CN101549278B - 发泡镍规整填料 - Google Patents

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Abstract

本发明的发泡镍规整填料，用于精馏操作系统。用发泡镍网经处理加工成为适合成型要求的延展性基材或基材的波纹板，先剪切，再组装成该规整填料所需要形状的填料盘；利用发泡镍网材质制作的规整填料具有较大的比表面积，因而具有较高的气液传质效率，进而能有效的降低塔高度，从而节省投资。由于发泡镍网材质较轻，从而可以减轻塔内重量。由于发泡镍网上有微孔的存在，使得通气效果好，降低了压降。以及良好的耐腐蚀性能和加工方便等优点。

Description

发泡镍规整填料
技术领域
本发明主要涉及一种发泡镍规整填料，特别适用于精馏操作，特别是难分离物系的精密精馏操作。
背景技术
在化工生产中，为了在填料塔内进行气液介质的传质传热的物理和化学反应，塔内就要放置填料，填料的性能决定了传质传热的效果，尤其在精密精馏中体现的尤为重要。精密精馏就是分离气、液平衡组成很接近或相对挥发度接近于1的体系混合物的精馏操作。由于组分的相对挥发度接近于1，故达到较高纯度的分离所需的理论板数较多，所需的回流比较大，达到稳定操作的时间较长。例如在硼同位素的分离生产中，分离系数为1.032，所需要的理论板数为600块以上，需要相当高的填料塔高度，这将会给操作、控制和运行都带来很大的不便，并且大大增加了设备费用，因此，开发高性能的新型规整填料对精密精馏相关技术的成功开发是十分重要的。目前，规整填料的材质主要是金属、陶瓷、塑料或者碳纤维，最常见的是金属材质的。传统的金属丝网规整填料存在下述问题：第一，比表面积较小，理论板数较少，压降较大，以致所需要的塔的高度较高，从而投资较大；第二，金属丝网规整填料一般为不锈钢材质制作，不仅使得填料塔重量较大，以致给安装带来不利，而且不耐腐蚀，不能长时间连续操作。因此，如何通过提高规整填料的传质效率、降低压降和增强耐腐蚀性能，从而为精密精馏操作开发新型高效规整填料成为国内外填料行业一个重要的研究方向。
发明内容
目前，发泡镍主要应用于电池行业，它是碱性可充电池正、负极集流体及活性物质载体的理想材料，而采用发泡镍做为规整填料的材质，目前还没有对其进行研究的报道，正是在这种情况下，采用发泡镍做为规整填料的材质，并且实验证明：在传质传热效果上取得了重大的突破。
本发明通过下述技术方案加以实现：
本发明的发泡镍规整填料，是用发泡镍材质作规整填料。用于精馏操作系统。
本发明提供的一种新型的材料作为规整填料的材质，它能提供一个较大的比表面积，能使分离在一个较低的塔高度下实施，例如精密精馏，而且能在分离具有腐蚀性混合物的系统中实现长时间连续操作。发泡镍规整填料为垂直波纹型、水平波纹型、板片型或蜂窝型等等所需要的形状。
用发泡镍网经处理加工成为适合成型要求的延展性基材或基材的波纹板，先剪切，再组装成该规整填料所需要形状的填料盘；
本发明的优点在于：利用发泡镍网材质制作的规整填料具有较大的比表面积，因而具有较高的气液传质效率，进而能有效的降低塔高度，从而节省投资。由于发泡镍网材质较轻，从而可以减轻塔内重量。由于发泡镍网上有微孔的存在，使得通气效果好，降低了压降。以及良好的耐腐蚀性能和加工方便等优点。
发泡镍规整填料是利用发泡树脂这样一种多孔材料做骨架，对这种骨架进行电镀纯镍后制成的板材，作为规整填料的材质。与现有技术的金属、陶瓷、塑料或者碳纤维材质的规整填料相比，具有高的传质效率，低阻力降，良好的耐腐蚀性能等优点，在要求效率一定的情况下，可以大大减少填料用量、降低塔高度和节省投资。该发泡镍规整填料适用于工业上难分离物系的分离填料之用。
本发明并非简单的材料替换，而是经过科学研究和无数材料的选择，才发现的本发明，是一个历史性的突破。
具体实例方式
以发泡镍网作为基材，按照700型(CY)金属丝网波纹规整填料的几何特征，将其压制成型，得到波纹板，将波纹板切片并按相邻两片波纹倾角呈相反反向进行组合，制作成圆柱状的规整填料。填料盘直径为75mm，盘高为100mm。
表1发泡镍填料特性数据
参数   波峰高/mm   波距/mm   边长/mm   齿形角/度   倾斜角/度   比表面积/(m2/.m3)   当量直径/mm   空隙率/％
  发泡镍填料   4.3   7.3   5.62   81   45   3200   1.2   94
在天津大学化工学院精馏实验装置上，进行了发泡镍规整填料的流体力学和传质性能研究，具体操作如下：将发泡镍规整填料以相邻波纹板排布方向垂直的方式装入精馏塔内，利用环己烷-庚烷二元测试物系进行流体力学和传质性能研究，实验过程为全回流操作。并按照腐蚀实验的要求，设计腐蚀实验流程，配置浓度不同的五种HF溶液对该填料进行抗腐蚀性能测试。实验测得700型(CY)发泡镍规整填料特性参数如下表所示：
表2700型(CY)发泡镍填料特性参数
填料名称   F因子/[m/s(kg/m3)0.5]   液体喷淋密度/(m3/m2·h)   HETP/mm   理论级压降/Pa   持液量/％   操作压力/Pa
  发泡镍填料   1.5～2.0   0.9～50   50   50   13   5×103～5×105
在同样的实验条件下，将700型(CY)发泡镍规整填料与700型(CY)不锈钢丝网波纹规整填料进行比较，如下表所示：
表3主要特性参数比较
 规整填料名称 材质   比表面积/(m2/.m3)   液体喷淋密度/(m3/m2·h)   HETP/mm   理论级压降/Pa   持液量/％   空隙率/％
 700型(CY)发泡镍 发泡镍 3200 0.9～50 50 50 13 94
 700型(CY)不锈钢丝网 不锈钢 700 0.2～12 100 67 6 85
根据表3可以得到以下主要结论：700型(CY)发泡镍规整填料比700型(CY)不锈钢丝网波纹规整填料具有更大的比表面积和空隙率，有利于气液更好的接触，在真空条件下700型(CY)不锈钢丝网波纹规整填料的理论板数为10块/m，而700型(CY)发泡镍规整填料则提高到20块/m以上，大大提高了传质效率；在压降方面，这种发泡镍规整填料比700型(CY)不锈钢丝网波纹规整填料降低了25％左右；并且实验证明发泡镍规整填料有良好的耐腐蚀性能。
本发明提出的发泡镍规整填料，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填料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 (3)

1.发泡镍规整填料，其特征在于用发泡镍材质作规整填料；以发泡镍网作为基材，按照700型金属丝网波纹规整填料的几何特征，将其压制成型，得到波纹板，将波纹板切片并按相邻两片波纹倾角呈相反反向进行组合，制作成圆柱状的规整填料；发泡镍规整填料是利用发泡树脂这样一种多孔材料做骨架，对这种骨架进行电镀纯镍后制成的板材，作为规整填料的材质。
2.如权利要求1的所述的发泡镍规整填料，其特征在于所述的发泡镍规整填料用于精馏操作系统。
3.如权利要求1的所述的发泡镍规整填料，其特征在于所述的发泡镍规整填料为垂直波纹型、水平波纹型、板片型或蜂窝型。
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CN1094993A (zh) * 1993-12-04 1994-11-16 江西省萍乡市化工填料公司 一种活性瓷球填料
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