一种水滴形格栅式规整填料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水滴形格栅式规整填料，适用于除尘及气液两相传质与反应过程，尤其适用于烟气及工艺尾气除尘脱硫处理，可广泛应用于石油化工和环保等领域。
【背景技术】
[0002]填料塔作为一种传统的气、液传质设备，近年来有很大发展，由于填料结构的不断改进，在很多生产过程中填料塔已代替了传统的板式塔。目前气、液传质设备中的填料塔所采用的填料主要分为散堆填料和规整填料两大类。散堆填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散堆填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。较为典型的散装填料包括拉西环、鲍尔环、阶梯环等。但由于散堆填料的堆积密度较大，塔设备负荷载重大，气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，易堵塞，使设备的使用周期缩短。
[0003]规整填料是按一定的几何形状排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。
[0004]格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。在工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错90°排列。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成的一种规整填料。脉冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动。在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质。在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离。流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料。因其优良的液体分布性能使放大效应减少，故特别适用于大塔径的场合。
[0005]专利201120285362.1公开了一种规整波纹填料，主要在规整波纹填料片相对应的两侧边上，分别设置有边孔带，边孔带上设置有边孔，当带有边孔带的规整波纹填料片以倾角相反方向叠加形成盘状填料，该盘状填料组装在填料精馏塔内形成填料床层时，进入填料精馏塔内的气液流体在层与层间的气液两相逆流流动过程中，轻质气体可沿边孔直线向上运动，重质液体沿边孔直线向下运动，以此来提高气液通量，但此结构虽然不易堵塞，但传质效率下降。
[0006]专利CN1054018公开了两种脉冲波纹填料，一种是带有波形脉冲单元体的脉冲波纹填料，其特点是:凹凸脉冲单元体连续而又相同地规则排列于波纹通道的坡面上。另一种是带有梭形脉冲单元体的脉冲波纹填料，其特点是梭形脉冲凹单元体间断地排列于波峰的棱线上，梭形脉冲凸单元体间断地排列于波谷的棱线上。上述第一种填料在靠近填料波纹表面附近利用凹凸单元体实现气液一定程度的收缩扩张运动，但填料的制作过程复杂，填料强度较差，无法消除填料层界面阻力；第二种填料与普通规整填料结构基本相同，仅在填料峰、谷处利用局部变形产生气液的局部湍动，对提高填料效率无实质性作用。
[0007]因此，开发新型的规整填料结构，解决目前规整填料在实际应用中存在的问题，对于提高传质效率具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的不足，提供一种水滴形格栅式规整填料。本发明的一种水滴形格栅式规整填料与现有规整填料相比,具有传质效率高，结构简单、体积小、抗结垢，压降小，传质反应后气相液沫夹带少的特点，适用于气液两相传质与反应过程，尤其适用于烟气及工艺尾气除尘脱硫处理，可广泛应用于石油化工和环保等领域。
[0009]本发明提供了一种水滴形格栅式规整填料，其包括至少一层由若干并联的、水平放置的水滴形异形管构成的填料区，所述的若干并联、水平放置的水滴形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道。所述的水滴形格栅式规整填料可制成一体或分割成若干块模块组合使用。
[0010]本发明的水滴形格栅式规整填料中，所述的水滴形异形管的截面(即端面)为水滴形，其顶部为圆弧形，下部为锐角三角形，形成“上头大下头尖”的水滴形。水滴形异形管的顶部为圆弧面，将有利于气体中含有的粉尘在湿态下，在自身重力及气相的吹拂下，通过此滑移界面向下滑落，从而避免发生通道堵塞现象。
[0011]所述的水滴形异形管的两个端面可以封闭或不封闭。
[0012]本发明的水滴形格栅式规整填料中，优选在水滴形异形管的外周设置若干平行的、隆起的凸台，凸台的截面可以为圆形、三角形或矩形，优选圆形。所述的若干平行的、隆起的凸台，极大地增加了单位体积填料的表面积，即极大地增加了气液传质面积。
[0013]本发明的水滴形异形管规整填料，由于并联的若干异形管形成了具有收集段、喉口和分散段的通道。当气体、液体及粉尘并流进入该填料区时，异形管的顶部为圆弧形，粉尘不易堆积。气液两相将首先进入收集段(通道面积收缩)，气体速度增加，实现液相分散，液相单位比表面积增大，尘粒附着湿润。而在经过喉口后，气体速度迅速下降。在此过程中，气体中含有的大量粉尘由于气体速度的变化，实现泥滴聚并，粉尘将沿着界面滑落，从而实现除尘功能。
[0014]而高温的气体与喷淋液并流进入填料区时，首先在高速气体的气力切割作用下，实现液体的分散，获得了较大的表面积；在进入收集段后，分散的极微液滴在高速气体的压迫作用下，由于水的延展性，将附着于管壁上形成液膜，实现了液滴的聚并和均温过程；当液膜通过喉口时，由于气体速度的进一步增加，又对液膜产生了强烈的压迫和切割作用，液膜进一步变薄，产生了二次分散作用；而当液膜在水滴形异形管的管壁往下流动时，由于气体在凸台与异形管管壁形成了夹缝，气体在夹缝及管壁的速度极低，而液膜则受到气体的压迫作用被挤入夹缝中，实现了再次聚并，并最终成连续流由水滴形异形管底部滴落，从而消除了雾沫夹带，实现了气液分离。本发明的水滴形格栅式规整填料，当气相与液相并流或逆流接触后，进入水滴形格栅式规整填料区，利用气固液三相的常规速度差来实现除尘及传质反应，压降较小。
[0015]本发明的水滴形规整填料，由于其结构上具有的特点，特别适合于气体，尤其是含尘气体与液体的并流或逆流接触传质过程。当气体与液体并流自上而下并流进入本发明的规整填料时，可以利用气固液三相的常规速度差来实现含尘气体的除尘及与液体传质反应。而且，由于水滴形异形管所形成的通道中仅包括喉口而非喉管，使得其压力降大幅降低。
[0016]与现有技术相比，本发明的一种水滴形格栅式规整填料具有以下优点:
1、本发明的水滴形格栅式规整填料由若干条并联水平放置的水滴形异形管构成，若干个水滴形异形管之间形成了多个平行通道，具有收集段、喉口和分散段。能够以气相为连续相，液相为分散相，获得较高的比表面积来实现传质反应。
[0017]2、水滴形异形管截面的顶(上)部为圆弧形，其具有最适宜湿态粉尘滑落的休止角，湿态粉尘通过此滑移界面在自身重力及气相的吹拂下，易于向下滑落，因此本发明的填料不易发生堵塞现象。
[0018]3、在水滴形异形管的外周设有若干平行的隆起的凸台，一方面大幅增加了单位体积填料的表面即，极大地提升了传质能力；另一方面，分散的液相(液滴)在流到水滴形异形管后，在气体吹动下，沿着凸台与异形管表面的夹缝处流动，易于实现聚并，从而消除雾沫夹带，便于实现气液分离功能。
[0019]4、本发明规整填料由“上头大下头尖”的水滴形异形管构成，填料的尾椎(即下头)被拉长后，将更有利于降低填料的压力降，这也是其他填料所不具备的优点。
【附图说明】
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