CN105582876A - 一种高比表面积丝网波纹填料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高比表面积丝网波纹填料，由多个波纹填料片本体叠加构成，所述的波纹填料片本体在距离顶部和底部边缘0.5-15cm的位置设置气体导向孔。本发明能够有效延缓了填料液泛现象的发生；相对于其他方法提高填料通量往往带来效率的损失的缺点，本发明的带导向孔的丝网波纹填料的带来通量提高的同时保持填料效率的不变。

Description

一种高比表面积丝网波纹填料
技术领域
本发明属于填料技术领域，具体涉及一种应用在化工分离领域的大通量高效率的高比表面积丝网波纹填料。
背景技术
填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
对于传统的X型或Y型波纹填料（波纹倾角α通常有30°或45°两种，前者称为X型，后者称为Y型。），由于齿角是唯一确定的，传统波纹填料的比表面积仅取决于峰高h，通过改变所用丝网或板的材质及波纹的峰高，可形成适用于不同工况的一系列波纹填料。
相同比表面积下，波纹倾角α（波纹倾斜方向与垂直方向的夹角）为30°的X型波纹填料比波纹倾角45°的Y型波纹填料压降更低、通量更大、效率更低，通量的增加与效率的降低基本相当。随着填料比表面积的增大，压降增加、通量减小、效率增加。
为了提高填料的通量，研究者做了大量研究工作。苏尔寿公司的Suess和Spiegel采用γ射线测定了在空气-水体系下Mellapak250X、250Y和500Y三种填料不同截面的滞液量，研究发现两盘填料的过渡区存在液相的积累，他们认为盘间液体积累是引发填料液泛的关键。Verschoof等人提出在填料下端，只有在两盘填料接触点的一小部分下降液体直接流到下一盘填料的顶端，Fourita等人认为填料盘间的液体积累是由依附在填料片下端的液膜产生的，可通过将填料片下端由平滑变为锯齿形，而减少液体的积累。
对传统波纹填料增大通量的研究多以此为基础。一些填料生产厂家据此对传统波纹填料两端进行了一定的改进。Montz公司所推出的MontzB1-M系列填料所作的改进是将波纹底端进行弯曲，波纹倾角与重力方向的夹角由45°渐变为90°。Koch-Glitsch公司推出的Flexipac-HC与Flexipac填料的区别仅仅是将填料底部约20mm的波纹展平，增加了水力学直径,并使气相流动更加平缓。Sulzer公司推出的Mellapak-Plus填料所作的改进是将Mellapak填料的顶端和底端的波纹方向都变成垂直方向。Aferka等人使用X射线断层成像技术测定了空气-水体系下750Y型MellapakPlus填料不同断面的滞液量和有效比表面积,发现相邻两盘MellapakPlus填料间依然有液体积累。
Bender等人通过在填料盘间加入垂直的格栅创造出一个过渡区可有效增大填料通量。传统的Y型波纹填料中，气相通过盘间需转向60°，而加入过渡区之后，只需转向45°即可。
Billingham等人提出将相邻两填料片交错安装或将减小填料片下端的波峰高度，以提高填料盘下端的水力学直径,减小了气体进入上一盘填料时的压降，利于液体向下流动，可有效增大通量。
以上的方案对提高填料通量有所帮助，但对高比表面积的金属丝网波纹填料并不适用，原因是：1、丝网波纹填料照搬以上方案的加工难度大，2、以上方案带来通量增加的同时导致了效率的降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高比表面积丝网波纹填料，延缓了填料液泛现象的发生。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高比表面积丝网波纹填料，由多个波纹填料片本体叠加构成，所述的波纹填料片本体在距离顶部和底部边缘0.5-15cm的位置设置气体导向孔。
进一步地，所述的气体导向孔是在波纹填料片本体的波峰或者波谷处切割一块高度小于波纹填料片本体的波峰或者波谷高度的丝网片，并将该丝网片折向波谷或者波峰方向后在波纹填料片本体的波峰或者波谷上形成的一个通孔。
进一步地，折后的丝网片与原来位于波纹填料片本体的波峰或者波谷上的丝网片呈镜像设置。
进一步地，所述的通孔的横截面形状为方形或三角形或梯形。
进一步地，所述的波纹填料片本体在其顶部和底部设置有1-5排气体导向孔。
进一步地，相邻两排气体导向孔之间的距离为0.5-5cm。
进一步地，所述丝网波纹填料的比表面积为100-2000m2/m3。
本发明的有益效果：本发明通过在填料盘间加导向孔气相通路更加通畅，气体流向改变更加缓和，对液相的冲击和夹带更少，有效延缓了填料液泛现象的发生；相对于其他方法提高填料通量往往带来效率的损失的缺点，本发明的带导向孔的丝网波纹填料的带来通量提高的同时保持填料效率的不变。
附图说明
图1为导向孔结构示意图。
图2为导向孔位置示意图。
图3为组装成盘的填料块示意图。
图4为900Y填料、750Y带导向孔填料以及900Y带导向孔填料的效率测定结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明。
如图1-3所示，为本发明的一种高比表面积丝网波纹填料，由多个波纹填料片本体1叠加构成，波纹填料片本体1在距离顶部和底部边缘0.5-15cm的位置设置气体导向孔。
在本实施方式中，气体导向孔是在波纹填料片本体1的波峰或者波谷处切割一块高度小于波纹填料片本体1的波峰或者波谷高度的丝网片3，并将该丝网片3折向波谷或者波峰方向后在波纹填料片本体1的波峰或者波谷上形成的一个通孔2。
在本实施方式中，折后的丝网片3与原来位于波纹填料片本体的波峰或者波谷上的丝网片3呈镜像设置。
在本实施方式中，通孔2的横截面形状为方形或三角形或梯形。
在本实施方式中，波纹填料片本体1在其顶部和底部设置有1-5排气体导向孔，相邻两排气体导向孔之间的距离为0.5-5cm。
在本实施方式中丝网波纹填料的比表面积为100-2000m2/m3，金属丝网材质可以为不锈钢、铜、镍等。
在直径120mm的玻璃塔内，进行了空气-水体系的流体力学实验，空气水采用等摩尔流逆流操作，实验证明带导向孔的750Y丝网波纹填料的液泛通量比不带导向孔的普通填料液泛通量大约25%。
在直径120mm的玻璃塔内，采用乙醇-正丙醇体系进行了全回流精馏实验操作，由图4可知，带导向孔的900Y型填料效率稍高于900Y型普通填料，带导向孔的900Y型填料效率明显高于带导向孔的750Y型填料。
从以上实验结果可以看出：1.带导向孔的填料带来了流体力学性能的改善，填料通量明显增加；2.丝网波纹填料加工导向孔不会导致效率的下降；3.在实验范围内，比表面积越大的带导向孔的丝网波纹填料效率越高。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种高比表面积丝网波纹填料，由多个波纹填料片本体叠加构成，其特征在于：所述的波纹填料片本体在距离顶部和底部边缘0.5-15cm的位置设置气体导向孔。
2.根据权利要求1所述的一种高比表面积丝网波纹填料，其特征在于：所述的气体导向孔是在波纹填料片本体的波峰或者波谷处切割一块高度小于波纹填料片本体的波峰或者波谷高度的丝网片，并将该丝网片折向波谷或者波峰方向后在波纹填料片本体的波峰或者波谷上形成的一个通孔。
3.根据权利要求1所述的一种高比表面积丝网波纹填料，其特征在于：折后的丝网片与原来位于波纹填料片本体的波峰或者波谷上的丝网片呈镜像设置。
4.根据权利要求1所述的一种高比表面积丝网波纹填料，其特征在于：所述通孔的横截面形状为方形或三角形或梯形。
5.根据权利要求1所述的一种高比表面积丝网波纹填料，其特征在于：所述的波纹填料片本体在其顶部和底部设置有1-5排气体导向孔。
6.根据权利要求5所述的一种高比表面积丝网波纹填料，其特征在于：相邻两排气体导向孔之间的距离为0.5～5cm。
7.根据权利要求1所述的一种高比表面积丝网波纹填料，其特征在于：所述丝网波纹填料的比表面积为100-2000m2/m3。
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