专利名称：旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种旋转填料床用填料，具体为一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料。
背景技术：
精馏过程实际上是汽、液逆流接触的传质、传热过程，填料在此过程中起着至关重要的作用。科技工作者在填料的研究开发方面进行了大量的工作，合理的填料设计能有效提高汽、液的接触面积和延长汽、液的接触时间等，起到强化汽、液的微观接触混合效果，进而提高设备的分离能力。
旋转填料床能极大地强化精馏过程的汽、液接触效果，这里除在高速旋转情况下形成的超重力作用外，很重要的与填料有关，特别是在不同的过程操作或处理不同的物系方面，填料的结构应该是不同的。常见的旋转填料床用填料多为波纹丝网填料，主要用于气体吸收、气体解吸及纳米材料制备等方面。这些单元操作研究的较多，但在精馏操作方面，精馏操作同时伴随传热、传质的过程，有其特殊的性质和工艺要求。一般研究者普遍沿用了以上提及的波纹丝网填料(如图3所示)。实际上，精馏操作过程有传热、传质同时进行的特点，不仅要求汽、液在填料中有较大的接触面积，而且要求有较长的接触路程与接触时间，以使流体在填料进出口处形成较大的温度差与浓度差。依据这样的要求，近年来科研工作者开发了折流盘填料(如图4所示)，在一定程度上延长了汽、液在填料中的接触距离与时间，提高了设备的分离能力。
如图3所示为美国专利UUS4382900公开的旋转填料床用波纹丝网填料，波纹丝网缠绕在由上盘片、下盘片和内、外转鼓构成的转子中。液体受离心力的作用沿径向从填料内侧向外侧甩出。液体在填料中的流经距离为 L＝L1+L2+L3 其中，L1为液体在填料中的径向流经距离，mm；L2为液体在填料中的轴向流经距离，mm；L3为液体在填料中的周向流经距离，mm。由于液体所受的离心力较大，在填料中的停留时间只有几秒，故L2、L3可忽略，则 其中，R2、R1分别为整个填料的外径、内径，mm；d为波纹丝网丝的直径，mm。
如图4所示为中国专利CN1686591公开的旋转填料床用折流盘填料，其核心部件为上下相嵌的由不同直径同心圈所构成的折流盘；位于上方的折流盘固定在壳体上，为静折流盘；与静折流盘相配套的是相嵌在其下方的动折流盘，动折流盘固定在旋转轴上并与轴一起转动。由于液体在转子内受离心力的作用只能润湿折流盘上同心圈的内侧和上、下盘片径向距离的一半，因此，液体填料中的流经距离为 其中，
为液体流经同心圈的距离，mm；n表示填料内的同心圈的个数，h表示同心圈的轴向高度，mm；
为液体流经上下盘片的距离，因此， 当填料内径、外径及轴向高度(一般>30mm)相同时，
即液体在图4所用填料中流经的距离比在图3所用填料中的流经距离长，相应，汽、液在填料中的接触时间亦延长，设备的分离效果得到一定提高。但存在的问题是填料有效表面积只占填料实际表面积的50％，相邻同心圈之间的空隙完全没有利用，折流盘填料的表面利用率与空间利用率均较低。而且，由于上方折流盘静止不动，其表面的液体只在重力作用下向下流动，受表面张力的作用和导流板表面光洁度的影响而液膜较厚，且易形成股流，影响了设备的传质效果和分离能力。
针对目前旋转填料床精馏操作用填料的不足，本实用新型提出了翅片导流规整填料。
发明内容
本实用新型为了解决现有旋转填料床的填料在精馏操作中存在的气液逆流接触效果差(同时不满足热量传递和质量传递效果差)的问题而提供了一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料。
本实用新型是由以下技术方案实现的，一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，包括上盘片和下盘片，上盘片上设有若干直径不同的筒状上导流板，下盘片上设有若干直径不同的筒状下导流板，上导流板和下导流板交错嵌套排列，上导流板和下盘片之间留有流体通道，下导流板和上盘片之间留有流体通道，上导流板上设有若干斜向下方倾斜的翅片，下导流板上设有若干斜向上方倾斜的翅片。
若干导流板根据直径大小由里到外等距离固定在上、下盘片上，上、下盘片用螺栓固定在一起，在轴的带动下一起旋转，使填料内具有离心力场，液相流体沿半径方向由内向外依次交替通过下导流板和上导流板，形成“脉冲波形(
)”通道。气相流体则沿半径方向由外向内与液体相向依次交替通过上导流板和下导流板。液体在导流板上由于受离心力的作用而克服了液体表面张力的作用，形成厚度较薄的液膜，可增大导流板上相间的接触面积，强化设备的传质效果；根据液体的流动方向和导流板的旋转方向，在导流板内侧安装交错排列的平行四边形翅片，翅片与导流板存在一定夹角，使液体在相邻内、外两层导流板间以“
”型路线流动。由于受惯性力和离心力的双重作用，液体从翅片流出后，一部分直接碰撞到内层导流板的外侧，使内层导流板的外侧润湿，增大了相间的接触面积与填料的表面利用率；一部分被直接甩到安装翅片的导流板上，使液体在相邻内、外两层导流板间以“
”型路线流动，提高了填料的空间利用率，达到增大相间的接触面积，延长液体在填料中的流经距离和气液的接触时间的目的，强化了设备的分离效果；在翅片上均匀分布若干小孔，小孔以三角形或平行四边形状排列。液体由于受强大离心力的作用而形成厚度为几微米的液膜，顺着盘片向前流动而不会通过小孔甩到安装翅片的导流板上，这样增大了每个翅片上的相间的接触面积，进一步达到强化设备的传质效果的目的。本发明可用于气体吸收、气体解吸、微观混合和化学反应等单元操作。还可应用于化工、石油化工、制药、冶金、轻工业、火炸药行业的气体吸收、气体解吸、微观混合及化学反应等旋转填料床方面。
本实用新型的效果本实用利用旋转的翅片导流规整填料，使流体在圆柱状填料空间内以复杂的“
”型流动，不仅使填料的表面利用率和空间利用率得到了提高，而且在不改变液膜厚度的前提下，增大了相间接触面积，增强了汽、液在填料中的湍动程度，延长了流体在填料内的流经距离和接触时间，强化了填料的传质效果，进而大大提高了设备的分离能力。以下是本实用新型与现有填料在精馏操作中性能的比较
图1为本实用新型的内部结构示意图 图2为本实用新型所述的单层翅片导流填料展开后的结构示意图 图3为现有的产品之一结构示意图 图4为现有的产品之二结构示意图 图中1-气液进出口，2-上盘片，3-翅片，4-上导流板，5-下盘片，6-下导流板，7-转轴，8-翅片，9-流体通道，10-流体通道，11-小孔，12-劲板 具体实施方式
如图1所示意，一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，包括上盘片2和下盘片5，上盘片2上设有若干直径不同的筒状上导流板4，下盘片5上设有若干直径不同的筒状下导流板6，上导流板4和下导流板6交错嵌套排列，上导流板4和下盘片5之间留有流体通道9，下导流板6和上盘片2之间留有流体通道9，上导流板4上设有若干斜向下方倾斜的翅片3，下导流板6上设有若干斜向上方倾斜的翅片8。
如图2所示意，翅片3、8为平行四边形，上导流板4和下导流板6上的翅片3、8的层数分别为偶数(至少两层)，其中一层翅片和另一层翅片的两个相邻的翅片构成三角形或平行四边形，这种结构可以使上层两相邻翅片之间导流板上流动的液体必需通过下层翅片，以使液体通过每一层翅片导流板填料时经过的距离相同。上导流板上翅片的倾斜方向和下导流板上翅片的倾斜方向相反。
在翅片3、8上设有若干小孔10，相邻的小孔以三角形或平行四边形状排列。液体由于受强大离心力的作用而形成厚度为几微米的液膜，顺着盘片向前流动而不会通过小孔甩到安装翅片的导流板上，这样增大了每个翅片上相间的接触面积，可达到强化设备的传质效果的目的。
安装方式如图2所示，上、下层翅片按三角形或平行四边形状均匀分布在导流板上，保持液体在每一层翅片导流板上的流动距离相等。内外相邻翅片导流板的的板间径向距离与图4折流板填料的距离可以相同，也可以不同，具体根据分离要求与处理量定。每层导流板根据液体流动的路线设有与上、下盘片间的距离，即流体流动通道，保证液体能从内侧一层填料流向外侧一层填料，同时气体能从外侧一层填料流向内侧一层填料，均不发生隔板流动现象。为增大填料空间的利用率，每层导流板与上(或下)盘片间的距离不同，具体根据流体流通面积相同的原则进行设计计算，从内到外应与导流板的直径成反比。
带翅片的导流板的安装可通过焊接在相应的上、下盘片上，也可在保证液体流通面积的前提下，在上导流板或下导流板下均匀分布劲板11(如图2所示)，将带翅片的导流板嵌套在上、下盘片的凹槽中来固定。
权利要求1、一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，包括上盘片(2)和下盘片(5)、其特征在于上盘片(2)上设有若干直径不同的筒状上导流板(4)，下盘片(5)上设有若干直径不同的筒状下导流板(6)，上导流板(4)和下导流板(6)交错嵌套排列，上导流板(4)和下盘片(5)之间留有流体通道(9)，下导流板(6)和上盘片(2)之间留有流体通道(10)，上导流板(4)上设有若干斜向下方倾斜的翅片(3)，下导流板(6)上设有若干斜向上方倾斜的翅片(8)。
2、根据权利要求1所述的旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，其特征在于翅片(3、8)为平行四边形，上导流板(4)和下导流板(6)上翅片(3、8)的层数分别为偶数，其中一层翅片和另一层的两个相邻的翅片构成三角形或平行四边形。
3、根据权利要求1或2所述的旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，其特征在于在翅片(3、8)上设有若干小孔，且相邻的小孔以三角形状或平行四边形状排列。
专利摘要本实用新型涉及一种旋转填料床用填料，具体为一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料。解决现有旋转填料床的填料在精馏操作中存在的气液逆流接触效果差的问题。包括上盘片和下盘片，上盘片上设有若干直径不同的筒状上导流板，下盘片上设有若干直径不同的筒状下导流板，上导流板和下导流板交错嵌套排列，上导流板和下盘片之间留有流体通道，下导流板和上盘片之间留有流体通道，上导流板上设有若干斜向下方倾斜的翅片，下导流板上设有若干斜向上方倾斜的翅片。增大了相间接触面积，增强了汽、液在填料中的湍动程度，延长了流体在填料内的流经距离和接触时间，强化了填料的传质效果，进而大大提高了设备的分离能力。
文档编号B01D3/30GK201239556SQ200820078310
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月14日 优先权日2008年8月14日
发明者刘有智, 栗秀萍, 王建伟 申请人:中北大学