CN101269314B

CN101269314B - 筛孔网板波纹填料片及规整填料

Info

Publication number: CN101269314B
Application number: CN2008100529768A
Authority: CN
Inventors: 袁希钢; 陈涛; 刘春江; 罗祎青; 曾爱武
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2008-05-04
Filing date: 2008-05-04
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2028-05-04
Also published as: CN101269314A

Abstract

本发明涉及一种筛孔网板波纹填料片及规整填料。筛孔网板板厚为0.8～5mm，高度为30～300mm，上端及下端区域开孔率为40％～95％，上端区域高度为10～40mm，下端区域高度为10～40mm，中部主区域开孔率为10％～60％；筛孔网板加工成的波纹板片，波纹峰高为1mm～100mm，两波纹夹角为15°～75°，波纹间距为1～100mm。筛孔网板波纹填料片组成的筛孔网板规整填料，是多个筛孔波纹板片组成的填料盘，其高度为20mm～300mm。本发明提供的筛孔网板波纹规整填料，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。

Description

筛孔网板波纹填料片及规整填料

技术领域

本发明属于填料技术领域，特别是涉及一种筛孔网板波纹填料片及规整填料。

背景技术

规整填料从20世纪70年代提出以来，经过30多年的发展，已在石油化工、化肥工业、天然气净化、空气分离等领域获得了广泛应用。目前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，与固体填料表面接触的液体其流动一般为层流流动，而层流底层的存在会影响液膜的流动状态，进而影响气液传质效率。此外，由于板波纹填料内部气流呈不对称流动，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，如何通过提高规整填料的传质效率、同时减少气相的流动阻力，降低压降，从而开发新型高效规整填料成为一个重要的研究方向。

发明内容

本实验室(化学工程国家重点实验室精馏分离实验室)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。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。双面传质液膜可以有效增加填料表面利用率，加剧气液界面湍动程度，提高传质效果。另外，由于采用筛孔网板制造填料，通过设计一定结构的网孔，改变填料片的开孔率，可以有效降低气相压降，提高通量。因此利用网孔降膜流动的优势，以及网孔结构降低压降的优势，可以开发出大通量、低压降的新型高效规整填料塔。

本发明通过下述技术方案加以实现：

本发明的筛孔网板波纹填料片，筛孔网板板厚为0.8～5mm，高度为30～300mm，上端及下端区域开孔率为40％～95％，上端区域高度为10～40mm，下端区域高度为10～40mm，中部主区域开孔率为10％～60％；筛孔网板加工成的波纹板片，波纹峰高为1mm～100mm，两波纹夹角为15°～75°，波纹间距为1～100mm。

筛孔网板波纹填料片组成的筛孔网板规整填料，是多个筛孔波纹板片组成的填料盘，其高度为20mm～300mm。

该填料的填料片由开孔率不均匀分布的筛孔网板加工而成，该筛孔网板中部区域开孔率较低，上端及下端开孔率较高，将该筛孔网板加工为波纹填料片，多片填料片组装为填料盘，多盘填料盘组装为填料。该填料由于基本材料由筛孔网板加工而成，因此能有效降低压降，另外盘与盘之间由于有较高的孔隙率可以进一步降低压降。

上述筛孔网板加工成的波纹板片，可沿孔的边长，对角线或直径方向延压波纹。

上述的筛孔网板材料是不锈钢、碳钢、铝合金、塑料或者陶瓷。

本发明的优点在于：采用筛孔网板材料加工而成，其气体通道较普通板波纹填料更为通透，因而比普通波纹板填料压降低。由于两盘填料之间的区域开孔率较高，能进一步降低压降，并有效的减少壁流的产生。由于网孔的存在使得液膜的湍动加强且在液膜两侧同时与气相接触，气相流体在填料内部折返往复，使得气液传质速率较大提高，从而能够有效提高气液传质效率。本发明提供的筛孔网板波纹规整填料，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。

附图说明

图1：本发明的筛孔网板波纹填料片示意图。

图2：本发明的规整填料示意图。

具体实例方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：把不锈钢板制成筛孔网板，上下两侧为开孔率较高的大孔1，中间部分为均匀分布小孔2；然后将筛孔网板压制成顶角为90°、波纹倾角为45°的筛孔波纹板，如图1所示。将多片筛孔波纹板按照相邻通道方向交错呈90°进行点焊连接，组装成填料盘，如图2所示。

上述筛孔波纹板厚为0.8mm，其中上下两侧各3排直径为4mm的大孔1，中间部分为均匀分布的44排直径2mm的小孔2，筛孔板通道的峰高为6.1mm。圆柱形填料盘直径为150mm，高为150mm，是由16片长短不一的筛孔波纹板点焊组装而成。

在天津大学精馏实验装置上，进行了筛孔网板波纹规整填料的传质性能测试，具体操作如下：将6盘筛孔网板波纹规整填料盘以相邻筛板排布方向垂直的方式装入精馏塔，实验过程为全回流操作。操作稳定时，液相流体从冷凝器沿回流管经由分布器均匀落到筛孔网板波纹规整填料盘上，沿通道向斜下方流动，并在筛孔波纹板片的圆孔形成双面传质的液膜。气相流体在筛孔波纹板的空隙当中折返往复曲折上升，在与波纹板片上的液膜进行单侧传质的同时，也在圆孔形液膜的两侧同时进行着两相间的气液传质。相邻填料盘的交接处，由于开孔率较高使得填料盘更加的通透，从而有效的降低了整塔的压降；并且使得液相流体在交接处阻力降低，更多的通过填料盘而不是导向塔壁，这样也减少了壁流现象的产生。经过填料层的气相流体继续上升到达冷凝器，冷凝后流回回流管；经过填料层的液相流体则直接回到再沸器，加热成蒸汽后上升以补充气相流体的损耗。

根据上面的实验，我们对催化精馏填料塔在下述的数值范围内进行了试验：

筛孔网板板厚0.8～5mm，高度30～300mm，开孔为圆形、方形、三角形和菱形，上端及下端区域开孔率40％～95％，上端区域高度10～40mm，下端区域高度10～40mm，中部主区域开孔率10％～60％。筛孔网板加工成的波纹板片，纵剖面波纹形状是波浪形和三角形，波纹峰高为1mm～100mm，两波纹夹角为15°～75°。多个筛孔波纹板片组成的填料盘，高度为20mm～300mm。

从实验可以看出：这种筛孔网板波纹规整填料比普通的板波纹填料在压降方面降低了25％左右；在同样的操作条件下普通波纹板的理论板数为4/m，而筛孔网板波纹规整填料则提高到6.5/m，大大提高了传质效率；并且筛孔网板波纹规整填料的操作弹性较普通波纹板大，操作范围较宽。

本发明提出的筛孔网板波纹填料片及规整填料，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims

1.一种筛孔网板波纹填料片，其特征是筛孔网板板厚为0.8～5mm，高度为30～300mm，上端及下端区域开孔率为40％～95％，上端区域高度为10～40mm，下端区域高度为10～40mm，中部主区域开孔率为10％～60％；筛孔网板加工成的波纹填料片，波纹峰高为1mm～100mm，两波纹夹角为15°～75°，波纹间距为1～100mm。

2.如权利要求1所述的筛孔网板波纹填料片，其特征是所述的开孔为圆形、方形、三角形或菱形。

3.如权利要求1所述的筛孔网板波纹填料片，其特征是其纵剖面波纹形状是波浪形或三角形。

4.如权利要求1所述的筛孔网板波纹填料片，其特征是所述的筛孔网板材料是不锈钢、碳钢、铝合金、塑料或者陶瓷。

5.由权利要求1所述的筛孔网板波纹填料片组成的筛孔网板规整填料，其特征是多个筛孔网板波纹填料片组成的填料盘，其高度为20mm～300mm。