CN214346494U

CN214346494U - 一种格栅填料单元和一种萃取规整填料

Info

Publication number: CN214346494U
Application number: CN202022453711.8U
Authority: CN
Inventors: 唐晓津; 鲍迪; 朱振兴
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2030-10-29

Abstract

一种格栅填料单元和一种萃取规整填料，所述的格栅填料单元由倾斜交错的格栅片组构成，相邻的格栅片组夹角为20‑120°，所述的格栅片组由相互平行的格栅片构成，格栅片与水平面夹角为0‑90°，相互交错的栅片组之间设有挡条，所述的挡条与相邻一侧的格栅片组相互平行。本实用新型提供的格栅填料单元可显著增加对液体流动过程的扰动，促进液液传质过程的表面更新效应，提高萃取效率。

Description

一种格栅填料单元和一种萃取规整填料

技术领域

本实用新型涉及一种化工设备内构件，更具体地说，涉及一种格栅规整填料，可广泛应用于炼油及化工分离过程。

背景技术

填料萃取塔作为一种常见的液/液分离传质设备，广泛应用于炼油和化学工业。填料是填料萃取塔的核心内构件，其结构直接影响了萃取塔的传质分离效率。常见的萃取填料通常分为散堆填料和规整填料，与散堆填料相比,规整填料由于具有规则几何形状，具有压降低、通量大和不易堵塞等优点。规整填料可分为波纹板填料和格栅填料等形式，一般而言格栅填料处理能力更大而波纹填料的分离性能较好。

CN104289172B公开一种导向格栅规整填料，由彼此垂直的多层格栅板构成，且在格栅板上开有方向一致的导向孔，填料的处理能力大，且不容易堵塞。CN111215020A公开了一种填料格栅,由中心向外,设有多层栅格,通过中心栅格设置的卡槽、滑块和螺栓，可以根据实际需要连接栅格，方便拆卸与运输。CN202427449U公开了一种斜面孔板格栅填料，有垂直板片和倾斜板片构成，填料一次成型强度好，处理能力大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是在现有技术中的基础上，提供一种处理能力大和传质效率高的格栅填料单元和萃取规整填料，可应用于溶剂脱沥青等过程的萃取设备。

第一方面，本实用新型提供一种格栅填料单元，由倾斜交错的格栅片组构成，相邻的格栅片组夹角为20-120°，所述的格栅片组由相互平行的格栅片构成，格栅片与水平面夹角为0-90°，相互交错的栅片组之间设有挡条，所述的挡条与相邻一侧的格栅片组相互平行。

第二方面，本实用新型提供萃取规整填料，所述的萃取规整填料由两个或两个以上上述的格栅填料单元拼接组成。

本实用新型萃取规整填料适用于萃取塔中，所述萃取塔包括萃取塔壳体、位于中部的原料入口、位于下部的萃取溶剂入口、塔顶出料口、塔底出料口和萃取规整填料，所述的萃取规整填料装填在原料入口至萃取溶剂入口的萃取段。

与现有技术相比，本实用新型提供的格栅填料单元和萃取规整填料的有益效果为：

流体沿交错倾斜的格栅片所形成的流道流动，可以显著增加对液体流动过程的扰动，促进液液传质过程的表面更新效应，提高萃取效率。此外，两组格栅片交替设置且格栅片之间留有缝隙，可以避免壁效应造成的流动死区，提高流体分布的均匀度。倾斜且规则的流道设置，能够避免沉积所造成的流道堵塞。

本实用新型提供的萃取规整填料应用于萃取塔中安装方便快捷，萃取分离效率高，用于溶剂脱沥青过程可以实现60％～80％的脱沥青油收率，传质单元高度可小于0.2m。

附图说明

图1为本实用新型提供的格栅填料单元一种实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型提供的格栅填料单元第二种实施方式的结构示意图。

图3为萃取塔的结构示意图。

图4为对比例1采用的格栅填料的结构示意图。

附图标记说明：

1-第一格栅片组的格栅片 2-第二格栅片组的格栅片

3-小孔 4-弧片

5-挡条 6-重油原料入口

7-萃取溶剂入口 8-萃取相出口

9-萃余相出口 10-液液相界面

11-聚结段 12-萃取段

13-萃取塔壳体 14-格栅片组I

15-格栅片组II

具体实施方式

以下说明本实用新型提供的新型萃取规整填料的具体实施方式：

一种格栅填料单元，由倾斜交错的至少两组格栅片组构成，相邻的格栅片组夹角为20-120°，所述的格栅片组由相互平行的格栅片构成，格栅片与水平面夹角为0-90°，相互交错的栅片组之间设有挡条，所述的挡条与相邻一侧的格栅片组相互平行。

可选地，所述的格栅填料由两组格栅片组构成，相邻格栅片组之间采用焊接的方式连接。第一格栅片组和第二格栅片组相交的截面上设有挡条。

可选地，所述的格栅片组中，所述格栅片的宽度为5mm～150mm，优选为10mm～80mm；格栅片的厚度为0.1mm～2mm，优选0.3-1.5mm；相邻格栅片之间的间距为5mm～150mm，优选为10mm～80mm。

可选地，所述的格栅片上等间距地开有小孔。

优选地，所述小孔的直径为2mm～10mm，所述小孔的直径不大于格栅片宽度的1/3，相邻小孔的中心矩为10mm～100mm。

可选地，所述小孔的上方设有弧片，弧片宽度为小孔直径或略大于小孔直径2mm以内；所述弧片的半径为1mm～8mm。

本实用新型提供的格栅填料单元中，所述的挡条所在的平面与水平面垂直。可选地，所述的挡条与其相邻的一侧的格栅片组平行，位于格栅片组中相邻的两个格栅片之间，与所述的两个格栅片之间的距离相等。

可选地，所述挡板的宽度为相邻格栅片间距的1/3-1/2。挡条与格栅片之间采用焊接的方式连接。

优选地，所述格栅片的开孔率为5％～50％。所述格栅片上至少有一排小孔，若开有两排以上的小孔则各排小孔采用平行排列或者交错排列。

可选地，所述的格栅片为金属材质，优选为不锈钢材质。

本实用新型提供萃取规整填料，所述的萃取规整填料由两个或两个以上上述的格栅填料单元拼接组成。相邻两个格栅填料单元可以平行或者交错一定的角度。

本实用新型提供的萃取规整填料应用于萃取塔中，所述萃取塔由萃取塔壳体、位于中部的原料入口、位于下部的萃取溶剂入口、塔顶出料口、塔底出料口和萃取规整填料，所述的萃取规整填料装填在原料入口至萃取溶剂入口之间的萃取段。

可选地，所述萃取塔的高径比为(2～6)：1，萃取填料底部与塔底的距离为0.5m～5m，所述原料入口至萃取塔顶的聚结段装填有填料。

本实用新型提供的隔栅填料单元的优选实施方式，在格栅片上具有小孔和弧片的结构，可以显著增加对液体流动过程的扰动，促进液液传质过程的表面更新效应，提高萃取效率。

下面结合附图对本实用新型提供的格栅填料单元和萃取规整填料作进一步详细说明。

附图1为本实用新型提供的格栅填料单元一种实施方式的结构示意图。在附图1所示的实施方式中，格栅式填料单元由互相交错的两组格栅片组构成，且相邻格栅片组之间的夹角为90°。第一格栅片组由相互平行的格栅片1构成，第二格栅片组由相互平行的格栅片2构成。第一格栅片组的格栅片1与水平方向的夹角为45°，第二格栅片组的格栅片2与水平方向的夹角为45°。格栅片上开有至少一排小孔3，开孔率为5％～50％。小孔3的直径为2mm～10mm，且相邻小孔的中心矩为10mm～100mm。小孔3上方设置弧片4，弧片4的半径为1mm～8mm。第一格栅片组和第二格栅片组相交的截面上设置挡条5，所述的挡条5与第一格栅片组相平行，挡条5与第一格栅片组的相邻的2个格栅片1之间留有空隙，空隙的宽度为相邻2个格栅片之间距离的5％～45％。挡条5与第二格栅片组的格栅片2之间焊接接触。

附图2为本实用新型提供的格栅填料单元第二种实施方式的结构示意图。与附图1不同的是格栅片上没有开小孔，也没有设置弧片。

本实用新型提供的规整萃取填料用于萃取塔中。附图3为萃取塔的结构示意图。如附图3所示，填料萃取塔包括壳体13、位于壳体13中部的原料入口6、位于下部的萃取溶剂入口7、塔顶萃取相出口8、塔底萃余相出口9和萃取规整填料，所述萃取规整填料装填在萃取塔壳体内。在原料入口6分布器至萃取溶剂入口7分布器之间的萃取段装填萃取规整填料，在原料入口6分布器至萃取塔塔顶之间为聚结段11，聚结段11内可以装填聚结规整填料。

萃取塔用于渣油脱沥青方法，溶剂作为连续相由萃取溶剂入口7分布器进入萃取塔后向上运动，而渣油作为分散相经过原料入口6分布器进入萃取塔，并以液滴的形式向下运动。两相在萃取段12充分接触传质，渣油中的轻质组分进入溶剂相。离开萃取段的渣油液滴继续向下运动经过液液相界面10，进入塔底的渣油空间，并由萃余相出口9排出萃取塔。离开萃取段的溶剂继续向上运动，经过聚结段11使得所夹带的分散相液滴聚结成为更大的液滴，而后聚结所形成的分散相液滴向下运动，这样就可以尽可能的减少对分散相液滴的夹带。离开聚结段的溶剂最终由萃取相出口8排出萃取塔。

以下通过实施例进一步说明本实施新型提供的格栅填料单元和萃取反应器及其效果，但本实用新型并不因此而受到任何限制。

实施例1-4

实施例1-4采用热模实验说明本实用新型提供的格栅填料及规整萃取填料的应用效果。

采用图1所示的格栅填料单元组成的萃取规整填料，格栅片组的格栅片上开有小孔，开孔率为5.7％，小孔直径为4mm，相邻孔间距为20mm，格栅片的最大宽度为10mm，厚度为1mm，同一层内相邻2个格栅片的距离为10mm。同一层内，挡条的宽度为4mm，挡条与相邻两个格栅片的距离为3mm，挡条位于相邻格栅片组所形成的横截面上。小孔上部弧片4的宽度为4mm，半径为4mm。

将所述的规整填料应用于如附图3所示的溶剂脱沥青萃取塔中，萃取塔直径200mm，萃取填料装填高度2400mm。萃取填料位于萃取塔的原料入口与萃取溶剂入口之间，填料顶部距原料入口30mm，填料底部距离溶剂入口40mm。萃取塔内,原料入口上方设置有聚结填料段,聚结填料装填高度为2000mm。聚结填料的基本尺寸与萃取填料一致，但是聚结填料的格栅片上没有开孔且没有弧形挡片。聚结填料的表面经过喷砂处理。

原料为减压渣油(取自中国石油化工股份有限公司武汉分公司，性质见表1)，从塔中上部流入，萃取溶剂为正丁烷，从塔的中下部流入，萃取溶剂与减压渣油的质量比为3：1，减压渣油在萃取段内停留时间为20min。轻、重两相在塔内作逆流流动接触。经过萃取后的减压渣油剩余部分由萃取塔底部流出，溶剂混合萃取出的脱沥青油由塔顶流出。萃取塔操作温度120℃，压力4MPa时。萃取塔顶部排出的溶剂与脱沥青油进入溶剂回收塔进行分离后，对所得脱沥青油进行称重,并与减压渣油进料量进行比较,可以计算得到脱沥青油收率为62.7％。经溶剂回收塔后的脱沥青油和脱油沥青的性质见表2(其中，四组分的分析方法为NB/SH/T 0509-2010)。

表1

实施例2

采用的原料、实验步骤、工艺条件与实施例1相同，采用的萃取塔结构与实施例1中萃取塔基本相同，不同在于萃取塔内未设置聚结填料段。

实验数据表明，脱沥青油的收率为64.9％，其性质如表2所示。

实施例3

采用的原料、实验步骤、工艺条件与实施例1相同，萃取塔结构与实施例1基本相同，区别在于聚结填料的表面未经喷砂处理。实验数据表明，脱沥青油的收率为63.4％，其性质如表2所示。

实施例4

采用的原料、工艺条件与实施例1相同，萃取塔结构与实施例1基本相同，区别在于萃取填料未设置弧形挡片。实验数据表明，脱沥青油的收率为56.7％，其性质如表2所示。

对比例1

采用的原料、工艺条件与实施例1相同，萃取塔结构与实施例1基本相同，区别在于萃取填料采用现有技术中的格栅填料，如附图4所示，该规整填料由多排格栅条组I14以及在垂直方向对称于格栅条组I14的格栅条组II 15拼装而成，并以整砌的方式填充在填料塔内，每排所述格栅条组由多块在同一平面内平行排列的格栅条组成，每块所述格栅条上冲压有小孔，且相互平行的所述格栅条上的小孔开口方向一致，小孔直径为5mm，每块所述格栅条上的小孔的开孔率为10％，相邻孔间距为15mm，格栅片的最大宽度为10mm，厚度为1mm，同一层内相邻2个格栅片的距离为10mm。实验数据表明，脱沥青油的收率为54.2％，其性质如表2所示。

表2

实施例5

采用附图1所示的规整填料，格栅片上开有小孔，小孔的开孔率为5.7％，小孔直径为8mm，相邻孔间距为20mm，格栅片的最大宽度为30mm，厚度为2mm，同一层内相邻2个格栅片的距离为30mm。同一层内，挡条宽度为10mm，挡条与相邻2个格栅片的距离为10mm,挡条位于相邻格栅片所形成的流道横截面的一侧。弧片4的宽度为8mm，半径为5mm。

将所述的规整填料应用于溶剂脱沥青萃取塔中，萃取塔直径150mm，填料装填高度2000mm。

原料为市售柴油和水，其中水作为重相从塔中填料顶部上方流入，柴油为轻相，从塔的填料底部下方流入。柴油与水的质量比为2.78：1。轻、重两相在塔内作逆流流动接触。经过接触后的水由萃取塔底部流出，柴油由塔顶流出。

实验结果表明，在保持两相流量比的情况下，不断增加两相流量直至萃取塔发生液泛，纪录两相的流量数据，得到萃取塔的液泛通量为82m³/m²/h。

实施例6

实施例6采用与实施例5相同的萃取塔结构、原料与工艺条件，所装填填料基本结构也与实施例5相同，区别在于填料的格栅片上未开有小孔和弧片。

实验结果表明，萃取塔的液泛通量为80m³/m²/h。

实施例7

采用与实施例5相同的萃取塔结构、原料与工艺条件，所装填填料基本结构也与实施例5相同，区别在于填料的格栅片上开有小孔但没有弧片。

实验结果表明，萃取塔的液泛通量为90m³/m²/h。

实施例8

采用与实施例5相同的萃取塔结构、原料与工艺条件。所装填填料基本结构也与实施例5相同，区别在于格栅片的最大宽度为15mm，厚度为1mm。同一层内相邻2个格栅片的距离为15mm。同一层内，挡条的宽度为5mm，挡条与相邻2个格栅片的距离为5mm，挡条位于相邻格扇片所形成的流道横截面的一侧。弧片4的宽度为4mm，半径为4mm。

实验结果表明，萃取塔的液泛通量为95m³/m²/h。

对比例2

采用与实施例5相同的萃取塔和实验体系，放入市售波纹填料，波纹填料的高度为2000mm，填料的波纹边长为15mm。实验结果表明，采用波纹填料，萃取塔的液泛通量为70m³/m²/h。

Claims

1.一种格栅填料单元，其特征在于，由倾斜交错的至少两组格栅片组构成，相邻的格栅片组夹角为20-120°，所述的格栅片组由相互平行的格栅片构成，格栅片与水平面夹角为0-90°，相互交错的栅片组之间的截面设有挡条，所述的挡条与其中一侧的格栅片组相互平行。

2.按照权利要求1所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的格栅填料单元由倾斜角度不同的两组格栅片组交错排列构成，相邻格栅片组之间采用焊接的方式连接。

3.按照权利要求1或2所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的格栅片组中，所述格栅片的宽度为5mm～150mm；格栅片的厚度为0.1mm～2mm；相邻格栅片的间距为5mm～150mm。

4.按照权利要求3所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的格栅片的宽度为10mm～80mm，相邻格栅片的间距为10mm～80mm。

5.按照权利要求3所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的格栅片上等间距地开有小孔，所述小孔的直径为2mm～10mm，所述小孔直径不大于格栅片宽度的1/3，相邻小孔的中心矩为10mm～100mm。

6.按照权利要求5所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的小孔上方设有弧片，所述弧片宽度为小孔直径至大于小孔直径2mm；所述弧片的弯曲半径为1mm～8mm。

7.按照权利要求1、2、4-6中任一种所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的挡条与相邻的两个相互平行的格栅片距离相等，挡条的宽度为相互平行的格栅片间距的1/3-1/2，挡条与格栅片之间采用焊接的方式连接。

8.按照权利要求1、2、4-6中任一种所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的格栅片的开孔率为5％～50％。

9.按照权利要求1、2、4-6中任一种所述的格栅填料单元，其特征在于，所述的格栅片为不锈钢材质。

10.一种萃取规整填料，其特征在于，由两个或两个以上权利要求1-9中任一种所述的格栅填料单元拼接组成。