弹簧支撑圈。所述的锥帽盘包括与螺旋网圆柱体具有相同直径、层数及层间距的短螺旋板圆柱体，及与该短螺旋板圆柱体连成一体的条瓣式的螺旋锥盘。本发明优点在于：该填料用于气液传质过程中，膜的两面均为气液传质界面，气液两相的通道相互平行，呈柱塞式流动，气相阻力低，具有较高的传质效率，本填料易于加工，成本低，设备投资少。

Description

螺旋网圆柱体规整填料

技术领域

本发明涉及一种大通量、低压降的新型规整填料，属于气液传质分离装置的填料技术的创新。

背景技术

规整填料具有大通量、低压降、高效率等优点，经过近30年的发展已被广泛的应用到化工、石化等领域，创造了巨大的社会经济效益。比较典型的规整填料为金属板波纹规整填料，当这种填料用于精馏或吸收等气液传质操作时，填料内气液两相一般为逆流接触传质或传热，液相沿着填料表面呈膜状向下流动，液膜在流动时，一面为气液接触面，另一面为液固接触面，气液接触面为传质面，液固接触面为非传质面，非传质面的存在会影响气液传质效率。此外，由于板波纹填料上气流呈不对称流动，在流通通道上交叉点处气相之间的摩擦，使压降增大，操作费用提高。因此，如何通过提高填料表面利用率、减少填料对流体流动阻力，从而提高填料的传质效率和气液相的处理能力是一个重要的研究方向。

本课题组研究发现，采用一定结构的孔网并控制液体的初始分布，自由下降的液体能够以孔网为骨架形成稳定的降膜流动结构。对于物化性质不同的液体，可采用不同结构或尺寸的孔网以控制液膜的流动结构。比如对于粘度较高的液体，仅采用等距平行放置的多根金属丝，通过控制其初始分布，就能够形成稳定的降膜流动结构。上述流动结构下形成的液膜与规整填料片或湿壁塔的塔壁表面降膜流动所形成的液膜有很大区别：后者只有一个气液接触面，液膜的另一面为液固接触面，可称之为单面传质液膜；而孔网降膜流动时网孔处的液膜，两面均为气液接触面，因此可称为双面传质液膜。双面传质液膜可以增加填料表面利用率，加剧界面湍动程度，提高传质效果。另外，通过设计一定的结构，可以使气液两相流体的流动通道平行且相互独立，大大降低压降，提高通量。因此利用网孔降膜流动的优势，可以开发出大通量、低压降的新型高效规整填料塔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋网圆柱体规整填料，该填料具有大通量、低压降、高传质效率，高材料利用率，加工方便，对流体流动的阻力小等优点。

本发明通过下述技术方案加以实现，一种螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：该螺旋网圆柱体规整填料单元体包括螺旋网圆柱体1和置于螺旋网圆柱体上端的锥帽盘2。所述的螺旋网圆柱体为采用平板拉网和弹簧制成的多层的等层间距的螺旋网圆柱体，在相邻的两层螺旋网之间，由下至上均距布设多条弹簧支撑圈。所述的锥帽盘包括与螺旋网圆柱体具有相同直径、层数及层间距的短螺旋板圆柱体，及与该短螺旋板圆柱体连成一体的条瓣式的螺旋锥盘。

上述的螺旋网圆柱体的高度为100～3000mm，直径为50～5000mm，相邻两层拉网的层间距为5～100mm。

上述的螺旋网圆柱体的拉网材料是不锈钢、碳钢或者塑料，弹簧支撑圈的材料与拉网材料相对应，为不锈钢、碳钢或者塑料，锥帽盘的材料也与拉网和弹簧支撑圈的材料相对应，为不锈钢、碳钢或者塑料。

上述的螺旋网圆柱体所用拉网的网格形状为平行四边形，网格面积为18mm²～12800mm²，拉网的厚度为0.2mm～5mm。

上述的弹簧支撑圈的弹簧直径为5～100mm，弹簧所用弹性丝的直径为0.5～5mm，相邻两弹簧支撑圈之间的间距为10～100mm。

上述的锥帽盘高度为20mm～100mm，锥帽盘板材料的厚度为2mm～5mm，锥帽盘的条瓣为矩形条瓣，条瓣向外的倾斜角度为15°～75°。

本发明的优点在于：(1)与通常只有一面被润湿的传统规整填料相比，与塔轴平行设置的螺旋网圆柱体规整填料，填料两侧均可以被液相润湿呈膜，与气相接触传质，这就大大提高了传质效率；(2)与对液体侧的湍动产生抑止作用的传统板波纹规整填料相比，孔网式填料有助于提高液相的湍动程度，强化传质过程；(3)螺旋网圆柱体规整填料的流体流动通道是平行的，不存在交叉点，降低了气液相之间的摩擦阻力，也避免了流体通过Z字型的通道而产生的额外压降，从而提高了通量、强化了传质过程。(4)螺旋网圆柱体规整填料内流体以活塞流形式流动，基本上不存在气液两相的返混，从而提高了传质推动力，而且具有较强的抗堵塞能力；(5)螺旋状的结构可以克服液膜在下降过程中的收缩问题，增加了传质面积，有助于提高传质效率；(6)这种结构填料易于生产，制造成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的螺旋网圆柱体的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为图1的锥帽盘结构示意图。

图5为不同液量喷淋密度下本发明填料与250板波纹规整填料的泛点F因子比较图。

图中：1为螺旋网圆柱体，1-1为拉网，1-2为弹簧支撑圈，2为锥帽盘，

为网格尺寸为8×16mm的螺旋网圆柱体规整填料的F因子曲线，为网格尺寸为10×20mm的螺旋网圆柱体规整填料F因子曲线，

为250X型板波纹规整填料F因子曲线，为250Y型板波纹规整填料F因子曲线。

具体实施方式

选用螺旋网圆柱体规整填料其原材料为1mm厚不锈钢板网，网格形状为平行四边形，大小为底3mm×高6mm将选择好的拉网裁制成长方形平网，将直径为5mm，丝直径为1mm的弹簧，以平行于与平网长边的方向焊接到平网上，然后以短边为轴心卷成螺旋状圆桶，螺旋状金属丝使每层之间的间距固定并保持形状。螺旋网填料顶部的锥帽盘是由一段高20mm、厚1mm的不锈钢板以螺旋状构成，在其上端每隔10mm，垂直向下切割深度为10mm的缝隙，形成条瓣，然后将条瓣向外翻出，使之与垂直方向成45°角，起到了填料的导液盘的作用。

本发明的工作过程是，液相自上从液体分布器喷洒经波纹填料的二次分布至填料层上的锥帽盘，沿锥帽盘滑落至拉网上成膜，气相从塔底向上流动与液体逆流接触进行传质。气、液相进入螺旋网填料后，液相迅速在拉网上成膜，并且在短时间内完成传质过程，由于气液相通路均与轴相方向平行，因此有较高的气液相通量和较低的压降。在每层填料之间，气液两相经过波纹填料进行再分布，以提高传质的效率。

试验证明，螺旋网规整填料在15～140m³/(m²h)的喷淋密度范围内液相均可在填料上形成稳定的薄膜状流动，且液泛点时的F因子能够达到3m/s(Kg/m³)^0.5以上(如图5)，优于板波纹填料；相同条件下，氧解吸实验中孔网降膜流动时的传质效率可达到板波纹填料片的3-4倍，说明孔网降膜流动能够有效强化气液传质过程。

Claims

1.一种螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：该螺旋网圆柱体规整填料包括螺旋网圆柱体(1)和置于螺旋网圆柱体上端的锥帽盘(2)，所述的螺旋网圆柱体为采用平板拉网和弹簧制成的多层的等层间距的螺旋网圆柱体，在相邻的两层螺旋网之间，由下至上均距布设多条弹簧支撑圈，所述的锥帽盘包括与螺旋网圆柱体具有相同直径、层数及层间距的短螺旋板圆柱体，及与该短螺旋板圆柱体连成一体的条瓣式的螺旋锥盘。

2.按权利要求1所述的螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：螺旋网圆柱体的高度为100～3000mm，直径为50～5000mm，相邻两层拉网的层间距为5～100mm。

3.按权利要求1所述的螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：螺旋网圆柱体的拉网材料是不锈钢、碳钢或者塑料，弹簧支撑圈的材料与拉网材料相对应，为不锈钢、碳钢或者塑料，锥帽盘的材料也与拉网和弹簧支撑圈的材料相对应，为不锈钢、碳钢或者塑料。

4.按权利要求1所述的螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：螺旋网圆柱体所用拉网的网格形状为平行四边形，网格面积为18mm²～12800mm²，拉网的厚度为0.2mm～5mm。

5.按权利要求1所述的螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：弹簧支撑圈的弹簧直径为5～100mm，弹簧所用弹性丝的直径为0.5～5mm，相邻两弹簧支撑圈之间的间距为10～100mm。

6.按权利要求1所述的螺旋网圆柱体规整填料，其特征在于：锥帽盘高度为20mm～100mm，锥帽盘板材料的厚度为2mm～5mm，锥帽盘的条瓣为矩形条瓣，条瓣向外的倾斜角度为15°～75°。