專利名稱：方孔型開槽導流式規整填料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠強化液膜湍動的方孔型開槽導流式規整填料，屬于氣液 傳質分離裝置的填料技術創新。
背景技術：
規整填料自問世以來在石油化工、化肥工業、天然氣凈化、空氣分離等領域 獲得了廣泛應用。普通板波紋規整填料用于精餾或吸收等氣液傳質操作時，填料 內氣液兩相一般為逆流接觸傳質或傳熱，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，降低氣液傳質面積，傳質效果較差。通過改進傳統板 波紋規整填料的結構本實驗室提出了開窗導流式規整填料，并且已經申請了專 禾IJ，申請號為200810152768.5,該填料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，從而提高傳質效率。但是，該規 整填料還存在以下問題對流體的擾動不充分，氣液傳質效率還是比較低，換熱 效果不明顯。因此，有必要通過改進設備，進一步提高填料的傳質、傳熱效率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠起到液膜導流和液膜湍動強化雙重作用的 新型規整填料，我們經過研究和實驗，通過在填料片上開窗，對液膜起到導流作 用，通過增加長方形開孔，對液膜起到湍動強化作用。通過反復對面導流及條形 孔的強化湍動增強傳質效果。該規整填料具有壓降低，處理量大，分離效率高的 特點，是雙面降膜、液膜反轉和交叉雙尺度波紋板技術的復合強化。
本發明通過下述技術方案加以實現
本發明的方孔型開槽導流式規整填料，導流式填料片的波峰與波谷沖切有 凹下、凸起的導流窗口；其特征是在導流式填料片上設置有方孔型開窗槽口。 所述的槽口長為30 mm 50腿，寬為2 mm 3mm，開孔率5%，均勻分布在填料片上。槽口長邊與液體主體流動方向交錯。
具體說明本發明的液膜導流規整填料的情況如下
方孔型開窗導流式填料片的波峰與波谷沖切有凹下、凸起的導流窗口。相鄰 波峰凹下的導流窗口在塔內排布時處于同一水平位置，相鄰波谷凸起的導流窗口 亦如此；相鄰波峰與波谷的導流窗體在豎直方向上間隔一定的距離交錯分布。導 流窗口是在垂直于波峰(波谷)位置切口，反方向沖壓而成。導流窗口的開口均 向上，呈倒金字塔形狀。導流窗口水平方向的窗口寬度為lmm 50mm，豎直方向 的窗口高度為4咖 40ram，相鄰的凹下導流窗口與凸起導流窗口之間間距為 5醒 50mm。并且，該方孔型開窗導流式填料片切割有長方型槽口 ，長為30咖 50mm，寬為2 mm 3mm開孔率5%,槽口長邊與液體主體流動方向交錯，均勻分 布在填料片上。
所述的方孔型開窗導流式規整填料每盤由10 100片方孔型開窗導流式填 料片組合制成。填料片的波紋方向與填料塔軸線呈15° 75°夾角，填料片豎 直放置，相鄰填料片之間的波紋方向交替變化。
所述的方孔型開窗導流式規整填料的材質為不銹鋼、碳鋼、陶瓷、或塑料的 一種。
本發明的優點在于液膜流動在開窗、開槽部位發生變化，原先在波谷處的 流體經過導流窗的導流作用流向填料片另一側表面的波峰部位，有效促進了液膜 的表面更新和湍動；在導流窗的作用下，氣相的徑向混合更為充分，氣液兩相流 體的分布更為均勻；開槽部位促進液膜表面波動，降低液膜厚度，促使填料片兩 側不同濃度的液體混合。實驗證明上述措施均能有效提高相間傳質速率。另外， 該填料制作簡單，裝卸方便。
圖1方孔型開窗導流式規整填料片的主視圖； 圖2方孔型開窗導流式規整填料片的左視圖； 圖3方孔型開窗導流式規整填料片的右視圖； 圖4方孔型開窗導流式規整填料片的俯視圖； 圖5方孔型開窗導流式規整填料片的結構示意圖；圖6方孔型開窗導流式規整填料的組裝示意圖。
具體實例方式
下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明如圖1所示，在方孔型開窗 導流式規整填料片1上，相鄰波谷上的導流窗口 2與波峰上的導流窗口 3間隔一
定的距離交錯分布，其中hi為導流窗口豎直方向的高度，h2為開窗導流窗口水平 方向上的寬度，h3為長方性槽口 4的長度，h4為長方型槽口的寬度，d為波峰和 波谷上的導流窗口豎直方向的間距。圖2和圖3分別為開窗導流式規整填料的右 視圖和左視圖，容易看出波峰與波谷上的導流窗口各自在一水平線上。從俯視圖 圖4可以看出導流窗口在波峰與波谷上的開口方向。
從圖5可以看出，開窗窗口呈傾斜倒金字塔形，倒金字塔形窗口水平方向的 高度為5ram，倒金字塔形窗口的"塔頂"到窗口底邊的距離為22腿；波峰與波谷 上相鄰開窗窗口的豎直距離為22mm;長方型槽口，長為30腿 50mm,寬為2mm 3min，開孔率5%，槽口長邊與液體主體流動方向交錯，均勻分布在填料片上。上 述方孔型開窗導流式規整填料盤為圓柱體結構，每盤填料高度為120mra，直徑為 145ram;方孔型開窗導流式規整填料盤是由方孔型開窗導流式規整填料片1組成， 每盤約有22片；方孔型開窗導流式規整填料片波紋的波紋方向與填料塔的軸向 方向呈45°夾角，相鄰填料片之間波紋的方向互相垂直，填料片的峰高為6.6mm， 如圖6所示。
在天津大學熱模精餾塔實驗裝置上，進行了方孔型開窗導流式規整填料的傳 質性能測定，并與生產中常用的板波紋填料以及開窗導流式規整填料進行對比。 具體操作如下液體由于重力的原因，從塔底進入再沸器_一壓差式換熱器，在 此與導熱油進行熱量的交換。液體吸收足夠的熱量變成氣體，通過導氣管進入塔 體內部，沿塔壁上升。氣體經過氣體分布器后進入開窗導流式填料層內部，與下 降的液體接觸。氣體沿波紋方向折回上升，與下降的液體在波紋孔道內進行質量 與熱量的交換； 一部分氣體通過窗口的導向作用，徑向震蕩，與后續上升的氣體 充分混合使得氣相分布均勻，液相亦如此進行徑向震蕩曲折下降。由于方孔型開 窗導流式規整填料盤的徑向導流作用，改善了氣液兩相在塔體內的整體分布狀 況，使得氣、液兩相在填料內部接觸時一面進行質量與熱量的交換一面在各自相態中進行濃度的重新分布。導流窗口和長方型槽口的設計使得填料盤內部空隙大 小均勻，氣液兩相在填料層內不易發生堵塞。氣液兩相穿過填料層后，氣體繼續 上升經由塔頂冷凝器變成液體返回降液管，經過液體分布器進入填料層循環傳 質。液體則進入塔釜，由重力作用進入塔底再沸器循環。
根據上面的試驗，我們對開窗導流式規整填料在下述的數值范圍內進行了實
驗
導流窗口水平方向的寬度為l鵬 50mm，豎直方向的高度為4腿 400咖；相 鄰的凹下導流窗口與凸起導流窗口之間間距5咖 500mm;長方型槽口長為30 腿 50mm，寬為2mra 3mm，開孔率5%，槽口長邊與液體主體流動方向交錯，均 勻分布在金屬填料片上。方孔型開窗導流式規整填料盤由10 100片方孔型開窗 導流式規整填料片組合制成；填料片的波紋方向與填料塔軸線夾角15° ~75° 。
實驗表明，方孔型開窗導流式規整填料與普通的波紋填料相比，在相同的操 作條件下，壓降和持液量略有下降，填料內部潤濕性能良好。方孔型開窗導流式 規整填料與普通波紋板填料相比，傳質效率有很大的提高普通波紋板填料每米 理論板數2. 5 3塊，開窗導流式規整填料每米理論板數4. 8 5. 5塊，而方孔型 開窗導流式規整填料盤每米理論板數6. 5 7. 2塊。
本發明提出的一種方孔型開窗導流式規整填料，已通過實例進行了描述，相 關技術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和范圍內對本文所述的制作方法進 行改動或適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似 的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明 精神、范圍和內容中。
權利要求
1.一種方孔型開槽導流式規整填料，導流式填料片的波峰與波谷沖切有凹下、凸起的導流窗口；其特征是在導流式填料片上設置有方孔型開窗槽口。
2. 如權利要求1所述的方孔型開槽導流式規整填料，其特征是所述的槽口長為30 mm 50mm，寬為2 mm 3mm，開孔率5%，均勻分布在填料片上。
3. 如權利要求1所述的方孔型開槽導流式規整填料，其特征是槽口長邊與液體主體流動 方向交錯。
全文摘要
本發明涉及一種能夠強化液膜湍動的方孔型開槽導流式規整填料。本發明的方孔型開槽導流式規整填料，導流式填料片的波峰與波谷沖切有凹下、凸起的導流窗口，在導流式填料片上設置有方孔型開窗槽口。槽口長為30mm～50mm，寬為2mm～3mm，開孔率5％，均勻分布在填料片上。槽口長邊與液體主體流動方向交錯。本發明的液膜流動在開窗、開槽部位發生變化，原先在波谷處的流體經過導流窗的導流作用流向填料片另一側表面的波峰部位，有效促進了液膜的表面更新和湍動；在導流窗的作用下，氣相的徑向混合更為充分，氣液兩相流體的分布更為均勻；開槽部位促進液膜表面波動，降低液膜厚度，促使填料片兩側不同濃度的液體混合。
文檔編號B01J19/32GK101537338SQ20091006816
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月18日 優先權日2009年3月18日
發明者劉春江, 明 朱, 超 李, 袁希鋼 申請人:天津大學