[發(fā)明專利]一種用于傳質(zhì)塔的自分布規(guī)整填料及加工使用方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710391540.0
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107159085A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 時鋒;李永輝;耿中峰;呂惠生
• 申請（專利權(quán)）人: 天津九源化工工程有限公司
• 主分類號: B01J19/30
• 分類號: B01J19/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 王麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種用于傳質(zhì)塔的自分布規(guī)整填料及加工使用方法，自分布規(guī)整填料具有有序空間結(jié)構(gòu)和凹凸表面結(jié)構(gòu)，規(guī)整填料由片狀材料制成，材質(zhì)優(yōu)選金屬材料。本發(fā)明通過強化每盤規(guī)整填料對液體的自分布性能，規(guī)整不同規(guī)整填料盤上下表面的汽液傳質(zhì)孔道形狀，維持上下規(guī)整填料盤之間液相流動為準(zhǔn)連續(xù)流動，改進規(guī)整填料及加工使用方法，提高自分布規(guī)整填料傳質(zhì)效率。本發(fā)明屬于化工傳質(zhì)設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)氣液傳質(zhì)設(shè)備的塔內(nèi)氣液接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，分為兩大類：板式塔與填料塔。近年來，國內(nèi)外加大了對規(guī)整填料的研發(fā)及應(yīng)用，性能優(yōu)良的規(guī)整填料在氣液傳質(zhì)裝置中廣泛采用。規(guī)整填料塔在塔體內(nèi)充填一定高度的規(guī)整填料，其下方有支承柵，上方為規(guī)整填料壓柵及液體分布裝置等內(nèi)件，本發(fā)明涉及的填料為規(guī)整填料。

規(guī)整填料是一種最常用的安裝在傳質(zhì)塔中的內(nèi)部構(gòu)件，從常規(guī)規(guī)整填料產(chǎn)品圖(圖1)、常規(guī)規(guī)整填料單片圖(圖2)、常規(guī)填料單片組裝圖(圖3)可以看出，規(guī)整填料由常規(guī)填料單片1逐片疊加而成，單個規(guī)整填料單片之間，通過常規(guī)規(guī)整填料波紋2相互交叉，組成一定直徑的規(guī)整填料盤，為汽液兩相間傳熱、傳質(zhì)提供場所。由于規(guī)整填料的幾何形狀對稱規(guī)整，規(guī)定了氣液流路，與散裝填料比較，較大程度上改善了塔內(nèi)下降液體的流動狀況，減弱了溝流和壁流，傳質(zhì)塔的操作壓降降低。

規(guī)整填料塔內(nèi)影響規(guī)整填料塔效率的主要因素為液體的不良分布，是由于液體在規(guī)整填料層內(nèi)的趨壁、溝流分布等原因造成，通過改善規(guī)整填料結(jié)構(gòu)及改善氣液相的初始分布可有效地抑制規(guī)整填料塔內(nèi)液體不良分布。本發(fā)明公開了一種用于傳質(zhì)塔的自分布規(guī)整填料及加工方法，解決了造成液體在規(guī)整填料塔內(nèi)規(guī)整填料塔效率下降的填料結(jié)構(gòu)及氣液相初始分布等問題，使填料塔的操作壓降進一步降低。

目前市售常規(guī)規(guī)整填料主要為類似于Sulzer公司的mellapak常規(guī)規(guī)整填料，是目前經(jīng)常使用的常規(guī)規(guī)整填料產(chǎn)品，規(guī)整填料由各種長度的規(guī)整填料單片組裝成，并與塔徑匹配的完整的規(guī)整填料盤，其中常規(guī)規(guī)整填料單片1波紋為直線，常規(guī)規(guī)整填料波紋角度α為常規(guī)規(guī)整填料波紋2與填料盤水平方向的角度，其數(shù)值為30°～60°，常規(guī)規(guī)整填料的填料單片表面沒有潤濕結(jié)構(gòu)及特定的液體導(dǎo)向流道，有較大的優(yōu)化改進空間。

在傳質(zhì)塔操作過程中，汽液兩相在塔內(nèi)逆向流動并且在規(guī)整填料表面接觸進而實現(xiàn)傳熱和傳質(zhì)操作。規(guī)整填料塔在操作過程中，液體自上而下通過規(guī)整填料段上部液體分布器以一定的噴淋點密度將液體均勻分布在規(guī)整填料盤表面，通過規(guī)整填料表面自身的潤濕性，逐步將點分布的液體展開成液膜，液膜向下流動，依次通過多個規(guī)整填料盤，不同規(guī)整填料盤之間的連續(xù)流動被干擾打斷，需要多次布膜。氣相作為連續(xù)相在氣體壓力差推動下，通過規(guī)整填料的波紋流道由塔底流向塔頂，氣液兩相傳質(zhì)主要在規(guī)整填料表面的液體與氣體間的相界面完成。規(guī)整填料受小規(guī)模不良分布和大規(guī)模不良分布的影響，每段規(guī)整填料層的高度受到限制，理論板數(shù)較高的傳質(zhì)塔需要多段規(guī)整填料，每段規(guī)整填料間需配置液體收集器及再分布器。在規(guī)整填料塔中作為非連續(xù)相的液相在規(guī)整填料的作用下成膜狀向下流動，其規(guī)整填料表面液膜的連續(xù)狀況、覆蓋率及液膜厚度均勻性等都影響規(guī)整填料塔的傳質(zhì)傳熱效率，通過改善液相液膜的流動狀態(tài)，進而提高規(guī)整填料的傳傳熱質(zhì)效率，成為規(guī)整填料研發(fā)中的一個重要關(guān)注點。

從常規(guī)規(guī)整填料盤間汽液流道示意圖(圖4)可以看出，常規(guī)規(guī)整填料上下兩盤規(guī)整填料汽液流道搭接處，由常規(guī)整填填料波紋2形成的不同常規(guī)規(guī)整填料盤間的汽液流道3的銜接角度為90°～120°，汽液流道銜接處的規(guī)整填料流道不平滑造成此位置氣相、液相的連續(xù)穩(wěn)定的流動狀況被破壞，填料表面液膜的覆蓋率及均勻程度惡化，成為影響填料塔傳質(zhì)效率、操作壓降升高的主要原因。另外，從常規(guī)規(guī)整填料盤面汽液流道分布示意圖(圖10)可以看出，常規(guī)規(guī)整填料盤表面汽液流道22形成不了較為完整的汽液封閉流道，規(guī)整填料層中上下兩盤規(guī)整填料的銜接處的汽液流道接口通道不規(guī)整，影響了每盤規(guī)整填料的氣液體初始分布，使預(yù)期的規(guī)整填料效率降低。

發(fā)明內(nèi)容