CN210545168U - 一种波纹规整填料和填料塔 - Google Patents

Abstract

一种波纹规整填料和填料塔，由波纹板片和紧固件组成，所述的紧固件将多片波纹板片固定为与反应器内腔相适应的填料盘，所述的波纹板片水平方向横截面为折线形，其垂直方向截面也为折线形，所述的填料盘内相邻两块波纹板片之间形成流体通道，所述的流体通道沿反应器轴向由多段波折段构成，流体在所述的流体通道内沿反应器轴向折流。本实用新型提供的波纹规整填料能有效解决现有波纹规整填料壁流、偏流、沟流等问题，增加了流体在填料中的停留时间，提高热交换、质交换效率。

Description

一种波纹规整填料和填料塔

技术领域

本实用新型涉及一种化工设备填料塔中的填料，更具体地说，涉及一种化工设备填料塔中的波纹规整填料。

背景技术

石油和化学工业中的许多加工方法，都涉及质量交换和热交换，并且采用填充塔或填充室来完成这些步骤。这些填充塔或填充室中所用的填料，有一类是波纹规整填料。这种填料由许多波纹板构成，波纹板互相邻接，相邻波纹板上的波纹彼此倾斜交叉。在某些情况下，这些波纹板被冲压出孔，加工成表面起皱折的带槽纹的、或其它粗糙不平的形状，以便促使流体更为均匀地流经这些表面。波纹规整填料是一种整砌结构的新型高效填料，它是由许多片波纹薄板反向垂直叠在一起组成的盘状填料，直径略小于塔壳内径。常规波纹规整填料的波纹与填料的轴向中心线夹角一般为30°或45°,相邻两片波纹板片呈波纹方向相反叠放，上下相邻两层塔盘错开90°角反向堆叠。传统单层波纹填料结构紧凑，比表面积大，交错排列有利于气液接触和液体的再分布，因而具有较高的传质效率。但是在使用过程中也发现其存在许多不足之处，其中影响最大的是其波纹通道呈单向倾斜直线形，容易使液体产生偏流和壁流，在小直径塔中使用时，尤为明显。

目前，许多研究机构和生产企业提出了一些方法，以期解决或改善波纹规整填料使用过程中遇到的壁流、沟流、偏流等问题。 CN1054018A公开的一种波纹脉冲填料，因具有脉冲作用，强化了传热传质效果，但未能解决波纹规整填料普遍存在的沟流问题，无法从根本上解决壁流效应。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种波纹规整填料，以消除填料塔反应器中反应流体偏流、壁流现象，提高气液接触时间，从而提高填料的分离效率。

本实用新型是通过下述方案来实现的：

一种波纹规整填料，由波纹板片和紧固件组成，所述的紧固件将多片波纹板片固定为与反应器内腔相适应的填料盘，所述的波纹板片水平方向横截面为折线形，其垂直方向截面也为折线形，所述的填料盘内相邻两块波纹板片之间形成流体通道，所述的流体通道沿反应器轴向由多段波折段构成，使得流体在所述的折线形流体通道内沿反应器轴向折流。

与现有技术相比，本实用新型提供的波纹规整填料的有益效果为：

本实用新型提供的波纹规整填料由多片波纹板片组成，每片波纹板片的垂直方向截面为折线形，相邻波纹板片之间形成的流体通道沿反应器轴向由多段波折段组成，流体在流体通道流动时，可反复多次改变流体流动方向，从而显著增加流体沿反应器轴向流动的停留时间，有利于气液间的充分接触并能增强流体的湍动混合，提高了单位高度上的传质效率。同时，流体通道短小曲折，有利于流体的重新分布，即使局部填料上出现稍大的通道或由于安装等问题造成塔盘间错开，由于折流和短通道内的快速再分布作用，能够有效缓解这些所造成的影响。

附图说明

图1为现有技术中的波纹规整填料的示意图。

图2为本实用新型提供的波纹规整填料的示意图。

图3为本实用新型波纹规整填料的单个通道的结构示意图。

图4a、图4b为图3中的A-A剖面图。

图5为图3中B-B剖面上单个舌片及通孔的局部放大图。

图6为填料萃取塔示意图。

其中：1-波纹板片；2-紧固件；3-单个波折通道；4-波峰；5- 波谷；6-舌片；7-通孔；8-渣油入口；9-溶剂入口；10-萃取相出口；11-萃余相出口。

具体实施方式

一种波纹规整填料，由波纹板片和紧固件组成，所述的紧固件将多片波纹板片固定为与反应器内腔相适应的填料盘，所述的波纹板片的水平方向横截面为折线形，其垂直方向截面也为折线形，所述的填料盘内相邻两块波纹板片之间形成流体通道，所述的流体通道沿反应器轴向由多段波折段构成，流体在所述的流体通道内沿反应器轴向折流。

本实用新型提供的波纹规整填料中,所述的填料盘的高度L为 300-600mm，所述的填料盘内每片波纹板片的厚度H为15-30mm。其中，所述的填料盘的高度L指的是一片波纹板片垂直水平面放置时的高度；每片波纹板片的厚度H是指波纹板片上的通道相邻波峰与波谷的距离。

优选地，所述的流体通道沿反应器轴向由2-8段波折段构成。

优选地，所述的波纹板片的任一面形成波峰和波谷，所述的波峰和波谷处开有通孔，使得所述的流体通道的流体能通过通孔穿过所述的波纹板片。更优选，所述的通孔沿折线形流体通道均匀分布，沿反应器轴向的每一波折段上开有1-3个通孔。

优选地，波谷处所述的通孔上部设有舌片，舌片的突出方向指向波谷相反的方向，舌片与波折段的夹角α为20°-45°。

优选地，所述的舌片为扇形面或者带有折角的扇形面。

优选地，所述的舌片的高度为波纹板片的厚度H的1/5至1/2。其中，舌片的高度是指舌片末端距离波折通道的垂直距离。

本实用新型提供的波纹规整填料，所述的波纹板片的在填料盘内的安装方式：多片波纹板片在填料盘内平行设置，所述的波纹板片所在的平面与水平面夹角为60°-90°、更优选80°-90°。所述的波纹板片所在的平面内，所述的流体通道所在的直线与底边的夹角β为 45°-90°、更优选60°-80°。优选地，所述的流体通道的单段波折段与水平面夹角γ为30-75°，更优选为40-60°。

优选地，所述的波纹规整填料由2-4层填料盘堆叠组成，相邻两层填料盘交错排列布置。

本实用新型提供的波纹规整填料中，所述的波纹板片的材质可以是金属材料、塑料或者陶瓷材料，优选波纹板片为金属板片冲制而成。

本实用新型提供的波纹规整填料中，所述的紧固件是指能将多片波纹板片固定组装成圈盘或块状体的带箍、金属带或金属丝等结构，优选为带箍。

本实用新型提供的填料塔，所述的填料塔中装填有上述的波纹规整填料。

所述的折线形流体通道由2-8段波折段按照反方向连接方式构成，优选由4-6段波折段按照反方向连接方式构成。

优选地，所述的流体通道的各段波折段与水平面夹角γ相等。

本实用新型提供的波纹规整填料，所述的波纹板片的波谷的折角内设有舌片和通孔，所述的舌片的突出方向与所述的波谷的方向相反，同一片波纹板片的同一波折通道上所述的舌片的突出方向一致。

本实用新型提供的波纹规整填料可采用金属或非金属簿板，先整体轧制出可带有过渡段的折线形通道的波纹，再在其上冲制一定量的舌片和通孔等细部结构，最后根据安装的填料塔对填料盘尺寸的要求，经切割后将相邻两块波纹片按波纹反向交叉进行排列，采用紧固件将它们固定组装成圈盘或块状体。

本实用新型提供的波纹规整填料，在波纹板片的波谷处设有通孔和舌片，在使用过程中流体从上向下流动，当舌片倾斜向上时，这时在流体通道内形成沟流的液体通过通孔从波谷中转移到波纹板片背面的波峰上，液体进行了再分配，增大了润湿面积，强化了热量传递和质量传递的效果。当舌片倾斜向下时，这时在流体通道内形成沟流的液体被突起的舌片强制分向两边，进行了再分配，中断了沟流的继续。因此本实用新型提供的波纹规整填料，能有效地解决现有波纹规整填料的沟流问题，提高传质效率。在同样传质效率的情况下能够降低安装成本。

下面结合附图具体说明本实用新型提供的波纹板填料的具体实施方式。

附图2为本实用新型提供的波纹规整填料的示意图。如附图2 所示，波纹规整填料1由波纹板片3和紧固件2组成，所述的紧固件 2将多片波纹板片3固定为与反应器内腔相适应的填料盘，所述的填料盘内每块波纹板片纵向由2-8段波折段构成，相邻两块波纹板片之间形成折线形的流体通道，流体在所述的流体通道内折流。

附图3为本实用新型波纹规整填料的单片波纹板的结构示意图。如附图3所示，波纹板片的波峰4或波谷5的折角内设有舌片6和通孔7。附图4a、附图4b为图3中的A-A剖面图。如附图4a、4b所示，所述的舌片6的突出方向与所述的波谷5的方向相反，同一片波纹板片的同一波折通道上所述的舌片6的突出方向一致。舌片6为角形，舌片6从波峰4或波谷5向相反方向突出的高度为波峰高度的1/5至 1/2，优选1/3。

波谷5上舌片6和通孔7的剖面结构见图5。波峰4上的通孔7 结构与波谷上的相同，只是舌片6的突出方向相反。

本实用新型提供的波纹规整填料具有制造、安装简单，传质效率高的特点，能够广泛用于石油化工、医药化工、食品加工等多个领域。本实用新型提供的波纹规整填料，能有效地解决现有波纹规整填料的沟流问题，提高传质效率。在同样传质效率的情况下能够降低安装成本。

以下通过实施例具体说明波纹规整填料的结构和效果，但本实用新型不因此而受到任何限制。

实施例中采用的重油原料取自于洛阳石化炼油厂，减压蒸馏后>500℃的减压渣油，密度为1.0550g/cm³，粘度(100℃)2548mm²/s，残炭值21.5wt％，重金属(镍+钒)含量865ppm。

所用溶剂为正丁烷,市购。

分析方法为：

萃取塔的收率由称重法计算。脱沥青油的质量收率：产品中脱沥青油的质量收率＝脱沥青油质量/原料油质量×100％。

实施例用于说明本发明提供的波纹规整填料的效果。

实施例1

本实施例采用如图6所示的溶剂脱沥青塔，塔高2670mm，塔径 76mm，填料段高度为1000mm，溶剂脱沥青塔装填的采用波纹规整填料如图2-5所示，波纹规整填料由两层填料盘交错排列，每层填料盘的高度L为500mm，在填料盘内的多片相同结构的波纹板片平行放置，单片波纹板片采用于水平面呈90°放置，使用带箍将波纹板片固定组装成规整填料盘。波纹板片的厚度H为20mm，波纹板片上有多条折线形流体通道，每条流体通道由6段30mm长的波折段组成，每段波折段与水平面夹角均为60°，每一波折段上开有2个通孔，通孔上部设有扇形面的舌片，舌片的高度为波纹板片的厚度H的1/4，舌片向下倾斜，与波折段的夹角为30°。该波纹规整填料比表面积为 650m²/m³，提供的分离指标约为6-7块理论板/m。

如附图6所示，将2.6kg/h减压渣油和7.86kg/h正丁烷分别从重油进料管8和溶剂进料管9引入萃取塔。控制萃取塔的顶部温度为 130℃，底部的温度为130℃，萃取内部的压力为4.0MPa。抽出液自塔顶的轻组分出料口10流出，进入后续的分离系统得到脱沥青油，脱沥青油收料速率为1kg/h；抽余液自塔底的重组分出料口11流出进入后续分离系统得到沥青。称重得到的脱沥青油计算得到脱油沥青的质量收率为58％。

实施例2：

实施例2中采用的原料和溶剂脱沥青塔的操作过程同实施例1。不同的是，溶剂脱沥青塔填料段使用的波纹规整填料由3层填料盘交错排列，每层填料盘的高度L为300mm，在填料盘内的多片波纹板片平行放置，单片波纹板片采用于水平面呈85°放置。波纹板片的厚度H为15mm，波纹板片上有多条折线形流体通道，每条流体通道由8 段长度为25mm波折段组成。波折段与水平面夹角均为45°，每一波折段上开有3个通孔。通孔上部设有向上倾斜的舌片，舌片的高度为波纹板片的厚度H的1/3，舌片与波折段的夹角为45°。

称重得到的脱沥青油计算得到脱油沥青的质量收率为56％。

对比例1

对比例1中采用的原料和溶剂脱沥青塔的操作过程同实施例1。不同的是，溶剂脱沥青塔填料段使用的波纹规整填料如图1所示。装填的波纹板填料的高度为1000mm。单片波纹板片上为平行直线通道，通道上没有通孔，流体通道所在的直线与底边的夹角为60°。相邻两片波纹板片呈通道反向叠放。使用常规填料所得到的脱油沥青的质量收率为41％。

由实施例与对比例可见，本实用新型提供的波纹规整填料的传质效率更高，用于溶剂脱沥青塔所得到的脱沥青油的质量收率提高 15-17个百分点。

Claims (14)

1.一种波纹规整填料，由波纹板片和紧固件组成，所述的紧固件将多片波纹板片固定为与反应器内腔相适应的填料盘，其特征在于，所述的波纹板片水平方向横截面为折线形，其垂直方向截面也为折线形，所述的填料盘内相邻两块波纹板片之间形成流体通道，所述的流体通道沿反应器轴向由多段波折段构成，使得流体在所述的流体通道内沿反应器轴向折流；所述的波纹板片的任一面形成波峰和波谷，所述的波峰与波谷处开有通孔，使得所述的流体通道的流体能通过通孔穿过波纹板片。

2.按照权利要求1所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的填料盘的高度L为300-600mm，所述的填料盘内每片波纹板片的厚度H为15-30mm。

3.按照权利要求2所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的流体通道沿反应器轴向2-8段波折段构成。

4.按照权利要求1所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的通孔沿折线形流体通道均匀分布，沿反应器轴向的每一波折段上开有1-3个通孔。

5.按照权利要求4所述的波纹规整填料，其特征在于，位于波谷位置的通孔上部或下部设有舌片，舌片的突出方向指向波谷相反的方向。

6.按照权利要求5所述的波纹规整填料，其特征在于，设于通孔上部的舌片倾斜向下，舌片与波折段的夹角为20°-45°；设置于通孔下部的舌片倾斜向上，舌片与波折段的夹角为20°-45°。

7.按照权利要求5所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的舌片为扇形面或者带有折角的扇形面。

8.按照权利要求5所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的舌片(6)的高度为波纹板片的厚度H的1/5至1/2。

9.按照权利要求1-8中任一种所述的波纹规整填料，其特征在于，多片波纹板片在填料盘内平行设置，所述的波纹板片所在的平面与水平面夹角为60°-90°；所述的波纹板片所在的平面内，所述的流体通道所在的方向与底边的夹角为45°-90°。

10.按照权利要求9所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的波纹板片所在的平面与水平面夹角为80°-90°。

11.按照权利要求9所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的波纹板片所在的平面内，所述的流体通道所在的方向与底边的夹角为60°-80°。

12.按照权利要求9所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的波纹规整填料由2-4层填料盘堆叠组成，相邻的两层填料盘交错排列。

13.按照权利要求9所述的波纹规整填料，其特征在于，所述的波纹板片为金属板片冲制而成。

14.一种填料塔，其特征在于，所述的填料塔中装填有权利要求1-13中任一种所述的波纹规整填料。

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