专利名称：一种多阶梯环散装填料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多阶梯环散装填料，属炼油、石化、化工、轻工以及环保工业的气液、液液传质分离设备技术领域。它是上述工业中的精馏、吸收、萃取塔中的主要部件。
背景技术：
在炼油、石化、化工、轻工以及环保工业的气液、液液传质分离设备领域，填料是精馏、吸收、萃取塔中的主要部件，它一般可以分为两大类规整填料与散装(颗粒)填料，规整填料一般用于减压操作的塔中，而散装(颗粒)填料多用于常压与加压操作的塔中，由于它加工制造较简单，安装方便，便于清洗，因而应用广泛。
目前我国工业中应用比较广泛的散装填料为环状填料或者鞍环填料，环状填料的生产能力大，鞍环填料的液体分布性能好且生产能大。目前，工业中广泛应用的有鲍尔环，环矩鞍等。但由于这些填料的构型所限，其加工工序较为复杂，一般至少需要三道或者三道以上工序才能成型；且其总体的比表面较小，喷淋点不多，生产能力与传质效率仍受到一定限制。
发明内容
本发明的目的是提出一种多阶梯环散装填料，改变已有散装填料的结构，使其既能适合精馏吸收等气液接触过程，又能应用于萃取等液液接触传质过程，并简化填料的加工工序、提高填料的综合性能使得该散装填料由两道甚至一道工序加工完成；提高填料的生产能力，即提高其泛点气速；提高填料的传质效率，即降低其传质单元高度；减小填料的流体阻力，即减小每个传质单元的压降；减小填料的材料消耗，即在保持填料刚度的前提下减小板材的厚度。
本发明提出的多阶梯环散装填料，填料两翼为两个对称的连接边(1)，连接边(1)为折边形，连接边(1)从两边联结第一阶梯(23)、第二阶梯(24)、第三阶梯(25)和第四阶梯(26)，第一阶梯(23)、第二阶梯(24)、第三阶梯(25)和第四阶梯(26)相互平行，构成四层阶梯；所述的第一阶梯(23)由外弧(2)的一半、内弧(3)、外弧(4)、内弧(5)、外弧(6)、内弧(7)、外弧(8)的一半组成；所述的第二阶梯(24)由过渡外弧(14)、直线段(15)、直线段(17)、过渡外弧(18)组成；所述的第三阶梯(25)由过渡外弧(20)、直线段(19)、直线段(21)、过渡外弧(22)组成；所述的第四阶梯(26)由外弧(8)的一半、内弧(9)、外弧(10)、内弧(11)、外弧(12)、内弧(13)、外弧(2)组成；第二阶梯(24)和第三阶梯(25)各伸至填料环的中央部分，第二阶梯和第三阶梯通过连接片(16)相互联结，形成X形结构，支撑于环体中央。
本发明提出的多阶梯环散装填料，其结构特点是 1、本发明填料的直径高度比为2.1—3.75，装填时填料趋于水平放置，因此迎风面小，阻力小，通量大； 2、本发明的散装填料采用中心支撑结构，刚度较好； 3、本发明较环形填料比表面积大，填料内外表面充分敞开，内部筋片均匀分割环内空间，且本发明较环形填料的喷淋点多，液体分散效果好，有利于传质； 4、本发明的填料无翻边，以防止液液萃取时液滴凝聚，有利于液液传质； 5、本发明的填料易于加工，一次成型，而一般环形填料需要多次压模。
本发明的多阶梯环散装填料，具有传质性能优异、阻力较小、生产能力较大、结构简单、机械强度较高、加工容易等优点，用于精馏、吸收、萃取等过程代替鲍尔环、传统阶梯环和环矩鞍等填料，能大大提高工业中精馏塔、吸收塔、洗涤塔和萃取塔的生产能力和传质效率，改善产品质量，降低能耗，并提高过程的效能。
图1为本发明提出的多阶梯环填料的正视图。
图2为图1的A向视图。
图3为本发明多阶梯环填料的轴侧图。
图4为本发明实施例中每米填料的压降图。
图5为本发明实施例中每传质单元高度上的填料压降图。
图1～图3中，1是连接边，2是外弧，3是内弧，4是外弧，5是内弧，6是外弧，7是内弧，8是外弧，9是内弧，10是外弧，11是内弧，12是外弧，13是内弧，14是过渡外弧，15是直线段，16是连接片，17是直线段，18是过渡外弧，19是直线段，20是过渡外弧，21是直线段，22是过渡外弧，23是第一阶梯，24是第二阶梯，25是第三阶梯，26是第四阶梯。
具体实施例方式 本发明提出的多阶梯环散装填料，其结构如图1、图2和图3所示，填料两翼为两个对称的连接边(1)，连接边(1)为折边形，连接边(1)从两边联结第一阶梯(23)、第二阶梯(24)、第三阶梯(25)和第四阶梯(26)，第一阶梯(23)、第二阶梯(24)、第三阶梯(25)和第四阶梯(26)相互平行，构成四层阶梯；所述的第一阶梯(23)由外弧(2)的一半、内弧(3)、外弧(4)、内弧(5)、外弧(6)、内弧(7)、外弧(8)的一半组成；所述的第二阶梯(24)由过渡外弧(14)、直线段(15)、直线段(17)、过渡外弧(18)组成；所述的第三阶梯(25)由过渡外弧(20)、直线段(19)、直线段(21)、过渡外弧(22)组成；所述的第四阶梯(26)由外弧(8)的一半、内弧(9)、外弧(10)、内弧(11)、外弧(12)、内弧(13)、外弧(2)组成；第二阶梯(24)和第三阶梯(25)各伸至填料环的中央部分，第二阶梯和第三阶梯通过连接片(16)相互联结，形成X形结构，支撑于环体中央。
本发明设计的多阶梯环散装填料，从正面看去为由多个鞍形组成的环状，其上半环与下半环不在一平面上，环内有四条筋片交汇于中心区，其端点联结在上下半环的腰部，如图1所示。侧面看去填料成四层阶梯，第一、第二层阶梯与第三、第四层阶梯对称于填料的中心。其中第一、四层阶梯由四个外弧形和三个内弧形组成，外弧形和内弧形交错排列；第二、三层阶梯的外端与第一、四层阶梯的中部相连，内端弯向填料的中心，在环中央相连。填料的弧形边既增加了填料本身的刚度，又能增大填料的比表面积和喷淋点，以提高生产能力和传质效率。填料中间的连接片使第二、第三阶梯相互联结，支撑于环体中央，均匀分割环中面积，使气液可均匀分布。
本发明的实施例中，填料的直径和高度尺寸为 实施例一填料直径75mm，填料高度20mm，径高比3.75； 实施例二填料直径50mm，填料高度18mm，径高比2.8； 实施例三填料直径38mm，填料高度13mm，径高比2.9； 实施例四填料直径25mm，填料高度12mm，径高比2.1。
本发明的的散装填料在Φ600mm试验设备中测定了性能，并在相同条件下与鲍尔环、环矩鞍等填料进行了对比，结果如下 表1.几何参数 图4和图5给出了塔内喷淋密度为12m3/(h*m2)时的压降压降的比较，其中图4为每米的填料的压降，图5为每传质单元高度上填料的压降。
表2.本发明阶梯环的泛点气速Uf，m/s
本发明阶梯环的传质性能 用空气-氧气-水体系作氧解析实验，得出填料传质单元高度H(25°C)与液体喷淋密度L、空塔气速V的关系，并与鲍尔环、环矩鞍填料进行了对比，结果如下 表3.本发明阶梯环的传质单元高度H，m。
对实验结果的分析 由图4可见，本发明的多阶梯环每米填料压降大大低于鲍尔环，略低于环矩鞍； 由图5可见，本发明多阶梯环每个传质单元的压降大大低于鲍尔环和环矩鞍，即完成同等分离要求，本发明所需能耗最低； 由表2可见，本发明多阶梯环的泛点气速大大高于鲍尔环而和环矩鞍填料基本持平，说明本发明的填料有较高的生产能力； 由表3可见，本发明的多阶梯环的传质单元高度大大低于鲍尔环和环矩鞍填料，说明本发明的填料具有最佳的传质性能。
综上所述，本发明的新阶梯环散装填料，具有传质性能优异、阻力较小、生产能力较大、结构简单、机械强度较高、加工容易等优点，用于精馏、吸收、萃取等过程代替鲍尔环、传统阶梯环和环矩鞍等填料，将大大提高过程之效能，取得重大经济效益。
权利要求
1.一种多阶梯环散装填料，其特征在于填料两翼为两个对称的连接边(1)，连接边(1)为折边形，连接边(1)从两边联结第一阶梯(23)、第二阶梯(24)、第三阶梯(25)和第四阶梯(26)，第一阶梯(23)、第二阶梯(24)、第三阶梯(25)和第四阶梯(26)相互平行，构成四层阶梯；所述的第一阶梯(23)由外弧(2)的一半、内弧(3)、外弧(4)、内弧(5)、外弧(6)、内弧(7)、外弧(8)的一半组成；所述的第二阶梯(24)由过渡外弧(14)、直线段(15)、直线段(17)、过渡外弧(18)组成；所述的第三阶梯(25)由过渡外弧(20)、直线段(19)、直线段(21)、过渡外弧(22)组成；所述的第四阶梯(26)由外弧(8)的一半、内弧(9)、外弧(10)、内弧(11)、外弧(12)、内弧(13)、外弧(2)组成；第二阶梯(24)和第三阶梯(25)各伸至填料环的中央部分，第二阶梯和第三阶梯通过连接片(16)相互联结，形成X形结构，支撑于环体中央。
2.如权利要求1所述的散装填料，其特征在于填料直径D为25—75毫米，填料高度H为10—25毫米。
全文摘要
本发明涉及一种多阶梯环散装填料，属炼油、石化、化工、轻工以及环保工业的气液、液液传质分离设备技术领域。填料两翼为两个对称的连接边，连接边为折边形，连接边从两边联结相互平行的第一阶梯、第二阶梯、第三阶梯和第四阶梯，构成四层阶梯。第二阶梯和第三阶梯各伸至填料环的中央部分，第二阶梯和第三阶梯通过连接片相互联结，形成X形结构，支撑于环体中央。本发明多阶梯环散装填料的优点是装填时填料趋于水平放置，因此迎风面小，阻力小，通量大；采用中心支撑结构，刚度较好；比表面积大，喷淋点多，液体分散效果好，有利于传质；易于加工。用于精馏、吸收、萃取等过程，大大提高了精馏塔、吸收塔、洗涤塔和萃取塔的生产能力和传质效率。
文档编号B01J19/30GK101367032SQ20081011936
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月5日 优先权日2008年9月5日
发明者潘国昌, 杨东祥 申请人:北京泽华化学工程有限公司