[實用新型]一種波紋規(guī)整填料

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920221677.2
• 申請日: 2009-10-29
• 公開（公告）號: CN201519580U
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉春江;朱明;高峰;李超;袁希鋼
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J19/32
• 分類號: B01J19/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本實用新型涉及一種石油化工設備填料塔中的填料，特別是波紋規(guī)整填料。

背景技術

規(guī)整填料是化學和石油工業(yè)中常見的傳質(zhì)分離設備，規(guī)整填料的廣泛應用使其在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位。普通板波紋規(guī)整填料用于精餾或吸收等氣液傳質(zhì)操作時，填料內(nèi)氣液兩相一般為逆流接觸傳質(zhì)或傳熱，液相沿填料表面呈膜狀向下流動，液膜在流動時，大部分液體均沿波紋填料片的波谷流動，即填料表面波谷處液膜較厚而波峰及其它表面的液膜覆蓋較差；而且當填料對液體的潤濕性能較差時，部分填料表面可能無液體覆蓋，降低氣液傳質(zhì)面積，傳質(zhì)效果較差。傳統(tǒng)的波紋規(guī)整填料片兩側液體不流通，液相僅在一側與氣相接觸傳質(zhì)，傳質(zhì)面積較小，由于填料片的阻擋作用，使得壓降較大，流體通量較小。本實驗室(化學工程聯(lián)合國家重點實驗室，天津大學分室)研究發(fā)現(xiàn)(1)，采用帶有方形孔的平板比普通平板的氣液傳質(zhì)效率高30％以上，根據(jù)這一現(xiàn)象，我們提出了一種氣液傳質(zhì)效率更高的新型規(guī)整填料。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于對傳統(tǒng)波紋規(guī)整填料的結構加以改進，增加對流體的擾動，減少流體阻力和壓降，進而增加相間傳質(zhì)效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下：

該填料由多個波紋片構成，每個波紋片上有波峰和波谷。在波峰和波谷處和波紋片上設置有交錯排列的矩形孔洞，波峰和波谷兩個邊的延長線夾角為60～120°，矩形孔洞的長為40～60mm，寬為2～10mm，橫向間距等于矩形孔洞的長，縱向間距為矩形孔洞長的1/5倍～1倍。每段波紋片的長度控制在矩形孔洞長度的2倍，使得矩形孔洞在水平方向上交替充滿整個填料片，液膜在向下流動的過程中必然會經(jīng)過矩形孔洞。

該實用新型波紋規(guī)整填料，通過在板波紋填料片的板面和棱線處開設矩形孔洞，可使填料片兩側液體交換流動，將原本處于填料片一側層流底層的液體換至另一側表面，從而提高傳質(zhì)效率；矩形的設計使得液相流體在向下流動的過程中在開孔處受到方向與大小相異的力，液膜較易發(fā)生延展和破碎，是增大傳質(zhì)的有效途徑。由于本新型規(guī)整填料片孔隙率較高，使氣體較易通過，因而能夠降低壓降并獲得較大的流體通量。實驗和理論計算結果表明，上述改進能夠顯著增加填料的比表面積，提高傳質(zhì)效率。該填料具有明顯的導流作用，可顯著減小流體通道的阻力，增加流體通量。

附圖說明

圖1新型規(guī)整填料片的主視圖和側視圖；

圖2新型規(guī)整填料片的俯視圖；

圖3新型規(guī)整填料片的立體結構圖；

圖4新型規(guī)整填料片的裝配圖。

具體實施方式

以下根據(jù)附圖對本實用新型波紋規(guī)整填料的技術特征作更詳細的說明：

本實用新型在波峰和波谷處和填料片上設置有交錯排列的矩形孔洞，波峰和波谷兩個邊的延長線夾角為60～120°，矩形孔洞的長為40～60mm，寬為2～10mm，橫向間距等于矩形孔洞的長，縱向間距為矩形孔洞長的1/5倍～1倍，每段波紋片的長度控制在矩形孔洞長度的2倍。

如圖1所示，本實用新型在規(guī)整填料片上和填料片的波峰、波谷處交錯切割有矩形孔洞，長h為40～60mm，寬h2為2～10mm，橫向間距等于h，縱向間距h3為1/5倍～1倍h2。每段波紋片的長度控制在矩形孔洞長度的2倍，使得矩形孔洞在水平方向上交替充滿整個填料片，液膜在向下流動的過程中必然會經(jīng)過矩形孔洞。矩形孔洞的長邊與流體主體流動方向垂直，使得液膜受到孔洞處各向異性的力的作用，產(chǎn)生拉伸與破碎，從而對傳質(zhì)產(chǎn)生促進作用。在液體流動方向液膜交錯遇到孔洞與不銹鋼板，不斷產(chǎn)生匯合與分離，促進了液膜的表面更新，使液體與填料片接觸的底部也能夠被置換到表面與氣相接觸，進一步促進傳質(zhì)。

如圖2、3所示，本實用新型在波峰與波谷處均開設有矩形孔洞，液體能夠從一側透過到另一側，避免了傳統(tǒng)波紋板填料在波谷處液體的積聚和在波峰處液體的流散。本實用新型的波峰、波谷兩個邊的延長線夾角a為60～120°(圖2)。液體在新型填料片上能夠得到均勻的分布。

圖4為新型填料片組裝效果圖。填料片流道與水平方向夾角b為15～75°。相鄰兩塊填料片相對組裝，流道方向相反，可以促使流體在整個塔盤內(nèi)部均勻分布。本實用新型具有易于安裝和加工的特點。

采用本實用新型的新型規(guī)整填料，在天津大學冷膜實驗裝置上進行壓降實驗，結果表明，多折板開窗導流式新型規(guī)整填料相對于普通波紋板規(guī)整填料，壓降同比降低了10％。本實用新型規(guī)整填料傳質(zhì)效率較普通波紋板填料平均提高了30％。