[發明專利]一種超低壓降開窗導流填料片及規整填料

有效

• 申請號: 201210258581.X
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102764628A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 劉春江;丁暉殿;郭凱;張婷;袁希鋼;何瀧
• 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

本發明涉及一種化工氣液傳質過程的規整填料，特別是一種超低壓降開窗導流填料片及規整填料。

背景技術

板波紋填料用于精餾、吸收、萃取等單元操作時，氣體通過波紋通道折流向上，液體在填料片表面形成液膜向下流動，氣液兩相逆流接觸進行傳質。波紋填料的填料片有波峰與波谷，大部分液體沿波谷向下流動，這樣波谷處液膜較厚而波峰處于裸露狀態，使塔內液體分布不均。當波谷液體形成后，整個塔內液體通道將長時間處于不變的狀態，不利于氣液的傳質，影響塔的分離效果。

為了解決上述問題，提高板波紋填料的分離效率，本實驗室（化學工程聯合國家重點實驗室，天津大學分室）首先提出了“開窗導流式規整填料片及填料（申請號：200810151274.5）”，在波紋填料的波峰和波谷位置開窗，窗口方向與波峰或波谷相反。液體向下流動時，位于波谷位置的液體繞過窗口流到填料背面，打破液體的流動狀態，能更快的進行氣液傳質。為了實現更好的分離效果、更低的壓降，本實驗室進一步對開窗導流填料進行改進，如發明專利200910068166.6提出在填料片上設置方孔型開窗槽口，實用新型200920307714.1增加余弦導流折板，發明專利201010530832.6將開窗與開孔結合，發明專利201010577155.3提出偏心式窗口，上述新型填料各有特點。

發明內容

本發明的目的在于改型進開窗導流規整填料，使其分離效果、填料層壓降優于“開窗導流式規整填料片及填料”。

本發明的技術方案如下：

一種超低壓降開窗導流規整填料片，如圖10所示，在波紋填料片的波峰和波谷上開窗：

a.當窗口與填料片水平展開，開窗分為窗口1與扇葉2，窗口面積是扇葉面積的0%-1000%，當窗口面積為0時，窗口上邊與下邊重合；

b.窗口與填料片水平展開時，窗口下邊與窗口水平軸線所夾區域，定義軸線以下部分面積為正，軸線以上部分面積為負，窗口面積需大于0；

c.窗口與填料片水平展開時，扇葉與填料片的交線左右對稱，其夾角α為10°-170°，窗口水平寬度h是板波紋填料波紋寬度L的10%-190%；

d.窗口與扇葉的邊線為直線、折線、曲線或不規則線；

e.將窗口上的豎直軸線和扇葉上的軸線向相反的方向翻折，形成開窗導流填料片；左扇葉與左填料片3的夾角β₁為10°到170°，右扇葉與右填料片4的夾角β₂為10°到170°，左右扇葉的夾角β₃為10°到170°。

填料片的一個窗口，水平方向的寬度為1mm-50mm，豎直方向窗口高度為1mm-100mm，填料片波紋的波峰和波谷的導流窗口中心間距在2mm-100mm之間。

本發明的填料片組成的規整填料，其規整填料由5-100塊填料片組成圓柱體，填料片豎直放置，相鄰填料片波紋關于塔軸線對稱，呈15°-75°角，塔內放置多盤填料時，上下填料盤旋轉15°-90°安裝。

制得的窗口在豎直方向的投影遠小于普通窗口，當氣體通過波紋填料向上折流流動時，窗口占用的面積減少，對上升的氣相阻力減少，這樣大大降低了填料層的壓降，且繼承了普通開窗導流填料的所有優點。

所述填料材料可以是金屬、塑料、陶瓷、石墨等材料，不銹鋼、鋁材、鈦材的金屬材料加工時，由于其良好的可彎曲變形性能，窗口可直接裁剪彎曲；PP、PVC、PTFE等塑料以及碳化硅等陶瓷材料和石墨則可通過制造模具再成型。

本發明繼承了普通開窗導流規整填料的所有優點，當沿波谷向下流動的液膜流經開窗部位時，液膜的流動發生變化，原先在波谷處的流體經過導流窗的導流作用流向填料片的另一側的表面的波峰位置，從而增加了氣液傳質面積；另外當液體流過導流窗時，原先在層流底層的液體變為液膜表面的液體，有效的促進了液膜的更新與湍動，增加了氣液兩相之間的混合，提高了氣液傳質速率；在導流窗的作用下，氣相在徑向的混合更加充分，氣液兩相的混合更為均勻。

此外，由于開窗窗口豎直方向的投影遠小于普通窗口，對于上升氣體的阻力更小，壓降更低。

附圖說明

圖1是填料上一個窗口立體側面示意圖；

圖2：一個窗口水平展開的窗口邊線為直線示意圖；

圖3：一個窗口水平展開的窗口邊線為曲線示意圖；

圖4：一個窗口水平展開的窗口邊線為折線示意圖；

圖5：一個窗口水平展開的窗口邊線為不規則線示意圖；

圖6：窗口的邊線為直線且窗口部分的面積為0，