CN108697944A - 填料组件、传质塔以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传质塔(1)的填料组件(65)，其包括至少一个结构化填料板(36‑41)和容器(2)，至少一个结构化填料板(36‑41)被布置在容器(2)中。所述至少一个结构化填料板(36‑41)具有填料包(42‑56)，并且每个填料包(42‑56)具有互连的填料片(57‑62)。所述填料片(57‑62)是波纹状的并且具有波纹峰(74)和波纹谷(75)，其中，相邻的填料片(57‑62)在波纹峰(74)处彼此接触。附加的波纹状填料片(57‑62)嵌入在填料包(42‑56)之间，使得至少一个填料板(36‑41)在容器的径向方向(R)上抵靠容器(2)预张紧，并且填料包(42‑56)的波纹状填料片(57‑62)以及嵌入在填料包(42‑56)之间的附加的波纹状填料片(57‑62)仅布置在共同的优选平面(VE)中或平行于共同的优选平面(VE)布置。

Description

填料组件、传质塔以及方法
技术领域
本发明涉及一种用于传质塔的填料组件、一种具有这种填料组件的传质塔以及一种用于生产这种填料组件的方法。
背景技术
借助于传质塔、例如精馏塔或空气分离塔，可以将液化空气分解成其组成成分。这种传质塔具有圆柱形容器，其中布置有所谓的填料。这里区分了随机填料和结构化填料。随机填料是具有限定形状(例如环状、圆筒、鞍状等)的物体的松散填充。与此相比，在结构化填料的情况下，设置有波纹状或锯齿状结构的板通常被布置成形成用于液体和/或气体流的通道和交换表面，以便引导气体和/或液体流和两者的密集接触。在结构化填料的情况下，通常将许多结构化填料板一个堆叠在另一个之上。填料板可以由块状的填料包构成。
例如，容器的气体压力波动或溢流可能导致填料板和/或填料包的移位，这可能导致填料板和填料板的单个填料包之间产生间隙。
DE19520802A1描述了一种用于在传质塔中安装结构化填料层的方法。在该方法中，填料层沿径向方向展开，使得构成填料的材料的单独薄层、延展金属或其它穿孔材料嵌入至少一对相邻区段之间。
发明内容
本发明的目的是提供一种进一步改进的填料组件。
因此，提出了一种用于传质塔的填料组件。填料组件包括至少一个结构化填料板和容器，所述至少一个结构化填料板布置在容器中，其中，所述至少一个结构化填料板具有填料包，其中，每个填料包包括互连的填料片，其中填料片是波纹状的并且具有波纹峰和波纹谷，其中相邻的填料片在波纹峰处彼此接触，其中在填料包之间嵌入附加的波纹状、优选松散的、即未连接的填料片，使得所述至少一个填料板在容器的径向方向上抵靠容器预张紧，并且其中填料包的波纹状填料片和嵌入在填料包之间的附加的波纹状填料片仅布置在共同的优选平面中或平行于共同的优选平面。
径向方向优选地从特别是管状容器的中心轴线到其内壁定向。预张紧可以理解为意味着填料板向容器施加径向作用的持续力。容器以及填料板优选地具有圆形横截面。围绕填料板，可以提供密封圈，用于相对于容器密封填料板。优选地，预张紧的填料板以均匀的力在内侧周向地压靠容器。附加的填料片可以在结构上与构成填料包的填料片相同。特别地，附加的填料片可以从现有的填料包中取出或拆卸。附加的填料片也可以称为松散的填料片，因为它们没有固定地连接到填料包上。
优选平面被定义为平行于容器的中心轴线所在的平面的任何平面。优选平面也可以与已经提到的包括中心轴线的平面相同。也就是说，优选平面与容器平行于其中心轴线相交。因此，优选平面是与容器中心轴线平行的与该容器相交的任何平面。填料板的所有填料片平行于该优选平面定向。实际上是波纹状的填料片可以简化地视为平面片，其分别形成平面。替代地，波纹状填料片的波纹峰或波纹谷可分别形成平行于优选平面的平面。不同填料板的填料片可以相对于彼此转动，使得每个填料板可以具有其自身的优选平面。也就是说，优选平面也可以称为所述至少一个填料板的优选平面。将填料元件安装到容器中可以以水平布置和垂直布置进行。填料包的安装优选地通过设置在容器上的检修孔来进行。优选地，借助于平坦或光滑的辅助片将附加的填料片嵌入填料包之间。随后再次移除辅助片。
填料片可以是结构化的，例如穿孔的和/或波纹状的铝片。优选地，填料片在容器中垂直定向，也就是说在容器的中心轴线方向上定向。波纹谷和波纹峰优选地相对于中心轴线倾斜地定向，例如以45°的角度定向。波纹谷和波纹峰形成上述气体和/或液体通道。
填料包的填料片和附加的填料片都是波纹状的。在这种情况下，填料片可以具有主结构和次结构，主结构具体地说是具有波纹峰和波纹谷的上述波纹。次结构可以是在填料片上提供的压痕，例如具有锥形几何形状的压痕或穿孔。次结构在尺寸上优选小于主结构。
因此，通过预张紧填料板可以确保在传质塔的操作期间在填料板中不形成间隙。因此，防止了气体和/或液体的分布不均。这提高了传质塔的效率。分布不均应理解为意味着分布不均匀。填料包的填料片和嵌入它们之间的附加填料片都仅平行于优选平面定向意味着，与DE19520802A1中已知的上述方法相比，它防止了随后嵌入的填料片垂直于优选平面定向。因此，流体在至少一个填料板中沿着优选平面的流动不受阻碍。这也防止了气体和/或液体的分布不均。
根据一个实施例，填料包没有任何间隙地彼此接合。
通过预张紧永久地保证了无间隙。优选地，相邻的填料包和填料片在接触区域处彼此接触。填料片优选是波纹状的，从而在相邻的填料片之间形成气体和/或液体可以流动的通道。在本例中，间隙被定义为填料包或填料片之间的区域，在该区域中，填料包或填料片不相互接触，并且没有设置接触区域。也就是说，在间隙中或间隙处，填料包或填料片不接触。因此，上述气体和/或液体通道也不形成在间隙中。这种间隙可以具有长方体几何形状。
根据另一实施例，附加的填料片成对地嵌入在填料包之间。
也可以嵌入多对附加的填料片，例如四个附加的填料片或六个附加的填料片。也就是说嵌入的附加的填料片的数量特别是偶数。与填料包的填料片一样，附加的填料片是波纹状的。在这种情况下，一对附加的填料片中的两个附加的填料片被布置成使得填料片的波纹峰和波纹谷交叉并且例如彼此成90°的角度布置。然后，一对附加的填料片中的两个附加的填料片在波纹峰处彼此接触。
根据另一实施例，附加的填料片可从填料包移除。
填料包的填料片借助于连接装置彼此连接，例如金属丝销、螺钉或钢带。多个填料片一个堆叠在另一个之上以形成填料包。每个填料包可以有任意数量的填料片。为了移除填料片，填料包是可分离的。优选地，附加的填料片可以成对地从填料包中移除。
根据另一实施例，多个结构化填料板形成结构化填料。
填料可包括一个堆叠在另一个之上的任意数量的填料板。优选地，直接一个布置在另一个之上的两个填料板的优选平面彼此垂直定位。然而，优选平面可以彼此以任何所需的角度布置。填料组件可包括一个布置在另一个之上的多个填料。
根据另一实施例，结构化填料的结构化填料板在容器的纵向方向上受到压力。
通过压力防止了在填料的填料板之间和在彼此叠置的填料之间形成间隙。压力持续地施加。
根据另一实施例，可以借助于放置在结构化填料上的压紧装置，放置在结构化填料上的液体分配器和/或放置在结构化填料上的重物施加压力。
压紧装置、液体分配器和/或重物可以直接放置在填料的最上面的填料板上。特别地，保持在液体分配器中的液体还可以额外地下压填料。
根据另一实施例，压紧装置可调节地固定在容器的承载装置上。
承载装置可以具有多个对接带，这些对接带均匀地分布在容器的圆周上并且固定地连接到容器。例如，可以通过施加压力来预张紧填料，然后可以设定压紧装置，使得即使在收回压力时填料仍保持预张紧。
根据另一实施例，在压紧装置上设置有槽，用于调节压紧装置的紧固元件可移动地保持在所述槽中。
槽也可以设置在对接带上。紧固元件优选为螺钉。因此，可以根据需要设定压紧装置。
根据另一实施例，为了施加压力，压紧装置借助于弹簧元件在结构化填料的方向上被弹簧预张紧。
弹簧元件优选为压缩弹簧。弹簧元件可以设置在压紧装置和设置在容器上的承载装置之间。弹簧元件的使用具有的优点是它们仅覆盖容器的很小横截面积，因此对容器内径的尺寸不起决定性作用。
还提出了具有这种填料组件的传质塔。
传质塔可以包括多个这种填料组件。此外，所述填料组件还可用于使用结构化填料的所有应用中，例如用于2相或3相分离的容器、冷却塔等。
还提出了一种用于制造填料组件的方法。该方法包括以下步骤：提供容器；提供填料包，其中每个填料包括互连的填料片；提供附加的、优选松散的、即未连接的填料片，将填料包安装到容器中以形成至少一个填料板；并且将附加的填料片嵌入填料包之间，使得所述至少一个填料板在容器的径向方向上抵靠容器预张紧，其中填料包的填料片和嵌入在填料包之间的附加的填料片仅设置在共同的优选平面中或平行于共同的优选平面，其中，为了闭合垂直于优选平面且在填料包之间布置的间隙，首先，填料包垂直于优选平面朝向彼此移位，然后它们在径向方向上向外移位，直到填料包与容器接触，以便形成平行于优选平面布置的间隙，并且其中平行于优选平面布置的间隙由附加的填料片闭合。
将填料包安装到容器中以及嵌入附加的填料片可以同时进行。借助于该方法，可以在填料包之间避免优选平面中的间隙和垂直于优选平面定向的间隙。当填料包安装到容器中时，填料包也可以手动或液压地受到压力。填料片优选借助于非结构化的、即平滑的辅助片嵌入。为此目的，辅助片被推入填料包之间，并且填料片沿着辅助片被压入填料包之间。该方法还可以包括闭合在优选平面中定向的间隙和垂直于优选平面定向的间隙的步骤。因此，填料片优选地仅嵌入到在优选平面中定向的或平行于优选平面定向的间隙中。垂直于优选平面定向的间隙特别地通过填料包沿优选平面的移位而闭合。
特别地，如上所述，在安装填料包时可形成垂直于优选平面定向的间隙。为了闭合这样的间隙，特别是不可能将填料片嵌入其中，因为填料片将垂直于优选平面定向并且将在相应的填料板中形成屏障。然而，间隙优选地通过在优选平面的方向上被推到一起的填料包来闭合。将填料包推到一起可以具有在填料板的外侧上形成周向间隙的效果。为了闭合这些周向间隙，例如可以从先前在优选平面中移位的填料包中移除在径向方向上位于外侧的填料片。然后，被移除填料片的填料包可以在径向方向上向外移位，直到周向间隙闭合并且填料包与容器紧密接触。然后，填料包的径向向外移位可能具有在优选平面中形成间隙的效果。如上所述，这可以随后借助于推入的填料片再次闭合。
在该方法中，填料包优选地与附加的填料片一起提供。也就是说，当生产或供应填料包时，优选地还提供附加的填料片，特别是成对的。然后附加的填料片可以成对地嵌入填料包之间或省略。
根据一个实施例，通过施加压力将多个填料板压在一起。
通过将压紧装置放置在结构化填料上、将液体分配器放置在结构化填料上和/或将重物放置在结构化填料上，可以借助于弹簧元件手动地、液压地施加压力。
根据另一实施例，附加的填料片成对地嵌入填料包之间。
也可以嵌入多对附加的填料片，例如四个附加的填料片或六个附加的填料片。也就是说嵌入的附加的填料片的数量特别是偶数。与填料包的填料片一样，附加的填料片也是波纹状的。在这种情况下，一对附加的填料片中的两个附加的填料片被布置成使得填料片的波纹峰和波纹谷交叉并且例如彼此成90°的角度布置。然后，一对附加的填料片中的两个附加的填料片在波纹峰处彼此接触。
根据另一实施例，从填料包中移除附加的填料片。
特别地，如上所述，在填料包上的调整工作期间留下的填料片可以重复使用以节省资源。优选地，附加的填料片成对地从填料包中移除。
填料组件、传质塔和/或方法的其它可能的实施方式还包括上文或下文关于未明确提及的示例性实施例描述的特征或实施例的组合。本领域技术人员还将添加各个方面作为填料组件、传质塔和/或方法的相应基本形式的改进或补充。
附图说明
填料组件、传质塔和/或方法的其它有利的设计实施例和方面是从属权利要求和如下所述的填料组件、传质塔和/或方法的示例性实施例的主题。下面将参考附图根据优选实施例更详细地解释填料组件、传质塔和/或方法。
图1示出了传质塔的一个实施例的示意性剖视图；
图2示出了用于根据图1的传质塔的填料组件的一个实施例的示意性剖视图；
图3示出了根据图2的填料组件的示意图；
图4示出了用于根据图1的传质塔的填料组件的另一实施例的示意性剖视图；
图5示出了用于根据图1的传质塔的填料组件的另一实施例的示意性剖视图；
图6示出了用于根据图1的传质塔的压紧装置的一个实施例的示意性透视图；
图7示出了根据图2的填料组件的另一示意图；
图8示出了根据图2的填料组件的另一示意图；
图9示出了根据图2的填料组件的另一示意图；
图10示出了根据图2的填料组件的另一示意图；
图11示出了用于根据图2的填料组件的两个填料包的示意图；
图12示出了用于根据图11的填料包的填料片的示意性透视图；和
图13示出了用于制造根据图2的填料组件的方法的一个实施例的示意性框图。
具体实施方式
在附图中，除非另有说明，否则相同或具有相同功能的元件被赋予相同的附图标记。
图1示出了传质塔1的一个实施例的示意性剖视图。传质塔1可以是精馏或空气分离塔。精馏应理解为意指代表蒸馏的延伸或串联许多蒸馏步骤的布置的热分离过程。与蒸馏相比，精馏的优点在于，设备可以连续操作并且与蒸馏相比分离效果大许多倍，因为蒸汽连续反复地以逆流接触液体。因此，传质塔1在能量方面工作效率更高，在技术上不那么复杂，比一个接一个的单一蒸馏布置更节省空间。
传质塔1包括容器2，容器2具有圆柱形几何形状。容器2可以例如由铝材料或钢材料制成。容器2优选由铝材料制成。容器2围绕对称轴或中心轴线M2圆柱形地构造。容器2可具有高度h2。高度h2可以是例如30000至50000毫米。容器2可包括具有内径d3的第一容器部分3和具有内径d4的第二容器部分4，其中内径d3小于内径d4。例如，内径d3可以是7400毫米，内径d4可以是9400毫米。第一容器部分3和第二容器部分4可以分别具有圆形横截面。
在第一容器部分3和第二容器部分4之间设置截头锥形的第三容器部分5，其将第一容器部分3连接到第二容器部分4。第一容器部分3在端部借助于盖6闭合，第二容器部分4在端部借助于底座7闭合。可以在容器2上设置任意数量的检修孔8至12，用于维护目的并且用于将内部构件装配到容器2中。检修孔8至12分别可以具有例如24英寸(600毫米)或40英寸(1000毫米)的直径。
此外，容器2具有设置在盖6处的气体出口13和设置在底座7处的液体出口14。在传质塔1的操作期间，低沸点馏分经由气体出口13排出，高沸点馏分经由液体出口14排出。在容器2上还设置有气体入口15和两个液体入口16、17。在容器2中安装有承载装置18至22，其上安装有内部构件，并且内部构件可以支持在其上。承载装置18至22固定地连接到容器2，例如焊接。可以有任意数量的承载装置18至22。承载装置18、20、21可以是围绕容器2内部延伸的承载环。承载装置19、22可以是附接到容器2内部的对接带，其可以均匀地布置在容器2的圆周上。容器2可以定位在基座23上。从基座23的下边缘到第二容器部分4的高度h23可以是11600毫米。
放置在第一承载装置18上的是第一承载或支撑格栅24。定位在支撑格栅24上的是第一结构化填料25。第一填料25可具有例如1350毫米的高度h25。定位在第一填料25上的是第二结构化填料26，其具有例如6050毫米的高度h26。可以存在任意数量的填料25、26，其具有任意相应的高度h25、h26。盘形第一压紧装置27设置在第二填料26上方，特别是搁置在第二填料26上。第一压紧装置27可以是格栅并且是液体可渗透的。第一压紧装置27可以连接到第二承载装置19。可以为此目的提供紧固元件28，例如螺钉。在第一压紧装置27和/或第二承载装置19上，可以设置紧固元件28啮合的槽，使得第一压紧装置27的高度可沿着容器2的纵向方向L2、也就是沿着中心轴线M2调节。
在纵向方向L2上在第二承载装置19的上方设置的是第三承载装置20，第一液体分配器29放置在第三承载装置20上。第一液体分配器29也可以直接放置在第二填料26上。在第一液体分配器29上方附接有第一预分配器30，液体可以经由液体入口17供给到第一预分配器30。放置在第四承载装置21上的是第二承载或支撑格栅31，其承载第三结构化填料32。第三填料32可以具有6050毫米的高度h32。
在第三填料32上设置有盘形的第二压紧装置33。第二压紧装置33可以连接到第五承载装置22。同样，为此目的可以设置紧固元件28。在第二压紧装置33和/或第五承载装置22上，可以设置紧固元件28啮合的槽，使得第二压紧装置33的高度可沿着容器2的纵向方向L2调节。在第三填料32的上方设置第二液体分配器34。第二液体分配器34可以直接放置在第三填料32上。在第二液体分配器34上附接有第二预分配器35，液体可以经由液体入口16供给到第二预分配器35。
图2示出了第二填料26的示意性剖视图。图3示出了第二填料26的视图。填料25、32可以具有与第二填料26相同的结构。在结构化填料25、26、32的情况下，金属网或片被折叠和/或卷绕，使得蒸汽和液体被强力地引导，并且使两者相应地强力接触。通过进一步表面结构化和造孔，填料表面的润湿性和传质性能都进一步提高。填料25、26、32是结构化填料。下面仅提到第二填料26。
第二填料26可以具有多个结构化填料层或填料板36至41，它们一个布置在另一个之上。这种填料板36至41由薄的、波纹状和/或穿孔的金属板或金属丝网组成。填料板36至41的设计确保了各种相(液体/气体或液体/液体)之间以最小的压力阻力进行最佳交换。可以有任意数量的填料板36至41。填料板36至41可以由垂直布置的填料片、特别是波纹铝片制成。由于它们的结构，填料板36至41形成冷凝表面，例如在空气分离期间，空气的成分可在冷凝表面上冷凝。例如，所用的填料片可具有0.1毫米的厚度。
每个填料板36至41被分割成多个填料元件或填料包42至56。在图2的定向中，仅示出了最上面的填料板41被分段。每个填料板36至41可以有任意数量的填料包42至56。填料板36至41分别具有200至250毫米的厚度。填料板36至41没有任何接合地彼此相靠放置，并且填料包42至56没有任何接合地彼此相靠放置。如上所述，每个填料包42至56的构造如图3所示，基于由多个平行布置的填料片57至62组成的填料包43而示出。填料片57至62平行于优选平面VE对齐。填料板36至41的所有填料包42至56的所有填料片57至62在优选平面VE中对齐。而且，填料25、26、32的所有填料板36至41的所有填料片57至62可以在优选平面VE中对齐。此外，两个相邻的填料板36至41的优选平面VE也可以彼此垂直地布置。
填料板36至41没有任何接合地彼此相靠放置，并且填料包42至56没有任何接合地彼此相靠放置。为了在传质塔1的操作期间也确保填料25、26、32的无接合，压紧装置27、33被配置成使得它们持续地压在填料25、26、32上，从而防止形成间隙或闭合现有间隙。为此所需的力可以借助于各种系统来施加。这包括将所需的压力PK施加到填料25、26、32并经由承载装置18、21将其引入容器2。这里，动态地施加压力PK。也就是说，即使最上面的填料板41向上或向下移动一定量、例如在纵向方向L2上移动几毫米到几厘米，在传质塔1操作期间在基座23的方向上向下作用的压力PK的大小仍保持大致恒定。
压力PK的这种动态施加不同于已知的静态系统，在静态系统中固定安装的压紧装置仅在一个特定点处对填料施加力。仅在最上面的填料板上方静态固定的压紧装置仅在某些条件下执行其功能。也就是说，当附接压紧装置时的小公差可以具有为填料板的移动创造空间的效果。因此，静态施加力可能导致填料的上边缘不靠在压紧装置上。由于间隙，上边缘和压紧装置之间没有接触。因此，填料也不会被向下压。如果填料向上移动，则会发生接触，并且填料仅通过压紧装置局部地固定。在已知组件的情况下，不施加动态压力PK的事实意味着不能完全防止填料板和填料包的移位，例如当传质塔溢流或出现气体压力激增时。
移位可能导致在填料板和填料板的单个填料包之间产生间隙，由此可能发生以下影响。当液膜从一个填料板流到位于其下旋转90°的下一个填料板时，在每个填料片的下侧形成滴鼻，这减少了气体的流动横截面。滴鼻的宽度取决于下一个接触点相对于位于其下方的填料片的距离。也就是说，间隙的大小对气体容量有直接影响。因此，两个填料板之间的间隙会干扰液体从上部填料板到下部填料板的流动，因为液体必须在填料板的下边缘处聚集成滴液，并且只有在达到必要的滴落重量后才进一步流动。滴液的形成具有减小气体流动的自由横截面面积的作用，这导致气体速度和压力损失增加。从某一气体速度开始，液体被夹带，并且在填料板处发生过早的溢流。
如果在填料板之间存在水平间隙，则液体可以沿着填料片下边缘移位，由此可以产生气体和液体的分布不均。此外，气体的分布不均可能被填料包之间形成旁路的间隙所助长，在旁路中过量的气体可以沿向上的方向流动。液体的分布不均可能被沿着间隙收集然后在一个位置沿向下方向进一步流动的液体所助长。也就是说，液体在填料横截面上的均匀分布受到损害。过早溢流且因此传质塔的容量的降低可能被助长。气体和/或液体的分布不均可能导致效率损失。
为了避免上述缺点，如上所述，在根据图1的传质塔1的情况下，动态地施加压力PK。如图4所示，压力PK的动态施加可借助于弹簧元件63进行。优选地，设置多个弹簧元件63，其均匀地分布在填料板41的圆周上。弹簧元件63可以是压缩弹簧。第一压紧装置27没有直接固定在第二承载装置19上，而是弹簧元件63安装在第二承载装置19和第一压紧装置27之间，并持续地将第一压紧装置27按压在第二填料26上。另外，当第二填料26在图4的定向上向上或向下移动时，弹簧元件63保持张紧，并且压力PK持续地作用在第二填料26上，由此第二填料26始终保持最佳地压合在一起。为此目的，弹簧元件63以限定的力预张紧，该力取决于第二填料26的机械稳定性和预期的流体动力。弹簧元件63的使用具有的优点是它们仅覆盖容器2的很小横截面积，因此对于容器2的相应内径d3、d4的尺寸不起决定性作用。
替代地，也可以通过重物而不是借助于弹簧元件63施加压力PK。例如，第一压紧装置27可以是特别重的结构并且松散地放置在最上面的填料板41上。此外，第二填料26上方的第一液体分配器29可以不安装在第三承载装置20上，而是放置在第一压紧装置27上。这样，第一液体分配器29和第一压紧装置27的重量和第一液体分配器29中的液体的重量可用作压力PK。为了确保第一液体分配器27是液体均匀分布所必需的水平位置，它借助于导向装置被调节。这允许例如实现高达3000N/m2(30mbar或约300kg/m2)的压力。此外，如图5所示，可以在第一压紧装置27和/或第一液体分配器29上放置附加重物64。重物64以不妨碍或很少妨碍气体或液体流动的方式定位和固定。容器2、第二填料36、第一压紧装置27、第一液体分配器29和/或重物64可形成传质塔1的填料组件65。
第一压紧装置27的一个实施例在图6中示出。第二压紧装置33可以以在结构上与第一压紧装置27相同的方式形成。第一压紧装置27包括环形周边基部66，其通过弹簧元件63或借助于槽67可调节地连接到第二承载装置19。此外，第一压紧装置27包括交叉的横向支柱68和纵向支柱69，它们以格栅的形式布置。因此，第一压紧装置27可以是格栅。
通过不是随意安装，而是特别小心地、均匀地和在张力下安装第二填料26，可以避免间隙，并且类似地在传质塔1操作期间也可以避免产生间隙。为此目的，在安装期间，预制的填料包43至56被压靠在容器2的内壁上并且彼此相靠，并且被单独的填料片57至62楔入或介入。外围填料圈或密封圈70(图2)也可以设置在容器2和第二填料26或每个填料板36至41之间。
例如，如图7所示，当安装填料板41时，也就是说当将填料包43至56嵌入容器2中并且当将填料包43至56没有任何接合地彼此压靠时，在填料包52、53、54和填料包50、51之间可以形成平行于优选平面VE的间隙71。将一个或多个填料片57至62嵌入间隙71中，以便支撑容器2中的填料板36至41。为了嵌入填料片57至62，可以使用平滑的、也就是说无波纹或非结构化的辅助片。为此目的，将辅助片嵌入间隙71中，并且沿着辅助片将填料片57至62压入间隙71中。填料片57至62安装成仅在优选平面VE的方向上定向。所有的填料板36至41和所有的填料25、26、32以相同的方式安装。
如图8所示，当安装填料包43至56时，也可以形成垂直于优选平面VE定向的间隙72。例如，间隙72可以设置在填料包52和53之间。为了闭合间隙72，不可能将填料片57至62嵌入其中，因为填料片57至62将垂直于优选平面VE定向并且将在相应的填料板36至41中形成屏障。替代地，如图9所示，间隙72通过使填料包52至54相对于优选平面VE平行地压在一起而被闭合。将填料包52至54推到一起具有形成周向间隙73的效果。
为了闭合周向间隙73，在容器2或填料板41的径向方向R上位于外侧的所有填料包52至54的填料片57、58被移除并且填料包52至54在径向方向R上向外移位，直到间隙73闭合并且填料包52、54与容器2紧密接触。任意数量的填料片57、58可以被移除，这取决于间隙73的大小。通过径向向外移动填料包52至54，再次产生了在优选平面VE中延伸的间隙71。如上所述，这可以借助于推入的填料片57至62来闭合。从填料包52至54移除的填料片57、58也可以用于闭合间隙71。
使用填料片57至62来闭合间隙71允许容器2和填料包42至46的公差被特别补偿，同时为密封圈70留出空间。这产生非常均匀的填料板36至41，它们与容器2的内部紧密接触而没有任何间隙，并且在填料包43至56之间也没有接合部存在或可见。在安装多个彼此叠置的填料25、26的过程中，同样确保第二填料26牢固地压在位于其下方的第一填料25上，并且所有间隙71至73都是闭合的。这种特殊的安装过程意味着每个填料25、26、32都被限制就位，并且因此即使在溢流或气体浪涌期间也不能移动。
通过压紧装置27、33防止了填料25、26、32的逐渐松动。它们在该设置中固定地安装，因为填料25、26、32是内部支撑的，并且保持这种预张紧就足够了。因此，在相应的压紧装置27、33上不需要弹簧元件或重物。如果需要进一步增加填料25、26、32内部的张紧，则可以在安装相应的压紧装置27、33之前借助于重物64或者通过外部压力压缩它们，例如借助于液压缸来压缩。在压力下的压缩状态下，相应的压紧装置27、33被固定并且随后再次移除压力。
图11示出了两个填料包50、52和设置在它们之间的间隙71的示意图。如上所述，每个填料包50、52由多个彼此连接的填料片57至62构成。每个填料片57至62是波纹状的并且具有波纹峰74和与波纹峰74交替的波纹谷75。相邻填料片57、58的波纹峰74在接触区域76处彼此接触。
限定的通道77在相邻填料片57、58之间形成，气体和/或液体可以在通道77中流动。间隙71在本例中被限定为填料包50、52或填料片57至62之间的区域，在间隙71中填料片57至62彼此不接触并且在间隙71中没有设置接触区域76。也就是说，在间隙71中或间隙71处，填料包50、52或填料片57至62不接触。因此，上述用于气体和/或液体的通道77也不形成在间隙71中。这种间隙71可以具有长方体几何形状。
图12示出了填料片57的示意性透视图。可以看出，波纹谷75和波纹峰74优选地相对于中心轴线M2倾斜地定向，例如以45°的角度定向。
图13中所示的用于制造填料组件65的方法可以包括作为示例的以下步骤：步骤S1可以包括提供容器2。步骤S2包括提供填料包42至56，并且步骤S3包括提供附加的填料片57至62。在步骤S4中，将填料包42至56安装在容器2中以形成填料板36至41。在步骤S5中，将附加的填料片57至62嵌入在填料包42至56之间，使得至少一个填料板36至41在容器2的径向方向R上抵靠容器2预张紧。如上面参考图7至10所解释的那样，该方法还可以包括闭合在优选平面VE中定向的间隙71和垂直于优选平面VE定向的间隙72的步骤S6。在步骤S7中，将填料片57至62仅嵌入到定向在优选平面VE中或平行于优选平面VE定向的间隙71中。垂直于优选平面VE定向的间隙72特别地通过填料包42至56在优选平面VE中的移位而闭合。
在该方法中，附加的填料片57至62总是成对地嵌入。也可以嵌入多对附加的填料片57至62，例如四个附加的填料片57至62或六个附加的填料片57至62。也就是说嵌入的附加填料片57至62的数量是偶数。附加的填料片57至62是波纹状的。在这种情况下，一对附加的填料片57至62中的两个附加的填料片57至62被布置成使得填料片57至62的波纹峰74和波纹谷75交叉并且被布置成例如彼此成90°的角度。一对附加的填料片57至62中的两个附加的填料片57至62在波纹峰74处彼此接触。
由于填料25、26、32内的间隙71至73造成的容量损失和/或效率损失得以防止。因此，可以实现对具有较低安全裕度的传质塔1的优化设计。也就是说，对于相同的性能，传质塔1可以设计成具有较小的内径d3、d4。预张紧的填料25、26、32还可用于使用结构化填料的所有应用中，例如用于2相或3相分离的容器、冷却塔等。
尽管已经使用示例性实施例描述了本发明，但它可以以各种方式进行修改。
附图标记列表
1 传质塔
2 容器
3 容器部分
4 容器部分
5 容器部分
6 盖
7 底座
8 检修孔
9 检修孔
10 检修孔
11 检修孔
12 检修孔
13 气体出口
14 液体出口
15 气体入口
16 液体入口
17 液体入口
18 承载装置
19 承载装置
20 承载装置
21 承载装置
22 承载装置
23 基座
24 支撑格栅
25 填料
26 填料
27 压紧装置
28 紧固元件
29 液体分配器
30 预分配器
31 支撑格栅
32 填料
33 压紧装置
34 液体分配器
35 预分配器
36 填料板
37 填料板
38 填料板
39 填料板
40 填料板
41 填料板
42 填料包
43 填料包
44 填料包
45 填料包
46 填料包
47 填料包
48 填料包
49 填料包
50 填料包
51 填料包
52 填料包
53 填料包
54 填料包
55 填料包
56 填料包
57 填料片
58 填料片
59 填料片
60 填料片
61 填料片
62 填料片
63 弹簧元件
64 重物
65 填料组件
66 基部
67 槽
68 横向支柱
69 纵向支柱
70 密封圈
71 间隙
72 间隙
73 间隙
74 波纹峰
75 波纹谷
76 接触区域
77 通道
d3 内径
d4 内径
h2 高度
h23 高度
h25 高度
h26 高度
h32 高度
L2 纵向方向
M2 中心轴线
PK 压力
R 径向方向
S1 步骤
S2 步骤
S3 步骤
S4 步骤
S5 步骤
VE 优选平面

Claims (15)

1.一种用于传质塔(1)的填料组件(65)，其包括结构化的至少一个填料板(36-41)和容器(2)，所述结构化的至少一个填料板(36-41)被布置在容器(2)中，其中，所述结构化的至少一个填料板(36-41)具有填料包(42-56)，其中，每个填料包(42-56)均包括互连的填料片(57-62)，其中，填料片(57-62)是波纹状的并且具有波纹峰(74)和波纹谷(75)，其中，相邻的填料片(57-62)在波纹峰(74)处彼此接触，其中，波纹状的附加的填料片(57-62)嵌入在填料包(42-56)之间，使得所述至少一个填料板(36-41)在容器(2)的径向方向(R)上抵靠容器(2)预张紧，其中，填料包(42-56)的波纹状的填料片(57-62)和嵌入在填料包(42-56)之间的波纹状的附加的填料片(57-62)仅布置在共同的优选平面(VE)中或平行于共同的优选平面(VE)布置。
2.根据权利要求1所述的填料组件，其中，所述填料包(42-56)没有任何间隙地彼此接合。
3.根据权利要求1或2所述的填料组件，其中，所述附加的填料片(57-62)成对地嵌入在填料包(42-56)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的填料组件，其中，所述附加的填料片(57-62)能够从所述填料包(42-56)移除。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的填料组件，其中，多个结构化的填料板(36-41)形成结构化的填料(25、26、32)。
6.根据权利要求5所述的填料组件，其中，所述结构化的填料(25、26、32)的结构化的填料板(36-41)在容器(2)的纵向方向(L2)上受到压力(PK)。
7.根据权利要求6所述的填料组件，其中，所述压力(PK)能够借助于放置在结构化的填料(25、26、32)上的压紧装置(27、33)、放置在结构化的填料(25、26、32)上的液体分配器(29、34)和/或放置在结构化的填料(25、26、32)上的重物(64)来施加。
8.根据权利要求7所述的填料组件，其中，所述压紧装置(27、33)可调节地固定在容器的承载装置(19、22)上。
9.根据权利要求8所述的填料组件，其中，在所述压紧装置(37、33)上设置有槽(67)，紧固元件(28)可移动地保持所述槽(67)中，以用于调节所述压紧装置(27、33)。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的填料组件，其中，为了施加所述压力(PK)，所述压紧装置(27、33)在结构化的填料(25、26、32)的方向上借助于弹簧元件(63)被弹簧预张紧。
11.一种传质塔(1)，其具有根据权利要求1至10中任一项所述的填料组件(65)。
12.一种用于生产填料组件(65)的方法，其具有以下步骤：
(S1)提供容器(2)；
(S2)提供填料包(42-56)，其中，每个填料包(42-56)均包括互连的填料片(57-62)；
(S3)提供附加的填料片(57-62)；
(S4)将填料包(42-56)安装在容器(2)中，以形成至少一个填料板(36-41)；和
(S5)将附加的填料片(57-62)嵌入在填料包(42-56)之间，使得所述至少一个填料板(36-41)在容器(2)的径向方向(R)上抵靠容器(2)预张紧，其中，填料包(42-56)的填料片(57-62)和嵌入在填料包(42-56)之间的附加的填料片(57-62)都仅布置在共同的优选平面(VE)中或者平行于共同的优选平面(VE)布置，其中，为了闭合填料包(42-56)之间的垂直于优选平面(VE)布置的间隙(72)，首先使填料包(42-56)垂直于优选平面(VE)朝向彼此移位，然后使它们在径向方向(R)上向外移位，直到填料包(42-56)接触容器(2)，以便形成平行于优选平面(VE)布置的间隙(71)，并且其中，平行于优选平面(VE)布置的间隙(71)通过附加的填料片(57-62)闭合。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过施加压力(PK)将多个填料板(36-41)压在一起。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述附加的填料片(57-62)成对地嵌入在填料包(42-56)之间。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的方法，其中，所述附加的填料片(57-62)从填料包(42-56)移除。
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