专利名称：一种强效无壁流规整填料的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及分离塔的填料，具体地说，是一种强效型无壁流波纹规整填料。
背景技术：
波纹规整填料是一种整砌结构的新型高效填料，它是由许多片波纹薄板反向垂直叠 在一起组成的盘状填料，直径略小于塔壳内径。常规波纹规整填料的波纹与填料的轴向 中心线夹角一般为30°或45°，波纹呈反向靠叠，上下相邻两层塔盘错开90。角反向堆叠。 传统单层波纹填料的其结构紧凑，比表面积大，交错排列有利于气液接触和液体的再分 布，因而具有较高的传质效率。但是，在使用过程中也发现其存在许多不足之处，其中 影响最大的是其波纹通道呈单向倾斜直线形，容易使液体产生偏流和壁流，在小直径塔 中使用时，尤为明显。
目前，许多研究机构和生产企业提出了一些方法，以期解决或改善波纹规整填料使 用过程中遇到的壁流、沟流、偏流等问题。实用新型96231087.5最早认识到壁流的严重 性，并提出在规整填料周边采用喇叭口带状环来收集壁流，再导入填料层；发明专利 01108264.X针对陶瓷填料提出用有一定弹性、同时耐温耐蚀的聚四氟带来作为壁流收集 分布环；实用新型03219284.3和200320106576.3所提出的结构与前面所述的96231087.5 解决方案如出一辙；200620152003.8提出的壁流收集设置在塔内的气液分布器上面的塔 壁上，相当于每段填料的简易收集分布器。以上种种措施是对填料层所产生壁流的一种 修正或者弥补，所收集和再导入填料层的液体会集中在壁流圈或者带状环内侧环形区 域，而很难真正进入到填料的有效传质区，因此无法从根本上解决壁流效应。本发明专 利是从填料内部结构考虑来解决壁流问题，同时提供一种优化的、有利于气液充分混合 传质的结构空间，提高填料的分离效率。
发明内容
本发明专利的目的，在于提供一种强效型无壁流波纹规整填料，以消除偏流、壁流 等现象，同时提高气液接触时间，从而提高填料的分离效率。
为达到上述目的，本发明是通过下述方案来实现的
一种强效型无壁流波纹规整填料，它主要由波纹丝网或波纹板片、带箍或其它紧固 件组成，波纹丝网或波纹板片的波纹横截面呈三角形或圆弧形，其上开有一定比例的圆 孔或剌孔等结构，其特征是每盘填料内波纹板片或波纹丝网的波纹通道不再是单一倾 斜的直线型通道，而是由N个短距离的波折通道按照反方向连接方式构成，组合成"折 线"形波纹通道，使液体通道整体以竖直向下的趋势折流，波纹板片或波纹丝网与填料
轴向中心线夹角a为0~60°。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，所述的"折线"形波纹通道是由N个短距离的 波折通道按照反方向连接方式构成，波折通道数N为3 8，其中以4 6最优。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，所述的"折线"形波纹通道的单个波折通道与 水平面夹角|3为30~75°，以40~60°最佳。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，所述的"折线"形波纹通道的单个波折通道与 水平面夹角P可相等，也可不相等。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，所述的"折线"形波纹通道的各波折通道的长 度可以都相等，也可以各不相等；相邻波折通道间可直接以折点过渡，也可以采用一小 段直线或圆弧过渡。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，不同填料盘上的波纹板片或波纹丝网与填料轴 向中心线的夹角a可以都相等，也可以各不相等。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，其相邻两层填料盘间可采用反向堆叠，也可采 用同向堆叠，优先采用反向堆叠。
上述的强效型无壁流波纹规整填料，所述的板波纹片上开有圆孔或刺孔；金属丝网 波纹片可以开圆孔亦或不开孔。
上述的强效无壁流波纹规整填料的波纹片可用各种金属丝网或金属板片冲制成，也 可使用塑料或陶瓷材料制成。
本发明专利的实现较为容易，可采用金属或非金属薄板或丝网，先在其上冲制一定 量的圆孔或刺孔等其它细部结构后，再整体轧制出可带有过渡段的"折线"形通道的波 纹，最后根据实际安装对填料盘尺寸的要求，经切割后将相邻两块波纹片按波纹反向交 叉进行排列，采用带箍、金属带或金属丝等紧固件将它们固定组装成圆盘或块状体。
本发明专利与传统的及改良的波纹规整填料的不同之处在于，每片波纹板片或波纹 丝网上的波纹通道呈"折线"形，其优点在于液体在填料盘上沿着"折线"形波纹通 道向下流动时，在一个波纹片内可反复多次改变流动方向，从而大大增加了流体的停留
时间，有利于气液间的充分接触并能增强流体横向间的湍动混合，因而单位高度上的传 质效率相对以往的波纹填料要高。同时，通道变得短小曲折，有利于流体的重新分布，
即使局部填料上出现稍大的通道或由于安装等问题造成塔盘间错开等，由于折流和短通 道内的快速再分布作用，都能够有效缓解这些所造成的影响，因而这种波纹规整填料可 有效解决壁流问题，同时降低了安装要求，故而相对以往的波纹规整填料，它不仅能够 提高传质效率，而且能够降低其自身成本以及安装费用。
本发明专利具有制造、安装简单，效率高等特点，作为波纹规整填料的一种新的开 发利用，它能广泛用于化工、石油化工、医药化工、食品加工等多个领域。
本发明专利的波纹规整填料具有传质效率高、安装要求低、操作弹性宽等特点，且 能有效解决塔内壁流问题。
本发明的目的、特点及其优点，将通过以下优选实施例的非限制性说明并结合图示 给予说明，且这些实施例是参考附图仅作例子给出的。
图1为传统波纹规整填料盘的示意图。 图2为本发明的一种波纹规整填料盘的示意图。 图3为本发明的一种各波折通道等长的波纹板片示意图。 图4为本发明的一种各波折通道不完全等长的波纹板片示意图。 图5为本发明的一种波折通道间采用直线过渡的波纹板片示意图。 图6为本发明的一种各波折通道与水平面夹角P不完全相等的波纹板片示意图。 图7为本发明的一种板片上开有均匀小孔的波纹板片示意图。 图8为本发明的规整波纹填料的波纹板片(或波纹丝网)与填料轴向中心线夹角a 的示意图
其中图2中1为波纹丝网或波纹板片，2为带箍或其它紧固件，3为单个波折通道。 图3中p为单个波折通道与水平面夹角(均以锐角计)。图8中4为波纹板片(或波纹 丝网)，5为填料轴向中心线。
具体实施方式
实施例1
甲醇-水精馏分离，塔径为1000mm，采用10m填料，所用填料为本发明强效型无
壁流波纹规整填料。每片波纹板片上的波折通道数N为4， a、 P均为45。，各波折通道 采用等长分布。对波纹板片表面进行相应的处理后，使用带箍固定组装成规整填料盘。 该规整填料比表面积600m2/1113，提供的分离指标约为5-6块理论板/m，对甲醇的分离指 标为:进料甲醇组成为38%(重量百分比)，其余均为水。塔顶分离得到甲醇组成为99.9%， 塔底组分中甲醇含量约为0.001%。采用工业内窥镜观测发现，采用本发明的规整填料， 塔内几乎无壁流、偏流现象发生，大大提高了传质和分离效率。若采用普通规整填料所 提供的分离指标约为4-5块理论板/m，对相同组成的甲醇的分离指标为塔顶组成 99.0~99.4%，塔底组成0.05 0.01%，对比可见本发明效果明显。
实施例2
各基本参数同实施例1，但波纹板片与填料轴向中心线夹角a调整为35°，此规整 填料的比表面积可达650-700 m2/m3,由于a角的调整使得波折通道间的排布更为紧凑， 相同填料高度的波折通道总数高于实施例l，物料在其上的停留和混合程度都得到提高， 填料分离效率相对传统填料提高近17%，比实施例1中所用的本发明填料提高了 1 3%， 该规整填料所提供的分离指标甚至可达到7块理论版/m。
实施例3
各基本参数同实施例l，但波折通道间采用8mm长的直线作为过渡(如图5)，借 助工业内窥镜观测发现，液体能够较好的沿着波折通道呈竖直向下的趋势流动，大大消 除了壁流等现象的产生，过渡段的存在延长了液体在通道内的停留时间，并且有利于液 体的再分布。通过测定数据比较发现，相对传统规整填料，液体在该填料内的停留时间 增加近20%，虽然由于过渡段的增加导致整个塔盘相对实施例1中的新型塔盘高度有所 增加，但由于停留时间的延长以及过渡段的再分布作用，使得整塔的分离效率相对实施 例1并无明显变化，而该类型填料在一定程度上有利于节约生产成本。
实施例4
压制波折通道数为5的波纹板片，且波折通道采用"短长"相间的排布方式，短通 道的高度为长通道L的1/2 (如图4)， L长度为50mm。 a、卩均为45°，在波纹板片上 均匀开有5mm的圆孔，使用带箍作为紧固件组装成规整填料盘，反向堆叠置于精馏塔 中，精馏塔的直径为800mm，填料高度2m，用此塔对乙醇-水二元体系，相对以往规整
填料，液体在本发明所述的规整填料塔盘上的停留时间增加约18%，填料分离效率提高 16%，且分离产物纯度(94.7%乙醇)也比传统规整填料粉料得到的纯度(93.5%)增加 了 1%左右。通过塔体的观测视窗和工业内窥镜观测发现，液体沿"折线"通道呈向下 流动趋势，消除了原单向直线通道所造成的壁流现象。
实施例5
压制波折通道数为4的波纹丝网，波折通道采用等长分布，波折通道与水平面夹角 采用45° (pi)与60° (|32)相间的方式排布(如图6)， a为45。，制成规整填料后进行 测试，该填料的比表面积约为500m2/1113,与传统丝网规整填料相比，物料在塔盘上的停 留时间增加近15%，且由于连接处角度的突变导致脉冲增加，气液间混合加剧，使得分 离效果大大提高，与传统规整填料相比分离效率增加约13~17%。
权利要求
1.一种强效型无壁流波纹规整填料，它主要由波纹丝网或波纹板片、带箍或其它紧固件组成，波纹丝网或波纹板片的波纹横截面呈三角形或圆弧形，其特征是每盘填料内每块波纹板片或波纹丝网纵向由N个短距离的波折通道按照反方向连接方式构成，组合成“折线”形波纹通道，使液体通道整体以竖直向下的趋势折流，波纹板片或波纹丝网与填料轴向中心线夹角α为0～60°，波折通道数N为3～8。
2. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是所述的波纹通道 数N为4-6。
3. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是单个波折通道与 水平面夹角(3相同或不相同，为30~75°。
4. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是单个波折通道与 水平面夹角f3相同或不相同，为40 60°。
5. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是各波折通道的长 度相等或各不相等；相邻波折通道间直接以折点过渡，或者采用一小段直线或圆弧过渡。
6. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是不同填料盘上的波纹板片或波纹丝网与填料轴向中心线或水平面的夹角a相等，或者各不相等。
7. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是所述的波纹规整填料，其相邻两层填料盘间采用反向堆叠，或者釆用同向堆叠。
8. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是所述的波纹规整 填料，其相邻两层填料盘间采用反向堆叠。
9. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是所述的波纹片上 开有圆孔或刺孔，金属丝网波纹片可以开圆孔亦或不开孔。
10. 根据权利要求1所述的强效型无壁流波纹规整填料，其特征是所述的波纹片 为金属丝网或金属板片冲制成，或使用塑料或陶瓷材料制成。
全文摘要
一种强效型无壁流波纹规整填料，它由波纹丝网或波纹板片、带箍或其它紧固件组成，波纹片的波纹横截面呈三角形或圆弧形，每块波纹片由N个短距离的波折通道按照反方向连接方式构成，组合成“折线”形波纹通道，使液体通道整体以竖直向下的趋势折流，波纹片与填料轴向中心线夹角α为0～60°。本发明的优点在于液体在填料盘上沿着“折线”形波纹通道向下流动时，在一个波纹片内反复多次改变流向，增加了流体的停留时间；通道短小曲折，有利于流体的重新分布，即使局部填料上发生塔盘间错开等，由于折流和短通道内的快速再分布，能有效缓解这些所造成的影响，因而这种波纹规整填料可有效解决壁流、偏流等问题。
文档编号B01J19/32GK101347716SQ20081012479
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者吴有庭, 锋 张, 璟 彭, 王明明, 皎 耿 申请人:南京大学