一种用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料的制作方法

本发明属于填料技术领域，特别涉及一种用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料。

背景技术：

co2捕集工程中常用填料塔作为吸收塔，它由填料、塔内件及筒体构成，其中填料在塔中提供了气液流动的通道与两相传热传质的表面，直接决定了气液相流动与传热传质效果的好坏，是吸收塔的核心部件，而现有填料一般采用不锈钢制作，不锈钢填料存在价格昂贵、运输安装困难等系列问题，其成本将占到整个填料塔设备投资分布的30％-40％，因而人们开始开发成本低廉的塑料填料，但是目前塑料填料因其亲水性差、难以湿润且强度较差，实际性能远不如不锈钢填料。如公开号为cn205730796u的中国专利文献公开了一种填料吸收塔。填料吸收塔由塔身、出气口、除雾器、进液管、喷头、填料层、填料支撑板、气体分布板、出液口及进气口等组成。填料材质为塑料，每个填料的下端设有凹槽。如公开号为cn2882993的中国专利文献公开了一种塑料夹片波纹填料，主要是由经热压工艺而成的塑料波纹片和塑料平板共同组成的塑料夹片波纹填料单元构成，每个塑料夹片波纹填料单元包含有1片塑料平板和1或2片塑料波纹片。塑料波纹片的正截面为波纹形状。塑料波纹片与塑料平板上可以加工有圆孔、长圆孔等孔洞，其表面也可设有斑点、花纹状的凸起或凹坑。塑料夹片波纹填料单元所构成填料组块的外形可以是长方体，也可以是正方体、圆柱体或可以拼接组合成圆柱体的分割块。

因此，需要一种高润湿性能、高成膜率且高强度的塑料规整填料。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，具有高润湿性能、高成膜率、高强度、制造成本低廉的优点。

本发明所提供的技术方案为：

一种用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，所述填料包括填料芯体和设置在填料芯体外侧的防壁流结构，所述填料芯体包括外侧的不锈钢波纹板和中间的若干层塑料波纹板，所述相邻塑料波纹板按波纹方向相互交错布置；所述塑料波纹板的表面具有微米级多孔结构或微米级沟槽纹理结构；以质量分数计，所述塑料波纹板包括40～90％的基体材料、5～50％的亲水材料、0～5％的抗氧化剂和5～30％的增强纤维。

所述塑料波纹板的表面上的微米级多孔结构的孔径尺寸为30-200μm，所述塑料波纹板的表面上的微米级沟槽纹理结构的宽度10～200μm。

所述不锈钢波纹板和塑料波纹板的宽度为100～300mm、厚度为0.5～2mm。

所述基体材料选自聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、氯化聚氯乙烯树脂(cpvc)、聚四氟乙烯(ptfe)或聚偏氟乙烯(pvdf)中的一种或至少两种的组合，所述亲水材料选自马来酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)或丙烯酸接枝聚丙烯(pp-g-aa)中的一种或组合，所述抗氧化剂选自抗氧剂264(bht)、抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1024中的一种或至少两种的组合，所述增强纤维选自玻璃纤维、天然纤维、芳纶纤维或滑石粉中的一种或至少两种的组合。

所述不锈钢波纹板或塑料波纹板的比表面积为250-500m²/m³、波纹倾斜角为30-45°、波峰高度为6-12mm、波距为9-25mm和边长为8-17mm。

所述防壁流结构为不锈钢防壁流箍，所述填料芯体从上至下依次包括两层不锈钢波纹板、二十层塑料波纹板和两层不锈钢波纹板。

所述不锈钢板和塑料波纹板之间采用穿孔-不锈钢拉杆固定的方式固定，所述塑料波纹板之间采用穿钉加固。

作为优选，所述穿钉加固工艺根据填料尺寸在垂直于填料波纹板的方向选择2-4个对称位置进行穿钉加固，钉子贯穿两端塑料填料板，略微露出5mm左右。

作为优选，所述四层不锈钢波纹板或与防壁流箍采用碰焊工艺固定。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

在本发明提供的填料中，塑料波纹板上的微孔结构是塑料填料表面具有超亲水特性，有利于增强填料润湿性能与成膜率。本发明提供的填料芯体的上下两外侧采用不锈钢波纹板，有利于增强填料的强度，方便填料的运输与组装。本发明提供的填料在尺寸较大时采用模块化生产、组装，各个模块的设计与单个增强超亲水微米表面规整塑料填料基本相同，模块化可以将巨大的填料盘体分割为若干个填料单元，便于生产、运输与安装。因此，本发明提供的填料具有高润湿性能、高成膜率、高强度、制造成本低廉、易运输与组装的优点。

附图说明

图1为填料的结构示意图；

图2为模块化的填料的结构示意图；

图3为填料的模块的实物图；

图4为塑料波纹板的表面扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供的填料包括填料芯体和设置在填料芯体外侧的防壁流结构3，所述填料芯体包括外侧的不锈钢波纹板2和中间的若干层塑料波纹板1，所述相邻塑料波纹板1按波纹方向相互交错布置。不锈钢板和塑料波纹板之间采用穿孔-不锈钢拉杆固定的方式固定，塑料波纹板之间采用穿钉加固，不锈钢波纹板通过碰焊工艺固定。

在本发明中，以质量分数计，塑料波纹板的材质为70％的聚丙烯、20％的马来酸酐接枝聚丙烯、5％的抗氧剂1010和5％的玻璃纤维。制备的塑料波纹板的润湿性能为：无微米多孔结构的聚丙烯塑料板的静态接触角为110度，无微米多孔结构的聚丙烯塑料板加入马来酸酐接枝聚丙烯、抗氧剂和玻璃纤维后的静态接触角为85度，最终加工成的具有微米多孔结构的塑料波纹板预浸润前的静态接触角为97度、预浸润后的接触角为10度，说明具有超亲水性能。说明本发明提供的塑料波纹板通过材料改性和微米多孔结构而具有超亲水性能。

如图2，当填料尺寸过大时，可以将巨大的填料盘体分割为若干个模块单元，便于生产、运输与安装；各个模块的设计与单个填料基本相同。如图3所示，为填料的模块的实物图，填料芯体从上至下依次包括两层不锈钢波纹板、二十层塑料波纹板和两层不锈钢波纹板。如图4所示，塑料波纹板的表面上的微米级多孔结构的孔径尺寸为30-75微米左右，使得表面具有超亲水特性，有利于提高填料润湿性能与成膜率。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，其特征在于，所述填料包括填料芯体和设置在填料芯体外侧的防壁流结构，所述填料芯体包括外侧的不锈钢波纹板和中间的若干层塑料波纹板，所述相邻塑料波纹板按波纹方向相互交错布置；所述塑料波纹板的表面具有微米级多孔结构或微米级沟槽纹理结构；以质量分数计，所述塑料波纹板包括40～90％的基体材料、5～50％的亲水材料、0～5％的抗氧化剂和5～30％的增强纤维。

2.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，其特征在于，所述塑料波纹板的表面上的微米级多孔结构的孔径尺寸为30-200μm，所述塑料波纹板的表面上的微米级沟槽纹理结构的宽度10～200μm。

3.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，其特征在于，所述不锈钢波纹板和塑料波纹板的宽度为100～300mm、厚度为0.5～2mm。

4.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，其特征在于，所述基体材料选自聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、聚氯乙烯(pvc)、氯化聚氯乙烯树脂(cpvc)、聚四氟乙烯(ptfe)或聚偏氟乙烯(pvdf)中的一种或至少两种的组合，所述亲水材料选自马来酸酐接枝聚丙烯(pp-g-mah)或丙烯酸接枝聚丙烯(pp-g-aa)中的一种或组合，所述抗氧化剂选自抗氧剂264(bht)、抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂1024中的一种或至少两种的组合，所述增强纤维选自玻璃纤维、天然纤维、芳纶纤维或滑石粉中的一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1所述的用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，其特征在于，所述不锈钢波纹板或塑料波纹板的比表面积为250-500m²/m³、波纹倾斜角为30-45°、波峰高度为6-12mm、波距为9-25mm和边长为8-17mm。

6.根据权利要求6所述的用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，其特征在于，所述不锈钢板和塑料波纹板之间采用穿孔-不锈钢拉杆固定的方式固定，所述塑料波纹板之间采用穿钉加固。

技术总结
本发明涉及一种用于烟气二氧化碳捕集吸收塔的填料，所述填料包括填料芯体和设置在填料芯体外侧的防壁流结构，所述填料芯体包括外侧的不锈钢波纹板和中间的若干层塑料波纹板，所述相邻塑料波纹板按波纹方向相互交错布置；所述塑料波纹板的表面具有微米级多孔结构；以质量分数计，所述塑料波纹板包括40～90％的基体材料、5～50％的亲水材料、0～5％的抗氧化剂和5～30％的增强纤维。本发明提供的填料具有高润湿性能、高成膜率、高强度、制造成本低廉和易运输与组装的优点。

技术研发人员：王涛;董文峰;方梦祥;童国锋;葛红军;骆仲泱
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2020.01.07
技术公布日：2020.05.29