CN109351319A - 一种密集型气液流波纹规整填料及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种密集型气液流波纹规整填料及制造方法，所述规整填料是由不锈钢、铝、铜金属料带制造的填料片拼凑而成一盘状填料，在盘状填料同一单元格内的填料片上冲压有多个直径远小于水力学直径、使得气液可在多处流通的流通孔，所述流通孔的孔数分布增加数倍以确保开孔率一致性；所述的方法是：采用不锈钢、铝或铜制成的金属料带来制造填料片，所述的填料片采用设置有渐变增大落料孔的冲孔模具进行冲孔，使得该工序可满足冲制远小于填料片水力学直径的气液均布孔且有足够的使用寿命；它具有设计合理、结构简单、加工容易，使用过程中能有效减少气液不均引起的阻力损失，进一步改善气液分布，降低填料盘及精馏塔阻力，减少运行能耗等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种由金属材料制成的，可用于石油化工、精细化工、气体分离等行业精馏塔、吸收塔、萃取塔、汽提塔、水洗塔等传热、传质设备中，气液流分布密集的板波纹规整填料。
背景技术
规整填料自上个世纪八十年代开始因其通量大、阻力小、效率高、安装方便等优势逐步显现，在石油、化工、深冷、轻工等工业领域中得到了广泛应用。到目前为止，规整填料已赢得了塔内件设备业务相当大的市场份额，并且其市场份额还在进一步扩大之中。
板波纹规整填料是众多规整填料中性能较为优良的一种产品，通常由不锈钢、铝、铜等金属薄片压制成横截面成三角形的波纹片，并组装成盘。填料片波纹与塔轴线方向一般成30°、45°两种角度。在填料组装成盘时，相邻两片填料波纹纹路相反，两盘填料上下交错呈90°安放。
由于制造方法的原因，普通板波纹填料片上往往不冲孔或者采用较大气液冲孔以确保模具寿命，而填料片上气液孔径较大，与水力学直径接近，并不能充分地促进气液混合，导致气液未能充分均布，从而气液易在局部集中而产生一定的气液通过阻力损失，导致填料塔整体压降的增高，且降低了传质效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种在现有技术基础上进行改进的，使得气液在填料片上分布更为均匀，改善流体走向以降低填料盘运行阻力的密集型气液流波纹规整填料及其制造方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，一种密集型气液流波纹规整填料，它是由不锈钢、铝、铜金属料带制造的填料片拼凑而成一盘状填料，在盘状填料同一单元格内的填料片上冲压有多个直径远小于水力学直径、使得气液可在多处流通的流通孔，所述流通孔的孔数分布增加数倍以确保开孔率一致性。
作为优选：所述的相邻填料片之间纹路呈相反排列，在同一流道内设置有多个可以确保液体流下及气体上升进入下一面流道的气液孔。
一种制造所述的密集型气液流波纹规整填料的方法，所述的方法是：采用不锈钢、铝或铜制成的金属料带来制造填料片，所述的填料片采用设置有渐变增大落料孔的冲孔模具进行冲孔，使得该工序可满足冲制远小于填料片水力学直径的气液均布孔且有足够的使用寿命，从而生产出密集型气液流板波纹规整填料片；并在打包过程中，使相邻两片填料片密集冲孔相互结合并最终成盘；从而生产出密集型气液流板波纹规整填料。
本发明与现有技术相比，具有设计合理、结构简单、加工容易，使用过程中能有效减少气液不均引起的阻力损失，进一步改善气液分布，降低填料盘及精馏塔阻力，减少运行能耗等特点。
附图说明
图1是本发明单元区域气液流向示意图。
图2是普通板波纹填料单元区域气液流向示意图。
图3是本发明布孔示意图。
图3A是图3 A向视图。
图4是普通板波纹填料片布孔示意图。
图4A是图4 A向视图。
图5是本发明填料在塔中的液体分布示意图。
图6是普通板波纹填料在塔中的液体分布示意图。
图7是本发明填料冲孔落料孔示意图。
图8是普通板波纹填料冲孔落料孔示意图。
具体实施方式
下面将结合附图与实施例对本发明作进一步说明：图中所示，一种密集型气液流波纹规整填料，它是由不锈钢、铝、铜金属料带制造的填料片拼凑而成一盘状填料，在盘状填料同一单元格内的填料片上冲压有多个直径远小于水力学直径、使得气液可在多处流通的流通孔11，所述流通孔11的孔数分布增加数倍以确保开孔率一致性。
所述的相邻填料片之间纹路呈相反排列，在同一流道内设置有多个可以确保液体流下及气体上升进入下一面流道的气液孔31。
一种制造所述的密集型气液流波纹规整填料的方法，所述的方法是：采用不锈钢、铝或铜制成的金属料带来制造填料片，所述的填料片采用设置有渐变增大落料孔71的冲孔模具进行冲孔，使得该工序可满足冲制远小于填料片水力学直径的气液均布孔且有足够的使用寿命，从而生产出密集型气液流板波纹规整填料片；并在打包过程中，使相邻两片填料片密集冲孔相互结合并最终成盘；从而生产出密集型气液流板波纹规整填料。
实施列：
如图1所示，本发明采用不锈钢、铝、铜等金属箔材为主制造，在同一单元格内，冲压多个流通孔11，且其直径远小于水力学直径12，使得气液可在多处流通。图2中单元区域内设计只有单个流通21，且直径与水力学直径22接近，大量的气液流量在同一孔内流通。图1与图2液体流向对比显示，本发明结构有利于气液在填料波纹内均匀分布，而通过气液的均匀分布可进一步加强气液的混合程度，且进一步降低了填料阻力。
如图3所示，本发明成盘液体孔分布密集，在同一流道内有多个液体孔31，可以确保液体流下及气体上升过程中经过气液孔进入另一面流道，在填料片内存在足够的气液流道确保混液均匀。图3与图4液体孔分布41对比可见，本发明结构有效促进液体在同片填料相邻流道间的流动，而不至于同一片填料中就存在气体或液体从单一流道流过而未进行气液混流的情况。
本发明所述的填料片在成盘后装入填料塔内部的局部示意如图5所示。填料内液体分布51与图6现有规整填料技术液体分布61对比而言，液体通过填料流道沿填料波纹方向多处位置向下流动，但由于现有填料分布设计中气液孔数量有限，导致气液分布往往存在于少数局部，导致液体与气体分别从独立的流道，整体分布并不均匀，填料未能为气液传质提供有效的接触界面，导致填料传热、传质效率下降。同时由于气体或液体在某一局部区域过于集中，导致局部区域阻力陡增，从而影响了整体运行阻力。为了改变这种情况，在保留原通道主题结构不变的前提下，增设多处气液孔，按密集型方式排布，优化产品气液流情况，使得原本在单位区域集中的气液流按设计的多处位置进行均衡分布。图5与图6对比显示，常规填料集中流动的气液，通过本发明密集型气液孔设计进行了多处均布，继而改进了气液接触的实际面积，改善气液传热传质情况，避免气液局部集中导致的阻力陡增情况。本发明结构有利于气液持续接触，并从本质上消除气液集中对有效比表面积的影响，以提高整塔的传质、传热效果。
填料片在冲孔过程中，通过冲孔模具的全新设计图7，由于采用渐变增大落料孔71设计，使得填料孔落料72不易在孔内翻转而导致积聚。而普通落料模具如图8所示落料孔81为一体式设计，导致落料82容易在下落过程中翻转积聚导致孔堵塞。因此本发明结构改进使得该工序可满足冲制远小于填料片水力学直径的气液均布孔且有足够的使用寿命，从而生产出密集型气液流板波纹规整填料片，在打包过程中，使相邻两片填料片密集冲孔相互结合并最终成盘。密集型冲孔的结构缓解乃至避免了气液局部集中导致有效比表面积降低的产生，使得该改良型规整填料效率高、气液分布良好，有利于气液持续传热、传质。
Claims (3)
1.一种密集型气液流波纹规整填料，它是由不锈钢、铝、铜金属料带制造的填料片拼凑而成一盘状填料，其特征在于：在盘状填料同一单元格内的填料片上冲压有多个直径远小于水力学直径、使得气液可在多处流通的流通孔（11），所述流通孔（11）的孔数分布增加数倍以确保开孔率一致性。
2.根据权利要求1所述的密集型气液流波纹规整填料，其特征在于：所述的相邻填料片之间纹路呈相反排列，在同一流道内设置有多个可以确保液体流下及气体上升进入下一面流道的气液孔（31）。
3.一种制造如权利要求1或2所述的密集型气液流波纹规整填料的方法，其特征在于：所述的方法是：采用不锈钢、铝或铜制成的金属料带来制造填料片，所述的填料片采用设置有渐变增大落料孔（71）的冲孔模具进行冲孔，使得该工序可满足冲制远小于填料片水力学直径的气液均布孔且有足够的使用寿命，从而生产出密集型气液流板波纹规整填料片；并在打包过程中，使相邻两片填料片密集冲孔相互结合并最终成盘；从而生产出密集型气液流板波纹规整填料。
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