CN1772369A - 一种网架式规整填料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种网架式规整填料，该填料由多层基本单元层网架叠合构成，其基本单元层网架由平面丝网折叠成立体波纹状结构。上下基本单元层的波纹成30～90°交叉。该填料萃取效率高，容量低，是一种较为理想的液液萃取填料。
Description
技术领域
本发明涉及化工填料领域，特别是涉及一种用于液液萃取的网架式规整填料。
技术背景
液液萃取是石化、化工、冶金、制药、环保等行业重要的操作环节，填料塔是应用最广的液液萃取设备之一。目前，液液萃取塔和气液传质塔使用填料基本相似，但二者对填料的要求却相距甚远。
气液传质过程，分散相液体沿填料表面降落，连续相气体穿过填料空隙上升，两相逆向流动，传质面积主要取决填料表面积。理想型气液传质填料应具备以下条件：
1.比表面积大；
2.液体在填料表面均匀分布，界面充分更新；
3.气相压降小，操作弹性大；
4.容重轻，加工方便，成本低。
液液传质过程，分散相液体以液滴群形态分布在连续相液体中，二者凭密度差逆向流动，传质面积为液滴群表面积总和，主要取决液滴直径和体系中分散相体积分率，与填料比表面积无直接关系。此外，液液萃取比气液传质返混更甚，成为制约传质效率的关键因素。理想型液液萃取填料应具备以下条件：
1.及时切碎液滴，减小液滴直径，增加传质面积，缩短液滴自由行程，强化液滴表面更新；
2.液滴在空间分布均匀，液滴直径分布集中，特别要消除大的集中空洞，避免因液滴聚并成团而减少传质面积并加剧轴向返混；
3.连续相流速分布均匀，湍动小，漩涡少，流动阻力低，流体通量大；
4.容重轻，加工方便，成本低。
现有工业萃取塔所用填料有两类，一类是颗粒填料，基本属鲍尔环的改进型，如阶梯环、阿雷茨基环和清华大学的扁环等；另一类是规整填料，如蒙茨填料。用理想液液萃取填料的四项条件对照，人们有理由期望性能更佳的新型填料问世。
本发明内容：
本发明的目的是针对液液萃取的特点，提供一种更贴近理想型填料的新型网架式规整填料，提高萃取操作技术经济水平。
本发明的网架填料由多层基本单元层网架(或称基本单元层)叠合构成。
所述基本单元层由平面丝网折叠成立体波纹状结构。
所述平面丝网可选用以下结构：
1.由经、纬丝编织或碰焊固定而成，网孔为正方形或矩形(如图1)，边长1-100mm；
2.由斜交丝编织或碰焊固定成菱形孔网(如图2、4)，菱形对角线2-100mm；
3.由金属薄板切缝后拉制成菱形孔或近似六边形的菱形孔网(如图3即钢板拉网)，菱形对角线1-100mm，短轴与长轴的长度之比约0.1-1，优选0.4-0.8；
4.由斜交丝和纬丝编织或碰焊固定成网(如图4)，斜交丝构成的菱形网孔对角线1-100mm，短轴与长轴的长度之比约0.1-1，优选0.4-0.8，纬丝应在菱形顶点或附近(稍许偏离)；
编织或碰焊网的经丝、纬丝、斜丝材质为金属或塑料，金属丝为截面直径为0.2～2mm的圆丝或厚0.2～1mm宽1～3mm的扁丝(带)，钢板拉网所用钢板厚0.2-2mm。塑料丝截面尺寸需放大，保证应有强度和刚度。
平面丝网折叠成立体波纹状单元层网架(如图5、6)，波纹形状为曲线(如正弦曲线等)形、或三角形，由折叠加工工艺决定，三角形波纹峰谷处可能存在小圆弧状。每单元波纹峰谷间可含一排或数排网孔。波纹相邻两峰(谷)距离1-100mm，峰谷间波纹高度1-100mm。
网架填料基本单元层亦可用陶瓷或塑料直接成型。
用于小型填料塔的网架填料基本单元层，其外径略小于塔内径，逐层叠加装入塔内或数层叠加构成一组合单元，各组合单元再叠加装入塔内，叠加时上下层之间的波纹成30-90°交叉(如图7-11所示)，优选90°；用于大型填料塔时，每盘网架填料分成数块组合单元，从人孔送入塔内拼装成一个个完整的圆盘，上下层圆盘之组合单元间的拼缝应错开，避免形成短路影响传质效率。
与现有液液萃取填料相比，本发明的网架规整填料具有以下优点：
1.整个空间分割成均匀对称的小区域，彻底消除液滴聚并成团的可能。数片基本单元层网架叠加后，诸丝水平投影网格十分密集，能有效切碎液滴，减小滴径，使滴径分布集中，特别是消除大液滴，传质面积大。轴向返混小，液滴升降自由行程短，表面更新好。连续相流速分布均匀，湍动小，漩涡少；传质效率较同类产品提高25-40％。
2.任意截面有效流通面积比率极高，流动阻力小，单位面积流通能力较同类产品提高15-30％；
3.网架类似桁架结构，承受载荷能力强，网架用丝截面可较细，较同类产品容重轻40～60％，成本低25～40％。
附图说明：
图1为正方形孔平面丝网结构示意图。
图2、3为菱形孔平面丝网结构示意图。
图4为加了纬丝的菱形孔平面丝网结构示意图。
图5为由正方形孔平面丝网折叠的立体波纹状基本单元层网架结构示意图，相邻波纹峰谷间含一排网孔。
图6为由正方形孔平面丝网折叠的立体波纹状基本单元层网架结构示意图，相邻波纹峰谷间含三排网孔。
图7为由菱形孔平面丝网或钢板拉网折叠的基本单元层网架结构示意图，相邻波纹峰谷含半排网孔。
图8为由加了纬丝的菱形孔平面丝网折叠的单层网架结构示意图，相邻波纹峰谷问含一排网孔。
图9为两层基本单元层网架叠合成的组合单元网架结构示意图。
图10、11为四层基本单元层网架叠加成的组合单元网架结构示意图。
具体实施方式：
本发明用下列具体实施例结合附图对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不限于实施例。
实施例1
直径Ф300mm的规整网架填料，用Ф0.8mm的不锈钢丝碰焊成网孔为边长6mm的正方形的平面丝网(如图1所示)，上述平面丝网折叠成立体波纹基本单元层网架，波形延伸线为直角等腰三角形，峰谷间含两排网孔。相邻两峰(谷)距离
峰谷间波纹高度
由20层基本单元层网架叠合成一块基本组合网架填料。
实施例2
直径Ф500mm的规整网架填料，用0.5mm×2mm不锈钢扁丝制成菱形孔平面网丝(如图3)，菱形长对角线20mm，短对角线10mm，纬丝联接对应的菱形顶点，诸丝联接均用碰焊(如图4所示)。上述平面丝网折叠成立体波纹状基本单元层网架，每单元波纹峰谷间含半排菱形孔，波形为等边三角形，相邻两峰(谷)距离10mm，峰谷间波纹高
(如图7所示)。20片单层网架叠合成一块基本网架。
实施例3
直径Ф1000mm的规整网架填料，用δ＝1.2mm的不锈钢板拉制成菱形网，菱形长对角线16mm，短对角线8mm。将上述平面网折叠成立体波纹状基本单元层网架，波形延伸线为等边三角形，相邻两峰(谷)距离16mm，峰谷问波纹高度
每单元波纹峰谷间含一排菱形孔。15片基本单元层网架叠合成一块基本组合网架填料。
Claims (5)
1.一种网架式规整填料，其特征在于该网架式规整填料由多层基本单元层网架叠合构成，所述基本单元层网架由平面丝网折叠成立体波纹状结构，相邻两基本单元层网架成30～90°交叉。
2.根据权利要求1的网架式规整填料，其特征在于所述平面丝网为：
1)由经、纬丝编织或碰焊固定而成，网孔为正方形或矩形，边长1-100mm；
2)由斜交丝编织或碰焊固定成菱形孔网，菱形网对角线2-100mm；
3)由金属薄板切缝后拉制成菱形孔或近似六边形的菱形孔网，菱形对角线1-100mm，短轴与长轴的长度之比0.1至1；
4)由斜交丝和纬丝编织或碰焊固定而成网，斜交丝构成的菱形网孔对角线1-100mm短轴与长轴的长度之比为0.1至1，纬丝应在菱形顶点或稍许偏离。
3.根据权利要求2的网架式规整填料，其特征在于所述菱形网孔的短轴与长轴的长度之比为0.4至0.8。
4.根据权利要求1的网架式规整填料，其特征在于所述立体波纹状基本单元层网架的波纹形状为曲线形或三角形，三角形波纹峰谷处会成小圆弧状，波纹相邻两波峰或波谷距离1～100mm，峰谷间波纹高度1～100mm。
5.据权利要求1的网架式规整填料，其特征在于平面丝网的金属丝截面直径为0.1～2mm的园丝或厚0.1～2mm宽1～5mm扁丝，钢板拉网所用钢板厚0.1～2mm。
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