一种成型材料填充结构的制作方法

本实用新型涉及催化剂和化工填料领域。

背景技术：

化工填料按材料分可分为三类：陶瓷填料，塑料填料，金属填料。填料具有优异的耐酸耐热性能，能耐除氢氟酸以外的各种无机酸、有机酸及有机溶剂的腐蚀，可在各种高，低场合使用，应用范围十分广泛可用于化工，冶金，煤气制氧等行业的干燥塔\吸收塔\洗涤塔\再生塔。

虽然化工填料的种类很多，但是总结归纳起来根据其形状可分为四种:

一、粒状填料:粒状填料是最早出现的填料，材质为无机陶粒或石英砂。这种填料的主要长处是表面粗糙、微生物方便附着、截留悬浮物的能力强；但是阻力大以及易于堵塞是他的重要缺陷。

二、蜂窝状或波纹板状填料:此类填料通常是用玻璃钢或塑料(聚乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯等)等材质制造而成。它的优点有质轻、孔隙率高、强度高、防腐性能好等，缺点有:微生物的生长与脱落平衡不好控制、难以得到均一的流速。

三、球形轻质陶粒:球形轻质陶粒一般选用粘土作为它的原材料，添加适当的化工原料做为膨胀剂，用高温烧制而成。跟传统填料相比较，球形轻质陶粒的优点是:高强度、大孔隙率、比表面积大、密度适宜、较好的化学稳定性、较强的生物附着性；缺点是:能耗高、制备成本高。我国到目前为止，球形轻质陶粒曝气生物滤池及其组合工艺在生活污水处理、印染废水处理、啤酒废水处理中已经大量应用，在多年的实践中，取得了杰出的作用。

四、不规则多孔填料：以前的填料有拉西环(RaschingRing)、鲍尔环(PallRing)等；当前的填料有哈凯登球(Hacketten)和多面轻质球等，制作材料有塔内件、陶瓷、石墨、塑料和金属等。主要优点是结构简单、价格便宜；然而流体分布不均是他的缺点。

化工填料根据按照其材料可分为三种:

一、陶瓷填料(瓷环)具有优异的耐酸耐热性能、能耐除氟氧酸以外的各种酸、碱的腐蚀。陶瓷填料可用于化工、冶金、制酸、煤气、制氧、钢铁、制药、精细化工等行业的洗涤塔、冷却塔、回收再生塔、脱硫塔、干燥塔、吸收塔及反应器的内衬，分为几下几种：1.瓷环，包括三Y环、拉西环、十字隔板环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环等四十多种瓷环。2.陶瓷矩鞍环，属于采用连续挤出的工艺进行加工，具有通量大、压降低、效率高等优点。矩鞍环填料床层具有较大的空隙率，床层内多为圆弧形液体通道，减少了气体通过床层的阻力，也使液体向下流动时的径向扩散系数减小；3.陶瓷阶梯环，增加了填料颗粒之间的空隙，减小了气体穿过填料层的阻力，而且这些接触点还可以为液体沿填料表面流动的汇聚分散点，从而促进了液膜的表面更新，有利于填料传质效率的提高；4.陶瓷十字隔板环填料，仅适用于整齐堆砌，一般只作为乱堆填料的塔底支撑分布层用；5.陶瓷异鞍环填料，是在矩鞍环填料基础上加以改进的新型填料，具有压降低，传质效率高等特点，广泛应用于硫酸干燥塔及其他塔设备。

二、塑料填料具有重量轻、耐热、耐化学腐蚀等特点，包括PP、PE、RPP、PVC、CPVC、PVDF等材料制成的塔填料，塑料填料具有空隙率大、压降和传质单元高度低、泛点高、汽液接触充分、传质效率高等特点。折叠塑料散堆填料，主要包括:多面空心球、花环、海尔环、阶梯环、共轭环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环、拉西环、雪花环、六棱形环、旋转环、五角环、锥形环、网环、十字球形环、浮球、液面覆盖球、菱形覆盖球等。折叠塑料规整填料，具有重量轻、大容量、低压降、高比表面积、易更换等优点。丝网波纹填料由聚丙烯与聚丙烯腈线混合编织网组成。斜波纹填料用聚丙烯或PVDF板，为提高传质效率，板上可开孔。

三、金属填料是以碳钢、不锈钢及组合金等材料制成的塔填料。金属填料具有壁薄、耐冷热、空隙率大、通量大，压降低、阻力小、分离效果好、寿命长等优点，虽说一次性投资稍大，但能充分发挥设备的潜在力。金属填料适用于真空精馏塔，处理过敏性、易分解、易紧合、易结碳的物料。金属填料广泛用于石化、化肥、化工、环保等行业的填料塔中。1.金属散堆填料，有三Y环、共轭环、八四内弧环、扁环、矩鞍环、阶梯环等产品。2.金属拉西环填料，被广泛应用于很多领域，但是金属拉西环填料的应用得最主要的领域是作为催化剂支撑。3.金属鲍尔环填料，在环壁上开了许多窗孔，使得塔内的气体和液体能够从窗口自由通过，鲍尔环填料是被采用的主要环形填料之一。4.金属阶梯环填料，由于高度减小及锥形翻边的特殊结构，不但改善了填料层内气液分布，而且增加了气液接触点，有利于液体汇聚分散及膜表面的不断更新，使传质得到强化，分离效率大大提高。5.金属矩鞍环填料，用于装备新填料塔，其高度比板式塔降低35％，直径减小30％，或提高效率10-30％，减少压力损失20-60％。国内干式蒸馏代替湿式蒸馏试验研究表明，可降低投资20％。总之，采用新型的环矩鞍可以增加产率低能耗或成本，提高分离效率。6.金属纳特环填料，是新开发出来的一种新型填料,金属纳特环填料具有通量大、压降低、传质效率高、操作弹性大的特点。7.金属八四内弧环填料，类似花环开关的金属填料，也称麦勒环填料。金属八四内弧环填料的特点是环壁开敞面积大，所以具有通量大、阻力小和传质效率高等特点。

催化剂在催化领域起着核心重要作用，通常催化剂都具有一定的形貌，一种催化剂在工业中随着使用目的不同，对催化剂的比表面积、孔容积、强度、压降、传质、流体分布等方面的有着不同要求，研究表明催化剂制成不同的外观形貌都会影响催化剂在工业方面的使用性能。传统催化剂的外观形貌有圆柱形、拉西环形、七孔球形、三叶草形、四叶草形、车轮形、齿轮形等。

传统的化工填料或催化剂在使用时，都是通过将其堆积填充到容器内，这种填充方式导致化工填料或催化剂堆积不均匀、外表面积小、空隙率低，对流体的阻力大，影响了气体或液体的流速和流通量，从而影响了反应效果。

中国专利98216664.8的一种多叶型凹凸椭球状孔式催化剂，通过在圆柱主体内开设轴心孔，在圆周表面开设圆弧槽来提高表面积和孔隙率。中国专利2004200034387的一种催化剂载体及催化剂，通过在球形外部设置若干条凸棱凹槽来提高空隙率、减小阻力。中国专利2015204593311的圆柱形催化剂，通过在其两端面和侧表面设置有若干个孔道结构来提高外比表面积、孔容积、降低堆积密度、提高压碎强度、孔隙率、容杂能力。中国专利201520459335.X的七孔球形催化剂，通过在球体内设置通孔来提高孔容积、孔隙率、容杂能力。上述例子都是通过改造催化剂本身结构来提高其性能，在堆积填充使用时，仍旧会出现堆积不均匀、外表面积小、空隙率低，对流体的阻力大等问题，从而影响了反应效果。

技术实现要素：

为了解决现有化工填料或催化剂填充结构存在的上述等问题，本实用新型提供了一种堆积密度小、空隙率高、物料分布和流量均匀的成型材料填充结构。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种成型材料填充结构，带有通孔的成型材料通过其上的通孔串套于串接件上，串接件至少一端设置于容器内部的支撑架上或至少一端置于容器内壁上。

所述支撑架或容器内壁从上至下安装至少一层串联的成型材料，每层至少包括一个的分布于串接件上的成型材料串，同一层的相邻成型材料串之间设有缝隙，成型材料层与层之间设有缝隙；所述每个串接件上串接2个以上的成型材料，相邻串接的成型材料之间设有缝隙。

所述成型材料为化工填料或催化剂。

所述串接件为可弯曲的金属、塑料管线或不可弯曲的陶瓷条、陶瓷管中的一种或二种以上。

本实用新型的成型材料填充结构，堆积密度小，提高了空隙率，可以使成型材料在三维空间中任意排布，让物料分布和流量均匀，从而提升了分离效果或反应效率。

附图说明

图1是本实用新型成型材料填充结构图。

图中：1、成型材料，2、串接件，3、支撑架，4、容器壁。

具体实施方式

本实用新型的成型材料填充结构如图1所示，带有通孔的成型材料1通过其上的通孔串套于串接件2上，构成一个成型材料串，串接件2两端固定于支撑架3上或容器壁4内侧，支撑架3上或容器壁4内侧上下安装至少一层成型材料串1，成型材料1均匀分布于串接件2上，每两个成型材料1之间设有缝隙，同一层的相邻成型材料串之间设有缝隙，成型材料层与层之间设有缝隙，层与层之间的成型材料1位置交错分布。

上述成型材料为化工填料或催化剂。可广泛应用于任意材料任意形状的化工填料和催化剂，串接件2为可弯曲的金属、塑料管线或不可弯曲的陶瓷条、陶瓷柱。通过在容器内采用化工填料串或催化剂串这种填充结构，实现了低密度堆积，并且通过每串上成型材料之间设置间隙、以及上下分布的各层成型材料串上的成型材料交错摆放，使得成型材料不管在横向上还是纵向上都存在间隙，从而提高了空隙率，提升了流通量。

下面详细描述实用新型的实施例，所述实施例的实例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。下面结合附图1具体描述本新型成型材料填充结构的实施例。

实施例1

化工填料+金属管线，本实用新型的成型材料填充结构如图1所示，带有通孔的化工填料1串接于可弯曲的金属管线2上，金属管线2两端固定于支撑架3上，支撑架3固接于容器壁4内侧，容器内上下安装4层串联的化工填料1，化工填料1均匀分布于金属管线2上，每两个化工填料1之间设有缝隙，层与层之间的化工填料1位置交错分布。

实施例2

催化剂+金属管线，本实用新型的成型材料填充结构如图1所示，带有通孔的催化剂1串接于可弯曲的金属管线2上，金属管线2两端固定于支撑架3上，支撑架3固接于容器壁4内侧，容器内上下安装4层串联的催化剂1，催化剂1均匀分布于金属管线2上，每两个催化剂1之间设有缝隙，层与层之间的催化剂1位置交错分布。

实施例3

化工填料+陶瓷条，本实用新型的成型材料填充结构如图1所示，带有通孔的化工填料1串接于不可弯曲的陶瓷条2上，陶瓷条2两端固定于支撑架3上，支撑架3固接于容器壁4内侧，容器内上下安装4层串联的化工填料1，化工填料1均匀分布于陶瓷条2上，每两个化工填料1之间设有缝隙，层与层之间的化工填料1位置交错分布。

实施例4

催化剂+陶瓷条，本实用新型的成型材料填充结构如图1所示，带有通孔的催化剂1串接于不可弯曲的陶瓷条2上，陶瓷条2两端固定于支撑架3上，支撑架3固接于容器壁4内侧，容器内上下安装4层串联的催化剂1，催化剂1均匀分布于陶瓷条2上，每两个催化剂1之间设有缝隙，层与层之间的催化剂1位置交错分布。

本实用新型中所述的上、下只是用来示例相对于容器的方位，并非用来限定该容器的放置方式，该容器可以以任何方位设置。