专利名称：陶瓷规整填料防壁流多功能圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业塔器分离部件，是一种陶瓷规整填料防壁流保护圈。
陶瓷规整填料(如图1)因具有润湿性能好、耐高温、耐腐蚀等独特优点，被广泛地应用在一些比较特殊的精馏、吸收及萃取过程中。在实际工业应用中，由于陶瓷规整填料无弹性、易碎等缺点，为了便于安装，往往需要将填料直径做到比实际塔径小一些。这意味着填料和塔壁之间将留有较大的缝隙，易造成比不锈钢、塑料等规整填料大的多的壁流。早有研究人员指出，对于填料，每增加10％的壁流量，就会引起5％的效率损失。对于不锈钢以及塑料填料而言，由于它们有一定的弹性，装填后的填料能与塔壁贴合紧密。即使如此，实验研究表明不采取防壁流措施，仍会造成10～40％不等的壁流量。而陶瓷规整填料由于刚性结构，无法与塔壁贴紧，壁流量大增。国内外有大量文献报导，对于相同比表面积的陶瓷和不锈钢板波纹规整填料，在相同操作条件下，陶瓷填料的效率比不锈钢的低不少，而陶瓷填料的表面润湿性能明显要比不锈钢好，椐此推测陶瓷填料的效率应略高于不锈钢填料。其间效率的损失，很大一部分就是壁流引起的。
本发明的目的是提供一种陶瓷规整填料的防壁流多功能圈，它既能明显地降低壁流量，又能方便安装、抗碎、保护等多种功能。
本发明的技术方案如下一种陶瓷规整填料防壁流多功能圈，它由耐温、耐腐蚀的材料制成，它是一个高(H)为20-100mm，厚(d1)为1-10mm的包扎环，在包扎环的上沿外有一圈凸出的肩圈，肩圈宽(L)为5-50mm，肩圈剖面呈劈形，肩圈外沿厚(d2)为1-5mm。
上述的耐温、耐腐蚀材料是砖橡胶、聚四氟乙烯、石墨或弹性陶瓷。
砖橡适宜用于吸收、萃取等温度较低的场合(低于100℃)。聚四氟乙烯宜用于温度低于250℃的精馏、吸收等场合，石墨、弹性陶瓷耐高温性好，主要用于温度超过250℃的高温场合。
上述的防壁流多功能圈的肩圈与包扎环平滑连接。
上述的防壁流多功能圈当用于每层陶瓷规整填料底部时，防壁流多功能圈的包扎环的下沿可以有一个向内凸出的壁流收集引导圈，壁流收集引导圈宽(1)为5-50mm，它的内端边呈锯齿状。
对于大直径的本发明的防壁流多功能圈，它可以是整体的，也可以是多块拼装成的。
本发明的防壁流多功能圈的作用在于一方面它作为陶瓷填料和塔壳内壁的软连接。在装填填料时，由于塔壁逆着填料装填方向与外侧薄边的挤压，使防壁流多功能圈与塔壁紧密贴合，有利于填料的安装固定。另一方面，整个圈封死了填料和塔壁之间气、液相的通路。这样可防止液体沿塔壁漏出，更加有效地防止壁流的形成与发展，以及气相短路的发生。防壁流多功能圈的肩圈由外侧向内侧逐渐变厚，采用弧型过渡或梯型过渡。环总宽度为5～50毫米不等，视塔径而定。外侧薄边厚1～5毫米，内侧圈和包扎圈厚度1～10毫米，防壁流多功能圈高度为20～100毫米，圈高度宜低不宜高，这样可使液相尽快回落到填料床层中，防止液体只在防壁流多功能圈内侧长时间流动，形成“内壁流”，影响分离效率。一般每隔100～200毫米设一防壁流圈，视每层填料高度和塔径而定。每层填料底部的防壁流多功能圈的包扎环的下沿可以有一个壁流收集引导圈。这样使收集的液相通过填料自身倾斜通道，导入下层填料床层中央，防止收集的壁流只在填料层防壁流多功能圈内周边一圈进行流动，造成流动分布不均、局部沟流等不良影响。收集引导圈不能过宽，否则影响气体的流动的通畅，一般选择5～50毫米，视塔径而定。
对于小直径塔(小于400毫米)，防壁流圈可整体下料，压模制成。对于大于400毫米直径的填料，可将防壁流圈做成块状，将其包扎在填料周边，接合处采用咬合方式，或采用钛等耐高温、耐腐蚀的金属丝铆接。对于分块拼装的大直径陶瓷填料，可在大塔内先将最下层的防壁流多功能圈装好，做好一盘填料后，在此填料层部再绕一圈防壁流多功能圈的办法。
此防壁流多功能圈还具有保护陶瓷填料的功能。由于陶瓷易碎，拆装不便，加上此多功能圈后，减少陶瓷填料直接与塔壁以及其他刚性物体的接触机会，有效地起到了抗碎保护功能。此外，采用防壁流多功能圈，陶瓷填料直径可比普通陶瓷规整填料略小，防止因为陶瓷填料尺寸过大，或塔壳本身有一定的椭圆度以及有毛刺等因素而使填料装不进塔内，造成填料浪费的情况。因此多功能圈起到防壁流、方便安装、抗碎保护等多种功能。
图1为陶瓷规整填料的示意图；图2为本发明的防壁流多功能圈的示意图，a为主视图，b为俯视图；图3为本发明的填料每层底部的防壁流多功能圈示意图，a为主视图，b为主视图。图中1为包所环；2为肩圈；3为壁流收集引导圈。
实施例1靖江某化工厂直径为D=800mm、年产2500吨二氯卞精馏塔，生产要求塔顶产品中二氯卞的纯度在99％以上，塔底二氯卞的浓度要低于7％。该塔原采用350Y陶瓷规整填料，填料高度为18m(约60块理论板数)，中间采用3个液体再分布器。生产过程中发现，该塔壁流量很大，分离效率远低于设计预想。塔顶2,4-二氯甲苯的含量超过了2％，远远高于设计指标(≤1％)，而二氯卞的含量只有97.4％。大修期间，在原有的每块填料的中部和底部增加了防壁流多功能圈，其材料为聚四氟乙烯，包扎环1厚d1为2mm，高H=30mm。肩圈2宽L=20mm，外沿厚d2为1mm。底部壁流圈的齿峰为10mm。采用本发明后，填料层高度基本不变，中间仅采用2个液体再分布器，在生产能力不变的情况下，塔顶的二氯卞含量达到了99.2％，塔底二氯卞的含量也被控制在6％左右，完全达到原设计要求。
实施例2南京东方化工二厂直径为D=2200mm的醋酸脱水塔，原塔采用250Y陶瓷规整填料，填料层高度为25m，塔顶醋酸含量在2～2.2％之间，塔底产品醋酸浓度为95％左右。由于塔径较大，塔壁与填料无法贴紧，留有较大空隙，壁流严重。年修期间，更换了部分被损坏、腐蚀的填料(约占总填料的1/3)。新填料采用了本发明的防壁流多功能圈。其材料为聚四氟乙烯，包扎环1厚d1=2mm，高H=50mm。肩圈2宽L=40mm，外沿厚d2为1mm。底部防壁流多功能圈的齿峰为20mm。每块填料只在填料底部设有防壁流多功能圈。重新开车后，塔的通量仍保持原有水平，塔顶醋酸浓度下降到1.6％以下，塔底产品醋酸的浓度上升到了96％左右。
权利要求
1．一种陶瓷规整填料防壁流多功能圈，它由耐温、耐腐蚀的材料制成，其特征是它是一个高(H)为20-100mm，厚(d1)为1-10mm的包扎环(1)，在包扎环(1)的上沿外有一圈凸出的肩圈(2)，肩圈宽(L)为5-50mm，肩圈(2)剖面呈劈形，肩圈(2)外沿厚(d2)为1-5mm。
2．根据权利要求1所述的防壁流多功能圈，其特征是耐温、耐腐蚀材料是夸橡胶、聚四氟乙烯、石墨或柔性陶瓷。
3．根据权利要求1所述的防壁流多功能圈，其特征是肩圈(2)与包扎环(1)平滑连接。
4．根据权利要求1所述的防壁流多功能圈，其特征是用于每层填料底部的防壁流多功能圈，它的包扎环(1)的下沿有一个向内凸的壁流收集引导圈(3)，壁流收集引导圈(3)宽(1)为5-50mm，它的内端边呈锯齿状。
5．据权利要求1或4所述的防壁流多功能圈，其特征是对于大直径的防壁流多功能圈是整体的或者是多块拼装成的。
全文摘要
一种陶瓷规整填料防壁流多功能圈,它由耐温、耐腐蚀的材料制成,它是一个高为20－100mm,厚为1－10mm的包扎环,在包扎环的上沿外有一圈凸出的肩圈,肩圈宽为5－50mm,肩圈剖面呈劈形,肩圈外沿厚为1－5mm。采用本发明的防壁流多功能圈后,充填有陶瓷规整填料的塔器的壁流量明显降低,塔效率明显提高。
文档编号B01J19/32GK1321542SQ0110826
公开日2001年11月14日 申请日期2001年2月28日 优先权日2001年2月28日
发明者张志炳, 耿皎, 骆培成, 周政 申请人:南京大学