[其他]改進的柱填料

在審

• 申請號: 101986000006032
• 申請日: 1986-09-12
• 公開（公告）號: CN1005459B
• 公開（公告）日: 1989-10-18
• 發明（設計）人: 郎果杰
• 申請（專利權）人: 郎果杰
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖爾剛

用于填充柱的改進的填充體由若干縱向伸展的芯子形成，有若干蛛網件從芯子基本徑向伸出。蛛網件基本和芯子軸向對正，由若干透空蜂窩體形成。填充體提供填充柱內最大量的可濕潤表面面積，和對流體流量有最低障礙的滴珠形成點。

本發明針對用于填充柱化學加工作業的柱填充或塔填充的廣義方面，加工作業有如吸收、解吸、蒸餾、提取、洗滌、干燥、冷卻，水處理等等。具體而言，本發明針對的是用于這類化學儀器的一種新型的改進的高效率，高性能填充體。

長期以來，柱填充體或塔填充體被用于在許多涉及流體相互作用的化學處理中，提高效率和產量。一般地講，填充體是一種接觸媒介，在某些類型的化學處理作業中為必不可少，諸如以上所提到是蒸餾和洗滌過程。在這些處理作業中，把一個液流和一個氣流，或另一液流一起輸送到一個封閉的環境中，如柱，塔，或其它容器，以便完成兩個流體的物質交換，或熱交換，或物質和熱的交換。在微觀規模上，這熱和質的傳遞是由物理化學的定律所驅使。在較大或工業規模上，液體或氣體流的總的物理性和它們的混合環境，對這傳遞有相當大的影響一流體接觸的大面積和相互作用，使給定處理過程的傳遞速度和效率提高，受限制的流體流量使總性能降低。

為了提高這些化學處理過程的效率和實用性，在過去使用過各種柱填充材料，以提高兩種相關材料流之間的基本接觸。在先有技術中，填充材料的范圍，包括從早期使用的礫石和玻璃，到有特殊形狀的人造物體，諸如有孔圓柱，鞍形體，螺旋圈和有尖釘的或有格網的球。后一類合成填充體根據要求的用途，用塑料、金屬陶瓷制造，尺寸范圍從直徑為數公分到數十公分。

填充柱或塔的性能受所用的柱填充材料的影響很大。因為在化學處理過程中，填充柱常常是最關鍵的步驟，填充柱的性能，對產量，生產速度，以及過程的總經濟活力有相當大的影響，判斷一個柱填充過程性能的最重要的參數，是它的傳熱或傳質速度，及壓力降。最后一參數決定維持填充柱運轉所必須的能源，柱填充的最好性能，可以最低的或可容許的壓力損耗提供最大的傳質或轉熱速度。

有許多因素影響柱填充材料本身的性能。這些因素相互關連，是裝進一個柱或塔內，形成總填充材料的各個填充體的具體幾何形狀的產物。這些因素是互連、溝流、自然抽風、結垢，不均勻流量，濕潤和溢流等。

簡而言之，互連發生于柱填充材料的個體在填充柱中的互相嚙合。這發生于填充體沒有統一的幾何形狀，并有突出部和開口區的口時候。互連造成不均勻流體的流動形態，使固體沉積可能逐漸增大死空間，并減少可利用的表面積，從而降低柱的效率。

溝流指的是沿填充材料外表面的過量液流。發生于填充體在柱或塔內不均勻分布。與之相似，自然抽風指的是有過量的氣體，從分布不均勻的填充材料中的空心區域中通過。在這兩種情況下，流體流動形態形改變，造成下降的傳遞速度和高壓力降，并且柱效率降低。

結垢發生于顆粒物質在填充材料的表面上或在填充材料之間的死空間中沉積。減低流量，使結垢問題加劇。減少可利用的表面積，而堵塞填充柱的一部分時，也會降低傳遞速度并增高柱內的壓力降，所有這些因素造成總的不均勻液流和氣流，使柱的性能降低。

把柱填充表面濕潤，提供氣/液或液/液接觸，對填充材料的運轉是重要的。填充材料發生互連會使很大部分的表面積不能接受濕潤，在一種給定的填充材料中，要求有產生可利用表面積近似總濕潤的最低液體流量。這最低液體流量稱為“濕潤點”。

相反，填充材料的固有特點，限制一個量的液體流量。這限制隨有液體和氣體的流速變化。當氣體速度超過給定液體流速的某一限度時，這限制便達到最高點，或稱“溢流點”。這氣體速度稱為“溢流速度”，在設計給定的化學過程填充柱尺寸和氣體速度時予以利用。

理想的柱填充在給定的柱工作參數下提供最低的濕潤點和最高的溢流點。這理想填充可以在最低液體流量和最高氣體速度下工作，使化學過程可以用較小的填充柱進行。其結果，原始投資和隨后的經營費用可以降低。

在本技術領域中已經普遍承認，六十多年來，高的傳遞速度只能利用柱填充取得，這種填充柱由于限制了柱內的氣體流量，可提供一個大面積和相應的大壓力降。因此，先有技術領域中的理想填充原料，對效率和總體性只能選擇其一。因此，本發明的主要目的，是提出一種柱填充體，可以提供有低壓力降的高傳遞速度。