一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于填料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用在化工分離領(lǐng)域的大通量高效率的高比表面積絲網(wǎng)波紋填料。
【背景技術(shù)】
[0002]填料塔是塔設(shè)備的一種。塔內(nèi)填充適當(dāng)高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。例如應(yīng)用于氣體吸收時(shí)，液體由塔的上部通過分布器進(jìn)入，沿填料表面下降。氣體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互作用。結(jié)構(gòu)較簡單，檢修較方便。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。
[0003]對于傳統(tǒng)的X型或Y型波紋填料(波紋傾角α通常有30°或45°兩種，前者稱為X型，后者稱為Y型。)，由于齒角是唯一確定的，傳統(tǒng)波紋填料的比表面積僅取決于峰高h(yuǎn)，通過改變所用絲網(wǎng)或板的材質(zhì)及波紋的峰高，可形成適用于不同工況的一系列波紋填料。
[0004]相同比表面積下，波紋傾角α(波紋傾斜方向與垂直方向的夾角)為30°的X型波紋填料比波紋傾角45°的Y型波紋填料壓降更低、通量更大、效率更低，通量的增加與效率的降低基本相當(dāng)。隨著填料比表面積的增大，壓降增加、通量減小、效率增加。
[0005]為了提高填料的通量，研究者做了大量研究工作。蘇爾壽公司的Suess和Spiegel采用γ射線測定了在空氣-水體系下Mellapak 250Χ、250Υ和500Υ三種填料不同截面的滯液量，研究發(fā)現(xiàn)兩盤填料的過渡區(qū)存在液相的積累，他們認(rèn)為盤間液體積累是引發(fā)填料液泛的關(guān)鍵。Verschoof等人提出在填料下端，只有在兩盤填料接觸點(diǎn)的一小部分下降液體直接流到下一盤填料的頂端，F(xiàn)ourita等人認(rèn)為填料盤間的液體積累是由依附在填料片下端的液膜產(chǎn)生的，可通過將填料片下端由平滑變?yōu)殇忼X形，而減少液體的積累。
[0006]對傳統(tǒng)波紋填料增大通量的研究多以此為基礎(chǔ)。一些填料生產(chǎn)廠家據(jù)此對傳統(tǒng)波紋填料兩端進(jìn)行了一定的改進(jìn)。Montz公司所推出的Montz Bl-M系列填料所作的改進(jìn)是將波紋底端進(jìn)行彎曲，波紋傾角與重力方向的夾角由45°漸變?yōu)?0° 1ch-Glitsch公司推出的Flexipac-HC與Flexipac填料的區(qū)別僅僅是將填料底部約20mm的波紋展平，增加了水力學(xué)直徑，并使氣相流動(dòng)更加平緩。Sulzer公司推出的Me I Iapak-Plus填料所作的改進(jìn)是將MelIapak填料的頂端和底端的波紋方向都變成垂直方向Jferka等人使用X射線斷層成像技術(shù)測定了空氣-水體系下750Y型Mellapak Plus填料不同斷面的滯液量和有效比表面積，發(fā)現(xiàn)相鄰兩盤Mellapak Plus填料間依然有液體積累。
[0007]Bender等人通過在填料盤間加入垂直的格柵創(chuàng)造出一個(gè)過渡區(qū)可有效增大填料通量。傳統(tǒng)的Y型波紋填料中，氣相通過盤間需轉(zhuǎn)向60°，而加入過渡區(qū)之后，只需轉(zhuǎn)向45°即可。
[0008]Billingham等人提出將相鄰兩填料片交錯(cuò)安裝或?qū)p小填料片下端的波峰高度，以提高填料盤下端的水力學(xué)直徑，減小了氣體進(jìn)入上一盤填料時(shí)的壓降，利于液體向下流動(dòng)，可有效增大通量。
[0009 ]以上的方案對提高填料通量有所幫助，但對高比表面積的金屬絲網(wǎng)波紋填料并不適用，原因是:1、絲網(wǎng)波紋填料照搬以上方案的加工難度大，2、以上方案帶來通量增加的同時(shí)導(dǎo)致了效率的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，延緩了填料液泛現(xiàn)象的發(fā)生。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，由多個(gè)波紋填料片本體疊加構(gòu)成，所述的波紋填料片本體在距離頂部和底部邊緣0.5-15cm的位置設(shè)置氣體導(dǎo)向孔。
[0012]進(jìn)一步地，所述的氣體導(dǎo)向孔是在波紋填料片本體的波峰或者波谷處切割一塊高度小于波紋填料片本體的波峰或者波谷高度的絲網(wǎng)片，并將該絲網(wǎng)片折向波谷或者波峰方向后在波紋填料片本體的波峰或者波谷上形成的一個(gè)通孔。
[0013]進(jìn)一步地，折后的絲網(wǎng)片與原來位于波紋填料片本體的波峰或者波谷上的絲網(wǎng)片呈鏡像設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步地，所述的通孔的橫截面形狀為方形或三角形或梯形。
[0015]進(jìn)一步地，所述的波紋填料片本體在其頂部和底部設(shè)置有1-5排氣體導(dǎo)向孔。
[0016]進(jìn)一步地，相鄰兩排氣體導(dǎo)向孔之間的距離為0.5-5cm。
[0017 ] 進(jìn)一步地，所述絲網(wǎng)波紋填料的比表面積為100-2000m2/m3。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過在填料盤間加導(dǎo)向孔氣相通路更加通暢，氣體流向改變更加緩和，對液相的沖擊和夾帶更少，有效延緩了填料液泛現(xiàn)象的發(fā)生;相對于其他方法提高填料通量往往帶來效率的損失的缺點(diǎn)，本發(fā)明的帶導(dǎo)向孔的絲網(wǎng)波紋填料的帶來通量提高的同時(shí)保持填料效率的不變。
【附圖說明】
[0019]圖1為導(dǎo)向孔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為導(dǎo)向孔位置不意圖。
[0021 ]圖3為組裝成盤的填料塊示意圖。
[0022]圖4為900Y填料、750Y帶導(dǎo)向孔填料以及900Y帶導(dǎo)向孔填料的效率測定結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明。
[0024]如圖1-3所示，為本發(fā)明的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，由多個(gè)波紋填料片本體I疊加構(gòu)成，波紋填料片本體I在距離頂部和底部邊緣0.5-15cm的位置設(shè)置氣體導(dǎo)向孔。
[0025]在本實(shí)施方式中，氣體導(dǎo)向孔是在波紋填料片本體I的波峰或者波谷處切割一塊高度小于波紋填料片本體I的波峰或者波谷高度的絲網(wǎng)片3，并將該絲網(wǎng)片3折向波谷或者波峰方向后在波紋填料片本體I的波峰或者波谷上形成的一個(gè)通孔2。
[0026]在本實(shí)施方式中，折后的絲網(wǎng)片3與原來位于波紋填料片本體的波峰或者波谷上的絲網(wǎng)片3呈鏡像設(shè)置。
[0027]在本實(shí)施方式中，通孔2的橫截面形狀為方形或三角形或梯形。
[0028]在本實(shí)施方式中，波紋填料片本體I在其頂部和底部設(shè)置有1-5排氣體導(dǎo)向孔，相鄰兩排氣體導(dǎo)向孔之間的距離為0.5 -5cm。
[0029]在本實(shí)施方式中絲網(wǎng)波紋填料的比表面積為100-2000m2/m3，金屬絲網(wǎng)材質(zhì)可以為不銹鋼、銅、鎳等。
[0030]在直徑120mm的玻璃塔內(nèi)，進(jìn)行了空氣-水體系的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)，空氣水采用等摩爾流逆流操作，實(shí)驗(yàn)證明帶導(dǎo)向孔的750Y絲網(wǎng)波紋填料的液泛通量比不帶導(dǎo)向孔的普通填料液泛通量大約25%。
[0031]在直徑120mm的玻璃塔內(nèi)，采用乙醇-正丙醇體系進(jìn)行了全回流精餾實(shí)驗(yàn)操作，由圖4可知，帶導(dǎo)向孔的900Y型填料效率稍高于900Y型普通填料，帶導(dǎo)向孔的900Y型填料效率明顯高于帶導(dǎo)向孔的750Y型填料。
[0032]從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出:1.帶導(dǎo)向孔的填料帶來了流體力學(xué)性能的改善，填料通量明顯增加;2.絲網(wǎng)波紋填料加工導(dǎo)向孔不會(huì)導(dǎo)致效率的下降；3.在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，比表面積越大的帶導(dǎo)向孔的絲網(wǎng)波紋填料效率越高。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，由多個(gè)波紋填料片本體疊加構(gòu)成，其特征在于:所述的波紋填料片本體在距離頂部和底部邊緣0.5-15cm的位置設(shè)置氣體導(dǎo)向孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，其特征在于:所述的氣體導(dǎo)向孔是在波紋填料片本體的波峰或者波谷處切割一塊高度小于波紋填料片本體的波峰或者波谷高度的絲網(wǎng)片，并將該絲網(wǎng)片折向波谷或者波峰方向后在波紋填料片本體的波峰或者波谷上形成的一個(gè)通孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，其特征在于:折后的絲網(wǎng)片與原來位于波紋填料片本體的波峰或者波谷上的絲網(wǎng)片呈鏡像設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，其特征在于:所述通孔的橫截面形狀為方形或三角形或梯形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，其特征在于:所述的波紋填料片本體在其頂部和底部設(shè)置有1-5排氣體導(dǎo)向孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，其特征在于:相鄰兩排氣體導(dǎo)向孔之間的距離為0.5?5cmo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，其特征在于:所述絲網(wǎng)波紋填料的比表面積為100-2000m2/m3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高比表面積絲網(wǎng)波紋填料，由多個(gè)波紋填料片本體疊加構(gòu)成，所述的波紋填料片本體在距離頂部和底部邊緣0.5-15cm的位置設(shè)置氣體導(dǎo)向孔。本發(fā)明能夠有效延緩了填料液泛現(xiàn)象的發(fā)生；相對于其他方法提高填料通量往往帶來效率的損失的缺點(diǎn)，本發(fā)明的帶導(dǎo)向孔的絲網(wǎng)波紋填料的帶來通量提高的同時(shí)保持填料效率的不變。
【IPC分類】B01J19/32
【公開號(hào)】CN105582876
【申請?zhí)枴緾N201610106333
【發(fā)明人】費(fèi)維揚(yáng), 高云虎, 金志明, 徐志紅
【申請人】江蘇華益科技有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年2月26日