專利名稱：一種鋸齒形波紋填料及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化工精餾用新型波紋填料，尤其是同位素分離等難分離體系精 餾填料技術。
背景技術：
波紋填料由于具備阻力小、通量大、持液小、處理量大、放大容易等優(yōu)點，在 工業(yè)上得到了廣泛的應用?，F(xiàn)有波紋填料的結構特點是波形呈等腰三角形，每兩片填 料交錯疊放，汽液兩相在填料孔道內規(guī)則流動，較之傳統(tǒng)散堆填料有極大的優(yōu)點。然 而，隨著對分離要求的提高，現(xiàn)有波紋填料的傳遞效率仍有待提高。比如日本Sanso公 司低溫精餾分離18O的生產(chǎn)裝置，采用他們自己開發(fā)的規(guī)整填料，由13座高60米的塔 組成龐大的級聯(lián)(KAMBE Takashi，KIHARA Hitoshi，HAYASHIDA Shigeru, et al.， Development of oxygen-18 separation unit by oxygen distillation,大陽曰酸季 艮，No.23, 2004，20-25)。其生產(chǎn)裝置建設費用及日常運行成本都高于理想的級聯(lián)裝置。美國Los Alamos實驗室曾經(jīng)建立的一座生產(chǎn)13C同位素的裝置，由200米高的主塔級聯(lián)及50米高 的苜1J 塔組成(B.B.Mclnteer.Isotope separation by distillation design of a carbon-13 plant, Separation Science and Technology, 1980, I5 (3) : ^l-5O8)。這些超高設備的設計，都 是因為受制于填料的傳遞效率。如果能夠提高填料的汽液分布效率，生產(chǎn)裝置將大大減 小，從而降低投資?？梢?，開發(fā)高效的新型填料，具有巨大的工程及經(jīng)濟需求。于是人 們不斷通過增加填料比表面積的手段來提高波紋填料的分離效率。目前最高比表面積達 到了 1700m2/m3，幾乎達到了制造設備的極限！而且，一味地依靠增加比表面積來提高 傳遞過程，也遇到了瓶頸當填料比表面積進一步增加時，分離效果反而變差！同時， 由于波紋填料內汽液通道當量直徑僅有1.5-8mm，實際測量兩相流動流場分布具有很大 難度，導致人們對填料表面兩相流的微觀現(xiàn)象了解甚少。對于制約波紋填料效率這一瓶 頸，如何進一步提高只能從其它途徑實現(xiàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種分離效果高、 成本低的鋸齒形波紋填料及其應用。本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)一種鋸齒形波紋填料，其特征在 于，該填料由金屬板滾壓成鋸齒狀波紋填料片結構，鋸齒一邊與填料片伸展方向垂直， 波紋軸線與填料片伸展方向成一夾角，鋸齒波紋峰高hl.5-8mm、齒形角α 15-75°、波 紋傾角β 15-60°。所述的金屬板為不銹鋼板、青銅板、鋁合金板或塑料板。所述的金屬板為不銹鋼絲網(wǎng)。所述的填料片表面均勻沖孔，孔徑為4_8mm，打孔率5_10%。一種鋸齒形波紋填料的應用，其特征在于，將多個填料片包扎成填料盤，使相鄰兩片填料片交錯排列，用于化工精餾塔內填充。所述的填料盤的直徑為30-1000mm，盤高30_300mm。在精餾過程中，汽液兩相在填料表面逆流交換。理想狀況是液體在填料表面均勻成膜，實現(xiàn)最大的汽液接觸面。然而通過對傳統(tǒng)波紋填料的實際測量得出，液體在填 料表面并沒有成膜，而是在填料一側邊緣以溪流流動，絕大部分填料表面并沒有被液體 潤濕。本發(fā)明提出的鋸齒形通道結構設計，液體在填料表面以波浪式鋪滿填料，較之傳 統(tǒng)等腰三角形結構傳遞面積提高了數(shù)倍，其分離效率也得到質的提高。本發(fā)明正是對傳統(tǒng)波紋填料的結構進行創(chuàng)新，提出鋸齒形波紋的新結構。在相 同比表面積時分離效率大大提高，實現(xiàn)了對現(xiàn)有技術的突破，取得了意想不到的效果。 與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點1.液體在填料表面分布面積是傳統(tǒng)波紋填料表面的數(shù)倍。由于液體在Zigzag-pak 填料表面能夠更好地潤濕，較之傳統(tǒng)波紋填料有效利用率大大提高，有效面積數(shù)倍于傳 統(tǒng)填料。2.同樣比表面積的填料，本發(fā)明比傳統(tǒng)技術分離效率提高數(shù)倍。由于液體分布 性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)填料，所以同樣比表面積的填料，本發(fā)明的分離效率數(shù)倍于傳統(tǒng)填料。3.新的Sgzag-pak填料提高了波紋填料傳遞效率，便于工程推廣應用。 Zigzag-pak填料是一種新的波紋填料，其結構的變化帶來使用效果質的變化，工業(yè)中現(xiàn) 有波紋填料均可以用更為高效的Zigzag-pak填料替代。4.可以有效降低精餾塔高度、降低投資費用。Zigzag-pak填料分離效率的提高， 可以大幅度降低填料用量，從而降低精餾塔高度、降低建設費用。5.降低了塔內持液、利于熱敏性物料分離、降低同位素分離濃縮時間。 Zigzag-pak填料降低了精餾塔高度，也同樣減少了塔內持液量及汽液停留時間，這將極 為有利于熱敏性物料的分離；對于濃縮時間動則數(shù)個月的同位素分離來說，可以顯著降 低這一平衡時間，節(jié)約能耗。


圖1為傳統(tǒng)波紋填料波形結構示意圖；圖2為本發(fā)明Zigzag-pak填料的鋸齒形波紋結構示意圖；圖3為本發(fā)明波紋填料片結構示意圖。圖中α -齒形角；b_波長；h_峰高；β _波紋傾角。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1 如圖2-3所示，用厚度為Imm的不銹鋼板沖直徑5mm的孔，沖孔率為10%， 然后滾壓成峰高h = 4mm、齒形角α = 60°、波紋傾角β =30°的鋸齒形Zigzag-pak 波紋填料，切割組合成直徑800mm、盤高300mm的填料盤。取代傳統(tǒng)的峰高4mm、波 距8mm的波紋填料用于二甲苯精餾，分離效率大大提高。實施例2
用100目的不銹鋼絲網(wǎng)，沖直徑5mm的孔，沖孔率為5%，然后滾壓成峰高h =2.5mm、齒形角α =45°、波紋傾角β = 45°的鋸齒形Zigzag-pak波紋填料，切割 組合成直徑30mm、盤高30mm的填料盤。安裝在分離同位素13C的CO低溫精餾塔中。 其分離效率高于同樣峰高2.5mm、比表面積為IlOOm2An3的傳統(tǒng)波紋填料。 實施例3 用厚度為0.8mm的鋁合金板，滾壓成峰高h = 3mm、齒形角α = 15°、波紋 傾角β =60°的鋸齒形Zigzag-pak波紋填料，切割組合成直徑400mm、盤高200mm的 填料盤。安裝在分離同位素18O的O2低溫精餾塔中。其分離效率高于同樣峰高3mm的 傳統(tǒng)Sulzer波紋填料。實施例4 用厚度為0.5mm的青銅板，滾壓成峰高1ι = 5_、齒形角α = 75°、波紋傾 角β = 30°的鋸齒形Zigzag-pak波紋填料，切割組合成直徑200mm、盤高50mm的填 料盤。安裝在提取維生素的精餾塔中。其分離效率高于同樣峰高為5mm的傳統(tǒng)等腰三 角形結構的波紋填料。實施例5 用厚度為Imm的不銹鋼板沖直徑4mm的孔，沖孔率為10%，然后滾壓成峰高h =1.5mm,齒形角α =75°、波紋傾角β =60°的鋸齒形Zigzag-pak波紋填料，切割 組合成直徑1000mm、盤高30mm的填料盤。取代傳統(tǒng)的峰高4mm、波距8mm的波紋填 料用于二甲苯精餾，分離效率大大提高。實施例6 用厚度為Imm的不銹鋼板沖直徑8mm的孔，沖孔率為5%，然后滾壓成峰高h = 8mm、齒形角α = 15°、波紋傾角β = 15°的鋸齒形Zigzag-pak波紋填料，切割組 合成直徑30mm、盤高300mm的填料盤。取代傳統(tǒng)的峰高4mm、波距8mm的波紋填料 用于二甲苯精餾，分離效率大大提高。
權利要求
1.一種鋸齒形波紋填料，其特征在于，該填料由金屬板滾壓成鋸齒狀波紋填料片結 構，鋸齒一邊與填料片伸展方向垂直，波紋軸線與填料片伸展方向成一夾角，鋸齒波紋 峰高(h)1.5-8mm、齒形角(α) 15-75°、波紋傾角(β) 15-60°。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋸齒形波紋填料，其特征在于，所述的金屬板為不銹鋼 板、青銅板、鋁合金板或塑料板。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋸齒形波紋填料，其特征在于，所述的金屬板為不銹鋼 絲網(wǎng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋸齒形波紋填料，其特征在于，所述的填料片表面均勻 沖孔，孔徑為4-8mm，打孔率5-10%。
5.—種如權利要求1所述的鋸齒形波紋填料的應用，其特征在于，將多個填料片包扎 成填料盤，使相鄰兩片填料片交錯排列，用于化工精餾塔內填充。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種鋸齒形波紋填料，其特征在于，所述的填料盤的直徑為 30-1000mm,盤高 30_300mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋸齒形波紋填料及其應用，Zigzag-pak。其特征是金屬板狀材料用磨具滾壓成鋸齒狀波紋形狀，鋸齒一邊與填料片伸展方向垂直，波紋軸線與垂直方向成一定夾角，波紋板經(jīng)切割成長度不同、寬度相同的長方形狀填料片，每相鄰兩片填料交錯排列，多片填料包扎成圓盤。鋸齒波紋峰高(h)1.5-8mm、齒形角(α)15-75°、波紋傾角(β)15-60°。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有分離效果高、成本低等優(yōu)點。
文檔編號B01J19/32GK102008935SQ201010610058
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者吉永喆, 李虎林, 蔡揚, 袁家均, 許保云, 龍磊 申請人:上?；ぱ芯吭?br>