专利名称：一种散装金属填料的制作方法
技术领域：
本发明属于化工、石化、炼油工业中精馏塔、吸收塔内所用的传质、传热填料。
塔填料已有一百多年的发展历史，按结构形状可分为规整填料和颗粒填料两大类，颗粒填料一般以散装的方式堆积在塔内，所以又叫散装填料，散装填料又可分为环形填料(如拉西环、鲍尔环、阶梯环)、鞍形填料、环矩鞍填料，球形填料和花环填料。目前，散装金属填料只有环形填料和环矩鞍填料两种，其中性能较好，普遍应用的高效填料首推环矩鞍填料。金属环矩鞍填料为美国Norton公司于1976年创制，它将传统的环形填料与鞍形填料结合起来，取其所长，使其气体通量较大而传质效率较高，其结构见附图3。同时在使用过程中，也发现其存在某些问题，如在安装后因嵌套而″咬紧″，不易自塔内卸出，并影响压降。
经文献检索，与本专利申请比较接近的有美国专利US4，600，544和中国专利CN2，045，325，二者均为环形填料，与本发明在结构上有本质的区别。
根据精馏吸收等分离过程的要求，一个理想的填料应同时满足流体通量大、压降低、分离效率高、成本合理等要求，因而人们需要继续寻求比环矩鞍填料性能更好的散装金属填料，并解决其在安装后因嵌套而″咬紧″，不易自塔内卸出的问题。
本发明的目的就在于提供一种能进一步提高填料的气流通量，降低压降，能在不降低分离效率的基础上进一步降低填料的金属用量，从而降低成本，并能防止填料相互″咬紧″现象的新型散装金属填料。
本实用新型的目的是这样实现的这种散装金属填料用薄金属片经冲切、卷园而成，其结构形状为灯笼形，由上、下端部和中部组成；上、下端部为锯齿形环，或平环；中部为球形，开有若干个窗孔；开窗部分的金属片冲成窄条，向内弯曲，弯成弧状。
中部球形的开窗孔数为8－12个，开孔率大于50％。开窗部分的金属片窄条可以有三种型式一种与上环和下环均连成一体；第二种半数与上环连接、与下环断开，另一半数与下环连接、与上环断开，各自由端向中心弯曲；第三种分别在离上、下环2／3处断开，各自由端向中心弯曲。
本实用新型因为采用环形填料与球形填料相结合的型式，吸收了二者的优点，如具有很好的刚度；若将本填料沿轴线切为3～4瓣，则每瓣又近似一个环矩鞍填料，也就是说本填料也可认为是经过精心设计后，环矩鞍填料的有规则的组合，所以既吸收了原环矩鞍填料的优点，又提高了填料层的局部规整性，从而有利于提高填料的气通量，降低压降，并能防止原填料的相互″咬紧″现象，也有利于降低金属用量。
以下结合附图进一步详细地叙述本实用新型的实施例。
图1为灯笼形散装金属填料的结构示意图之一。
图2为灯笼形散装金属填料的结构示意图之二。
图3为金属环矩鞍填料的结构示意图。
本实用新型散装金属填料的结构形状如
图1或图2所示，其结构形状为灯笼形，由上端部1、下端部2和中部3组成；上端部1和下端部2为锯齿形环，或平环，采用锯齿形环可使液流分布点多，以提高分离效率；中部3为球形，以提高刚度，同时开有若干个窗孔4；开窗部分的金属片5、6、7冲成窄条，向内弯曲成弧状，以提高填料的刚度。中部球形的开窗孔数为8～12个，开孔率(窗面积／中部球形总面积)大于50％，以便气流，液流可透入填料的球形腹部，以利提高气流最大通量，降低压降，提高填料内表面利用率，以提高分离效率。开窗部分的金属片窄条5与上环和下环均连成一体；金属片窄条6半数与上环连接、与下环断开，另一半与下环连接、与上环断开，各自由端向中心弯曲；金属片窄条7分别在离上、下环2／3处断开，各自由端向中心弯曲。金属片窄条5、6、7的作用都是分割气液流，扩大气液传质表面，以提高分离效率。
为验证本实用新型填料的具体效果，按照附
图1的结构制作了Dg50的不锈钢灯笼形填料的试验样品，以便将其与Dg50的环矩鞍金属填料进行对照比较。
它们的主要尺寸和几何性能对比见表1
在直径φ600mm的塔内，以空气－水为介质测定了表1所列两种填料的流体力学性能与氧解吸性能，喷淋密度为20m3／(m2.h)时性能数据列于表2
由表2可见对比结果是1、Dg50灯笼形填料比Dg50环矩鞍填料的泛点气速(Uf)平均高5％；2、同样空塔气速和喷淋密度下的压力降(△P)，Dg50灯笼填料比Dg50环矩鞍填料平均低10％；3、在正常操作气速范围(U＝0.6～0.8Uf)内，Dg50灯笼形填料与Dg50环矩鞍填料的传质单元高度(HOL)很接近。
表3列出了表1中两种填料的相对金属用量，相对金属用量的定义为G＝HOL·ρp／(α·Uf)其中ρp－－填料堆积密度，kg／m3HOL－－传质单元高度，mUf－－泛点气速，m／sα－－操作气速与泛点气速之比值
由表3可见，灯笼形填料的相对金属用量比Dg50环矩鞍填料少30－40％，因而可显著地节约金属，降低材料成本。
权利要求1.一种散装金属填料，其特征在于其结构形状为灯笼形，由上、下端部(1)、(2)和中部(3)组成；上、下端部(1)和(2)为锯齿形环，或平环；中部(3)为球形，开有若干个窗孔(4)；开窗部分的金属片(5)、(6)、(7)冲成窄条，向内弯曲，弯成弧状。
2.如权利要求1所述的散装金属填料，其特征在于中部球形的开窗孔数为8～12个，开孔率大于50％。
3.如权利要求1或2所述的散装金属填料，其特征在于开窗部分的金属片窄条(5)与上环和下环均连成一体。
4.如权利要求1所述的散装金属填料，其特征在于开窗部分的金属片窄条(6)半数与上环连接、与下环断开，另一半数与下环连接、与上环断开，各自由端向中心弯曲。
5.如权利要求1所述的散装金属填料，其特征在于开窗部分的金属片窄条(7)分别在离上、下环2／3处断开，各自由端向中心弯曲。
专利摘要本实用新型属于精馏吸收过程用的散装金属填料，用金属片冲切卷圆制成，其结构形状为灯笼形，由上、下端部和中部组成。其上、下端部为锯齿形环或平环；中部为球形，开有10～20个窗孔，开孔率大于50％；开窗部分的金属片冲成窄条，向内弯曲成弧状。经冷模试验测出这种填料有较大的气流通量，较低的压降，较高的传质效率和较低的金属用量，并能防止发生填料相互“咬紧”的现象，是一种性能比较优良的传热传质新型填料。
文档编号B01J19/30GK2192375SQ94214640
公开日1995年3月22日 申请日期1994年6月20日 优先权日1994年6月20日
发明者潘国昌, 杨伯极, 郭庆丰, 方怡中 申请人:中国石化北京设计院, 清华大学