CN102908973A

CN102908973A - 一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料

Info

Publication number: CN102908973A
Application number: CN2012104583908A
Authority: CN
Inventors: 李虎林; 田叶盛; 姜永悦; 龙磊; 吉永喆; 许保云; 周建跃
Original assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Current assignee: Shanghai Research Institute of Chemical Industry SRICI
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明涉及一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，该填料是用金属板状材料用模具滚压成锯齿波纹形状，锯齿一边与填料片伸展方向垂直，波纹轴线与垂直方向呈一定夹角。在锯齿波纹板片的波峰和波谷上，规则间断的开设截面形状呈三角形的窗口，形成凹槽和凸段。构成凹槽和凸段的窗口均为两个相接的矩形面。与现有技术相比，本发明的窗口式波纹结构对填料片上的流体进行导向分布，加强气液横向混合性能，增强传质效率。本发明具有阻力压降小、持液量低及抗堵塞能力强等优点，具有更加优良的流体力学及传质性能，适用于难分离物系的分离，也可广泛应用于精细化工、制药、石油化工及化肥等气液传质领域。

Description

一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料

技术领域

本发明属于化工等领域塔设备内所填充的规整填料，尤其是涉及一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料。

背景技术

普通的孔板式波纹填料，具有阻力压降小、分离效率高，通量及操作弹性大等优良性能，在石油化工、制药、化肥等领域得到广泛应用。然而随着对分离要求的提高，尤其分离提纯分离系数小的难分离物系，现有的波纹规整填料日益显露其不足。比如，在同位素分离中，因其分离系数接近1，需要几千块理论塔板数，如果使用普通波纹规整填料，精馏塔塔高达到几十米，甚至上百米，这不仅增大了投资费用，而且对设备安装等提出了技术难题，制约着同位素工业化的发展。

为了提高传质效率，本发明专利提供一种规整凹凸窗口相间排列的锯齿波纹填料。该填料可以对流体进行良好的导向分布，增强汽、液横向混合作用和湍动，因此其具有优良的流体力学和传质性能，能显著提高其分离效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增强汽、液横向混合作用和湍动，能显著提高其分离效率的峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，采用金属板或塑料板滚压成锯齿波纹填料片结构，锯齿一边与填料横向延展方向垂直，形成的波纹棱线与轴线成一定夹角，将锯齿波纹板片组装成盘状或方块状，

在锯齿波纹填料的锯齿状结构形成的波峰上，向波谷侧规则间断的开设窗口，形成凹槽，该窗口为两个相接的矩形面组成；

在锯齿波纹填料的锯齿状结构形成的波谷上，向波峰侧规则间断的开设窗口，形成凸段，该窗口同样为两个相接的矩形面。

所述的锯齿状结构的截面为直角三角形结构，锯齿状结构的峰高为2.5-10mm、顶角为30-75°。

所述的波纹棱线与轴向的夹角为30-60°。

所述的窗口由两个相接的矩形面构成。

波峰上的凹槽的深度小于波谷深度的1/2。

波谷上的凸段的高度小于波峰高度的1/2。

所述的金属板为不锈钢板材、青铜板材或铝合金板材。

相邻的锯齿形波纹填料交错排列填充于化工精密精馏塔内。

所述的化工精密精馏塔包括同位素分离、香精香料分离或医药中间体提纯精馏塔。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)采用峰谷开窗结构设计，大大增强了液体在填料面上横向混合能力，降低了沟流、偏流现象，使得该新型填料的有效传质效率得到提高。

(2)采用峰谷开窗结构设计，由于开窗舌片的再分布作用，汽、液在该新型填料内流动均匀，窗口对液流阻拦作用，提高了分布性能，同时提高了传质界面，降低了压力损失，具备优良流体力学性能，有利于减压精馏提纯难分离物系及热敏性物系，也能有效降低同位素工业化装置的分离浓缩时间。由于降低了精馏塔高度，使塔内持液量更少、汽液停留时间更短，这将极为有利于热敏性物料的分离，可解决某些难分离物系的分离技术难题。

(3)该新型峰谷开窗锯齿型波纹填料，其结构的优化显著提高了传质效率，可以有效降低塔设备的高度，降低投资费用。该新型填料在同位素分离、香精香料分离提纯、医药中间体提纯等精密精馏领域，采用本发明的新型高效填料替代可以提高产品质量、降低设备投资成本。

(4)本发明的峰谷开窗锯齿型波纹填料，改善了填料内汽、液流动性能，降低了填料压力损失，降低了能耗。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的截面形状图；

图3为本发明的俯视结构图。

图中，1-凸面；2-波峰棱线；3-凹面；4-凸段；5-波谷棱线；6-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料其结构如图1-3所示，采用不锈钢板材、青铜板材、铝合金板材或塑料板滚压成锯齿波纹填料片结构，锯齿的截面为与直角三角形结构，锯齿状结构的峰高为2.5-10mm、顶角为30°-75°，锯齿中波峰棱线2与填料横向延展方向垂直，波谷棱线5与填料横向延展方向的夹角为60°-15°。

在锯齿波纹填料的锯齿状结构形成的波峰上，向波谷侧规则间断的开设窗口，形成凹槽6，该窗口由与两个相接的矩形凹面3组成。在锯齿波纹填料的锯齿状结构形成的波谷上，向波峰侧规则间断的开设窗口，形成凸段4，该窗口同样为两个相接的矩形凸面1。波峰上的凹槽6的深度小于波谷深度的1/2，波谷上的凸段4的高度小于波峰高度的1/2。波纹棱线与填料轴向的夹角为30-60°。

本申请中，凹槽6和凸段4相间规则排列，每个凹槽6和凸段4均由两个矩形组成，这种凹凸结构排列规整，分布均匀，较之传统的表面冲孔结构，波纹填料板片之间气液横向返混更加均匀，而填料本身独特的锯齿形结构，有利于液膜在其表面润湿，形成较大的有效气液传质面积。总之，本发明专利同现有填料技术相比，具有更高的传质分离效率，而且制造工艺简单，节省原材料。

实施例2

异丙醇-水精馏分离，减压精馏塔塔径1370mm。将不锈钢板上冲直径5mm的孔，开孔率为10％，将该金属板整体滚压成峰高h＝3.5mm、顶角α＝60°的峰谷开窗接片式锯齿波纹填料，填料结构见附图1-3所示。将波纹板切割组合成直径1300mm、盘高300mm的填料盘，填充于精馏塔内。在达到相同的分离指标下，本发明填料技术的分离效率比传统金属板波纹填料高10％，压力损失降低10％，分离经济性能大大提高。

实施例3

低温精馏分离制取稳定性同位素¹⁸O。将铝合金金属板均匀冲孔，冲孔直径3mm，开孔率为5％，将铝合金板整体滚压成峰高h＝2.5mm、顶角α＝45°的峰谷开窗接片式锯齿波纹填料，填料结构见附图1-3所示。将波纹板切割组合成直径100mm、盘高30mm的填料盘。填充于低温精馏制取¹⁸O的填料塔内。与相同峰高2.5mm的sulze波纹填料相比，其传质分离效率提高30％。

实施例4

将不锈钢金属板滚压成峰高h＝3.5mm、顶角α＝15°的峰谷开窗接片式锯齿波纹填料，填料结构见附图1-3所示。波纹板切割组合成直径400mm、盘高200mm的填料盘。安装在减压精馏分离香精香料塔中，其分离效率高于同样峰高的波纹填料，填料压力损失降低。

Claims

1.一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，采用金属板或塑料板滚压成锯齿波纹填料片结构，锯齿一边与填料横向延展方向垂直，形成的波纹轴线与横向延展方向成一定夹角，将锯齿波纹板片组装成盘状或方块状，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，所述的锯齿状结构的截面为直角三角形结构，锯齿状结构的峰高为2.5-10mm、顶角为30-75°。

3.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，所述的波纹棱线与轴向的夹角为30-60°。

4.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，所述的窗口由两个相接的矩形面构成。

5.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，波峰上的凹槽的深度小于波谷深度的1/2。

6.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，波谷上的凸段的高度小于波峰高度的1/2。

7.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，所述的金属板为不锈钢板材、青铜板材或铝合金板材。

8.根据权利要求1所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，相邻的锯齿形波纹填料交错排列填充于化工精密精馏塔内。

9.根据权利要求8所述的一种峰谷开窗接片式锯齿形波纹填料，其特征在于，所述的化工精密精馏塔包括同位素分离、香精香料分离或医药中间体提纯精馏塔。