本发明涉及工业塔内填料，尤其是涉及到吸收塔设备中使用的高效活性传质波纹填料组合体。
背景技术：
在当前工业制酸吸收塔设备中，一般用顶层填料、底层填料和中间填料的组合体作为气液交换传质界面层，其中中间填料大都是用同一规格的填料筑砌而成，为了确保中间填料的有足够的比表面积，使气液两相充分接触，又不造成较大的流动阻力，中间填料层高度确定是重要的技术工艺，现有吸收塔高度的确定是化工设计单位根据产量、液体浓度、流量等要素通过基本计算式来确定塔内填料层高度和直径，但这种确定填料高度和直径的方式还存在下述不足。该计算式中对填料层仅涉及到塔顶、塔底和中间层，而对于填料层起关键作用的中间层的填料结构与分布未进行确定，因而现有吸收塔在实际施工中中间层大都采用单一规格种类的填料，由于中间层高度与塔顶或塔底填料高度的比值班一般在3以上，因此由单一规格种类的构成中间层填料，不仅不利于液体自上而下快速流动，影响吸收处理效果，而且加重了塔设备负载和损害，增加了能耗，提高了吸收处理成本。
技术实现要素：
针对上述现有技术中吸收塔设备中填料组合体所存在的问题，本发明根据吸收塔设备中气液传质交换的流动特性，提出了一种用不同规格种类构成的中间填料层与底层、顶层的填料组合体。
本发明所述高效活性波纹填料组合体包括从上至下依次位于吸收塔内液体分布器与球拱之间的塔顶填料层、塔底填料层和主体填料层，所述塔顶填料层由散堆填料和开孔填料构成，所述主体填料层自下而上由波纹填料Ⅰ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅲ构成，所述塔底填料层由规整填料构成，所述塔顶填料层高度与主体填料层和塔底填料层高度之和的比为0.3-0.4∶0.6-0.7，所述波纹填料Ⅲ与开孔填料的孔隙率之比为1.0-1.2∶0.8-1.0，所述波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ、波纹填料Ⅰ和规整填料的孔隙率逐渐增大，所述波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ的比表面积逐步减小，所述规整填料的孔隙率不小于90%。
本发明所述高效活性传质波纹填料组合体的主体填料层由三种不同孔隙率的波纹填料Ⅰ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅲ组成，塔顶填料层高度与主体填料层和塔底填料层高度之和的比为0.38∶0.62，在分割线上相接触的波纹填料Ⅲ与开孔填料的孔隙率之比为1.0-1.2∶0.8-1.0，主体填料从上至下孔隙率增大、比表面积逐步减小，气液依次在波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ中充分传质交换后，从规整填料中快速流出，不仅可提高吸收塔处理效果，又可提高吸收效率，而且可相应降低吸收塔高度，减少吸收塔运行负载，节省能耗，降低吸收处理成本。
所述高效活性波纹填料组合体中各部份填料的构造特征是根据吸收塔中气液传质交换的流动特性，通过不同高度、孔隙率和比表面积的填料组合设计形成的填料组合体。
附图说明
图1是本发明的组合构造关系示意图。
在图中，1、出气管 2、塔顶填料层 3、主体填料层 4、塔底填料层 5、进气管 6、球拱 7、规整填料 8、波纹填料Ⅰ 9、波纹填料Ⅱ 10、波纹填料Ⅲ 11、开孔填料 12、散堆填料 13、液体分布器 14、分割线 15、出液管 16、底座 17、进液管。
具体实施方式
在图中，所述高效活性波纹填料组合体包括从上至下依次位于吸收塔内液体分布器13与球拱6之间的塔顶填料层2、主体填料层3和塔底填料层4，所述液体分布器位于出气管1下方，液体分布器与进液管17相连，球拱位于进气管5上方并设置在底座16上，底座上设置的出液管15，所述塔顶填料层由散堆填料12（如阶梯环填料、拉西环填料）和开孔填料11（开孔瓷球、瓷环填料构成，所述主体填料层自下而上由波纹填料Ⅰ8、波纹填料Ⅱ9和波纹填料Ⅲ10构成，所述塔底填料层由规整填料7（如高效六角形环体填料、窗孔填料）构成，所述塔顶填料层高度与主体填料层和塔底填料层高度之和的比为0.3-0.4∶0.6-0.7（比值1.75-2），所述位于分割线14（也称黄金分割线）上的波纹填料Ⅲ10与开孔填料11的孔隙率之比为1.0-1.2∶0.8-1.0，所述波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ、波纹填料Ⅰ和规整填料的孔隙率按1∶1.04∶1.08∶1.14逐渐增大，所述波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ、波纹填料Ⅰ和规整填料的比表面积从上至下按2∶1.7∶1.3∶1逐步减小，所述波纹填料Ⅰ高度与规整填料高度比为2.5∶3，所述规整填料的孔隙率不小于90%，所述规整填料是一种孔隙率大、流动阻力小、结构强度高的含铝量高的填料，所述规整填料是液体净化吸收的最后通道，也是气体进入塔内的第一通道—相当于是一个气体分布器。
具体地所述波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ分别采用Y175型、Y150型和Y125型波纹填料，波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ的比表面积分别为230、170、130m2/m3 ,孔隙率分别为80、83、87%，所述规整填料的比表面积100m2/m3、孔隙率为90%。所述波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ、波纹填料Ⅰ和塔底填料层的压力降分别280-250Pa/m、240-280Pa/m、200-240Pa/m 、170-200Pa/m 和130-170 Pa/m，塔顶压力降 300-350 Pa/m。
所述分割线（黄金分割线）的确定利用了塔高度及相关的基本计算式等，如高度基本计算式：Z＝V/αΩKy∫x1x2［dz/（X＃-X）］，以及VY1＋LX2＝VY2＋LX1，式中，V-气体摩尔质量，L-吸收液摩尔质量，Y1、Y2分别表示出塔时塔底和塔顶的气相浓度，X1、X2分别表示出塔时塔底和塔顶的液相浓度，α表示单位体积填料层的有效传质面积m2/m3，Ω表示空塔横截面积。
本发明依据上述技术内容进行了一项吸收塔的技术改进：将重庆市南川双赢化工有限公司原来的吸收塔有效内径为3200mm的吸收塔改造成有效内径为4000mm，填料总高为由6500mm降为4200mm，按分割线0.38∶0.62计算， 设定塔底填料高度为300mm，设塔顶填料高度为X，则 0.38∶0.62 ＝ X ∶（4200－X），（4200－X）为主体填料层和塔底填料层高度之和，求得塔顶填料高度X约为1600 mm，而主体填料高度为4200―1600―300＝2400mm，主体填料中的波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ分别采用Y175型、Y150型和Y125型，波纹填料，波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ的比表面积分别为230、170、130m2/m3 ,孔隙率分别为80、83、87%，波纹填料Ⅲ、波纹填料Ⅱ和波纹填料Ⅰ的高度均为800mm，所述规整填料（塔底填料层）的比表面积100m2/m3、孔隙率为90%。塔顶直料层由800mm高的散堆填料12（如阶梯环填料）和800mm高的开孔填料11（开孔瓷球）构成，散堆填料和开孔填料的孔隙率为60-80%。经过测试，改造后由原来吸收塔产量60kt/a提高到90kt/a以上，气速由原来0.4米/秒提高到1米/秒，吸收效率达到98%，同时还可降低能耗，减少人力工时，提高塔运行周期。