CN203990657U - 一种导流型填料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种导流型填料，由多层填料片叠放而成，填料片波纹棱线的中间为两段对称反转的曲线，上下两端为直线，两段曲线相切，且上端曲线与上部分的直线相切，下端曲线与下部分的直线相切，填料片波纹棱线曲线部分和直线部分的高度比在0.5-5之间；填料片上冲制有一系列的矩形、三角形、圆弧形凸台导流孔，填料片上冲制的凸台导流孔面积为填料片面积的5％～30％；且填料片表面采用规则金刚石颗粒，按照液流方向规则振动擦磨而进行表面粗糙处理，填料由倾角不同的填料盘组合装填。本实用新型填料表面成膜效果好，有效比表面积增大，气液相扰动增强，增大了液膜表面更新速率，极大的提高了传质效率，可广泛应用在石油、化工、生物、制药、环保等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型气液导流型填料，属于化工分离过程的汽液传质设备领域。
背景技术
塔器是重要的分离设备，多用于物质的分离与提纯，在石油、化工、生物、制药、环保等领域有着广泛的应用。塔器作为平衡分离设备，塔板和填料为相际间热质传递提供相界面，是塔的核心构件。填料塔的核心是塔内件填料，填料的结构和性能直接影响填料塔的分离效率和投资费用，开发出性能优良的填料是填料塔技术发展与进步的关键。填料按结构和装填方式，主要分为规整填料和散堆填料，目前在化工分离中，规整填料的应用较为广泛。规整填料具有压降低、通量大、气液相分布均匀、传质效率高等优点，应用于石油化工、精细化工等行业。
传统的波纹填料是直线型填料，包括X型填料和Y型填料，直线型填料的流体通道与垂直方向有一定的倾角，液相在重力作用下沿着流体通道向下流动，在填料表面形成液膜，气相沿着流体通道向上流动，在液膜表面进行气液相传质。X型填料的波纹倾角较小，气液相接触时间长，传质效率较高，Y型填料波纹倾角较大，传质效率较X型填料低，但压降也小。对波纹的几何结构进行改进，以实现低压降、高传质效率的尝试屡见不鲜。南京大学提出了一种强效无壁流规整填料(CN200810124793.2)，该填料的波纹片由N段短距离的波折通道组成，形成折线形波纹通道，然而该波纹片经过多次偏折，折线之间的流动阻力增大，甚至会导致液膜脱落，影响传质过程。天津大学开发出一种偏心导流窗口式规整填料片及填料(CN201010577155.3)，在波纹板片的波峰或波谷上开设导流窗口，导流窗口轴向与波纹倾斜方向有一定夹角，以加强填料内的横 向混合，但是在波纹片上开设窗口，减少了波纹片上的液膜面积，影响传质效率。
发明内容
本实用新型的目的在于打破填料设计时传质效率的增大是以压降增大为代价的固有模式，对传统的波纹规整填料结构作进一步开发。波纹的结构不再是传统的直线型或折线形，而是将直线与曲线进行组合，且线条之间为圆滑过渡，改变了现有填料的流体流动通道，同时在波纹片上冲制一系列的导流凸台，以增加气液相湍动程度和气液相接触面积，并且填料片也采用特殊的表面粗糙处理方法，增大填料的比表面积。
为了实现该目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种导流型填料，由多层填料片叠放而成，其特征是填料片波纹棱线的中间为两段对称反转的曲线，上下两端为直线，两段曲线相切，且上端曲线与上部的直线相切，下端曲线与下部的直线相切。
所述的一种导流型填料，填料片波纹棱线曲线部分和直线部分的高度比在0.5-5之间。
所述的一种导流型填料，填料片上冲制有一系列的凸台导流孔。
所述的一种导流型填料，填料片上冲制的凸台导流孔可以是矩形、三角形、圆弧形。
所述的一种导流型填料，填料片上冲制的凸台导流孔面积为填料片面积的5％～30％。
所述的一种导流型填料，填料波纹与水平方向夹角在30°-80°之间。
所述的一种导流型填料，填料片表面采用规则金刚石颗粒，按照液流方向规则振动擦磨而进行表面粗糙处理。
所述的一种导流型填料，填料由倾角不同的填料盘组合装填。
本实用新型的填料与现有的填料相比，具有如下的优点：
该填料的波纹结构为直线和曲线的组合，结合了直线形和曲线形的优点，保证了液体能够顺利流动，在实现低压降的同时，液相在波纹片上成膜效果好，表面更新快，增加气液相的接触时间，并且不同线型的波纹片是圆滑过渡，避免了流动通道内的沟流、壁流现象，使气液相接触更充分，提高传质效率，并且根据波纹片倾角的不同，直线和曲线的比例可以改变，实现低压降、高传质效率的目的。
填料的波纹片上开设5％～30％的导流凸台，当液相由导流凸台上方往下流动时，液膜底层的液体可以直接顺着导流凸台流下，使得气液相接触不均匀的液膜底层变成液膜表层，加强了液膜表面的湍动程度，而液膜表层的液体越过凸台流动，有效的实现了液膜更新，加强了气液相的充分接触，提高传质效率。气相至下往上运动，在导流凸台下方，可以沿着凸台上表面与更新的液膜接触传质，而波纹板另一侧的气相可以穿过凸台形成的通道，一方面与液相直接接触传质，另一方面加强了液相的扰动，使气液相接触更充分，提高了传质效率。开设的导流凸台，增加了气液相的接触面积，即增大了传质面积，同时增大了液膜表面更新速率，使气液相接触更充分，同时也加强了液层间的扰动，使气液传质更充分，极大的提高了传质效率。
表面润湿性能是填料的重要性能之一，对填料的表面进行处理，可以有效的提高填料的表面润湿性，目前常用的有物理方法和化学方法，如高速喷砂法、高锰酸钾浸渍法，但是这些方法的共同点是随机性，无规则性。本实用新型采用规则金刚石颗粒，在填料片表面按照液流方向规则振动擦磨而进行表面粗糙处理，处理后的填料表面润湿性能更好，且能增大填料的气液接触面积，从而提高传质效率。
另外，倾角不同的两盘填料组装装填，在两层不同填料之间能够形成扰动，也可以综合不同倾角填料的优点，提高填料塔的分离能力。
附图说明
图1是一种导流填料的结构示意图；
图2是倾角α为45°时导流填料的结构示意图；
图3是导流凸台为三角形的导流填料波纹示意图；
图4是导流凸台为圆弧形的导流填料波纹示意图；
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型一种导流填料作进一步的详细说明。
导流填料的结构如图1所示，导流填料的填料片表面首先采用规则金刚石颗粒，按照液流方向规则振动擦磨而进行表面粗糙处理，使填料片表面润湿性能增加。然后根据填料比表面积不同，按峰高、波纹倾角、齿形角的要求在精密冲床上采用特制的磨具冲制成波纹片，填料片波纹棱线的中间为两段对称反转的曲线，上下两端为直线，两段曲线相切，且上端曲线与上部分的直线相切，下端曲线与下部分的直线相切，填料片波纹棱线曲线部分和直线部分的高度比在0.5-5之间。同时在波纹片上开设5％～30％的凸台导流孔，导流孔是由波纹片上冲制的一些矩形(如图1和图2)、三角形(如图3)或者圆弧形(如图4)的薄片，导流孔的开口朝向液相来流方向，且与波纹片直接相连，导流孔大小和数量可根据处理量的不同进行开设，波纹片的倾角可以在30°-80°之间。采用该导流波纹片组合成填料，相邻两块填料片之间按波纹的方向垂直放置，且相邻两盘填料可以采用倾角不同的两种填料组合装填。
本实用新型的填料表面润湿性能好，成膜效果显著，有效比表面积增大，气液相扰动增强，增加了气液相的接触面积，即增大了传质面积，同时增大了液膜表面更新速率，使气液相接触更充分，气液传质更充分，极大的提高了传质效率。
Claims (8)
1.一种导流型填料，由多层填料片叠放而成，其特征是填料片波纹棱线的中间为两段对称反转的曲线，上下两端为直线，两段曲线相切，且上端曲线与上部分的直线相切，下端曲线与下部分的直线相切。
2.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料片波纹棱线曲线部分和直线部分的高度比在0.5-5之间。
3.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料片上冲制有一系列的凸台导流孔。
4.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料片上冲制的凸台导流孔可以是矩形、三角形、圆弧形。
5.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料片上冲制的凸台导流孔面积为填料片面积的5％～30％。
6.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料波纹与水平方向夹角在30°-80°之间。
7.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料片表面采用规则金刚石颗粒，按照液流方向规则振动擦磨而进行表面粗糙处理。
8.根据权利要求1所述的一种导流型填料，其特征在于，填料由倾角不同的填料盘组合装填。
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