填料和包含一个或者多个填料的塔制造技术

本发明专利技术涉及一种填料，它相比传统的填料具有提升的抗腐蚀性、高的化学耐受性、小的通流阻力和延长的使用寿命，其中，为此设计的是，所述填料包括具有第一和第二端侧的蜂窝体，其中，所述蜂窝体包括具有大量基本上平行地布置的、通过通道壁相互邻接的流动通道的蜂窝结构，并且其中，蜂窝体由基于聚四氟乙烯(PTFE)聚合物材料的第一人工材料制成。此外还建议了一种塔，它包括具有至少一个入口、至少一个出口和一个或多个根据本发明专利技术的填料的壳体，这些填料优选地必要时依次地布置在从入口向出口延伸的流动路径中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】填料和包含一个或者多个填料的塔
本专利技术涉及一种填料(Packung)，尤其是用于材料交换并且必要时能量交换的塔中，所述填料包括具有第一和第二相互平行布置的端侧的蜂窝体以及大量相互平行布置的、从第一到第二端侧延伸的、用于流体介质的流动通道。本专利技术此外还涉及一种塔，尤其是用于材料交换和必要时能量交换，它包括带有至少一个入口和至少一个出口以及一个或多个布置在壳体的从入口向出口延伸的流动路径内的填料的壳体。
技术介绍
通常情况下，填料可以用在进行材料交换并且可能进行能量交换的塔中、尤其是用在工业或精馏塔中。精馏塔是用于分离流体的材料混合物的流程技术设备。作为替选，用于进行材料交换并且可能进行能量交换的填料例如可以使用在废气清洁或气体洗涤中，其中，气体形态的介质、像是废气或者需要洗涤的气体，将存在的脏污颗粒在材料交换时转移给洗涤液。流体的材料混合物例如可以包含液体的和/或气体形态的成分和同时存在的固体颗粒。在用在进行材料交换并且可能进行能量交换的塔中时，填料在液体的和/或气体形态成分的流动性能方面必须满足许多高要求，例如在进入或者输出填料时的流动转向不带来更大的压力损耗。此外重要的是，流体的材料混合物基本上均匀地分布在填料的蜂窝体的整个横截面上，并且尤其是不能沿着流动通道或者沿着端侧的表面形成不均匀的穿流体。开头所述类型的、用在进行材料交换并且可能进行能量交换的塔中的填料例如由德国专利申请DE19706544A1中公知。其中描述的填料包括多个上下布置的填料分层。这些填料分层优选地由波纹的或带沟槽的金属片制成。其中所需要的、相邻填料分层之间的流动转向由填料分层之间的一个所谓的插件辅助进行。这种插件就像填料分层一样具有由通道壁分隔开的流动通道。通常也将高沸点的成分从材料混合物中分离出去，或者将加热的气体在材料交换期间沿着流动路径引导穿过塔的壳体，因此填料必须具有高的耐热性。与此同时，材料混合物的流体成分应该实现了充分的混合，才能在填料或其蜂窝体中进行尽可能高效的材料交换，并且在必要时还发生能量交换。用于辅助材料和能量交换的构件、尤其是所述填料，频繁地与需要进行分离的材料混合物中的腐蚀性的气体、液体或者容易起化学反应的脏污颗粒进行接触。因此，对于所述填料除了需要良好的耐热性以外一般而言还需要高的抗腐蚀性和高的且全面的化学耐受性。腐蚀性气体、反应副产品和脏污颗粒的残余，尤其是以固体材料残余的形式存在，必须时常地从填料中去除。出于这个原因，清洁填料或其蜂窝体的方法在搬运上的简单和高效具有重大的经济意义。此外，填料还应该不容易受到污染，从而让填料不必过于频繁地经历高耗费的清洁流程。所述填料通常用在进行材料交换并且可能进行能量交换的、持续不断地运行的塔中。在这种持续运行的塔中、例如在持续运行的精馏塔中，一次停机后的启动过程可能持续好几天。在更换填料时，除了维修成本或重新采购成本以外，还会产生因为停机和启动过程所造成的成本。出于这个原因，填料应该具有尽可能长的使用寿命，从而要在尽可能长的时间间隔之后才需要进行构件的维修或更换。
技术实现思路
本专利技术的任务是，建议一种填料，它考虑到了上述问题并且能够经济地进行生产制造。所述任务根据本专利技术通过具有权利要求1所述特征的填料得以解决。通过根据本专利技术的填料的蜂窝体由基于聚四氟乙烯(PTFE)聚合物材料的、具有良好的耐热性和高的化学耐受性的人工材料制成，根据本专利技术的填料一方面满足对耐热性的高要求，另一方面同样具有高的化学耐受性。此外，不需要为了流动转向而将任何插件插入到填料中，以实现最佳的通流条件，正如在现有技术中、例如在DE19706544A1中、必要的那样。因此只需要使用一种类型的构件，这又减少了必须订购并安置的替换件的数量。根据本专利技术的、具有由基于PTFE聚合物材料的第一人工材料制成的蜂窝体的填料本来就具有抗粘附的表面，由此使得它相比传统的、由金属制成的填料更不容易受污染。此外还可以将少的污染物、尤其是固体材料沉积物无残余地清除干净，而不必将这个构件用新的去取代。与由金属制成的填料相反，像例如由DE19706544A1中公知的那样，根据本专利技术的、具有由基于PTFE聚合物材料的第一人工材料制成的蜂窝体的填料具有高的抗腐蚀性，这与一般的高的化学耐受性结合起来使得根据本专利技术的填料具有更长的使用寿命。通过根据本专利技术的填料的蜂窝体构成具有基本上相互平行布置的流动通道的蜂窝结构，所述流动通道从蜂窝体的第一向第二端侧延伸并且通过通道壁相互之间分隔开，能够进行更好的充分混合并且将流动阻力保持得小。这种效果结合高的耐腐蚀性、化学耐受性以及良好的耐热性，使得相比传统的填料为流体材料混合物的组成成分的分离提供了总体上优化的条件。优选地，所述蜂窝体具有有自由的横截面面积的流动通道，其中，自由的横截面面积的总和达到蜂窝体的一个端侧面积的大约70％到大约92％、尤其是大约75％到大约85％。这有以下优点，即，一方面流动阻力减少了，另一方面还可以实现各种成分的最佳混合。优选地，根据本专利技术的填料的蜂窝体的平行于第一和第二端侧的横截面基本上构成圆形的。这有以下优点，即，形成基本上为圆形的通流横截面，它相比有角的通流横截面避免了拐角内通流的不均匀性。在一种优选的实施方式中，蜂窝体多部分地构造。它在优选的实施方式中包括两个或者更多个分段，这些分段从蜂窝体的第一端侧向第二端侧延伸，并且具有构成平面式的和必要时部分圆柱体形状的侧壁。通过让蜂窝体构造成各个分段，使得即使在蜂窝体的平行于端侧的横截面很大的情况下也能够实现更轻松的搬运。在分段具有两个在拐角区域内相互接触的、平面式的侧壁的情况下，分段的侧壁布置成相互之间构成直角。单个分段的装入或更换得以实现，而在单一体的蜂窝体中，当出现磨损或类似现象时就必须更换整个蜂窝体。在本专利技术的意义内，分段的平面式的侧壁不能理解为蜂窝体的封闭的和平滑的表面。平面式在本专利技术的意义内并不意味着侧壁不能包含前凸和/或回凹。构造成平面式或部分圆柱体形式的侧壁在本专利技术的意义内是平面式的或圆塔壁形式的套筒面。优选地，蜂窝结构的各个流动通道的横截面在平行于蜂窝体的端侧的角度观察是构造成多边形的、尤其是矩形的、例如正方形的、五边形或者六边形的。利用流动通道的这种构造方式一方面能够实现小的流动阻力，另一方面实现了穿流的介质的足够好的充分混合。优选地，在流动通道的横截面为多边形、尤其是矩形的、正方形的或者是六边形的时，流动通道的基本上相互平行对置的通道壁具有大约8mm到大约20mm的间距，优选地具有大约11mm到大约17mm的间距。于是，各个成分的充分混合和流动阻力相互之间处于一种最佳的平衡之中。通道壁的平行于端侧的横截面优选地构造成具有大约5mm到大约11mm的高度，尤其是具有大约7mm到大约10mm的高度。优选地，蜂窝结构的流动通道的通道壁具有大约0.8mm到大约2.1mm的厚度。在传统的填料中，正如在DE19706544A1中所描述的那样，因为填料分层的上下层叠或者集中压缩就已经可能导致填料分层或布置在它们之间的插件中的通道壁发生不希望出现的折合，并且因此可能导致不受控制的、增加的流动阻力。这在一种优选的实施方式中可以利用优化的、先前描述过的参数得以避免，像是通道壁的间距、它们的高度和厚度，同时不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.填料，尤其是用于应用在材料交换及必要时能量交换的塔中，所述填料包括具有第一和第二基本上彼此平行布置的端侧的蜂窝体，其中，所述蜂窝体包括具有大量彼此平行布置的流动通道的蜂窝结构，所述流动通道经由通道壁相互邻接，其中，所述蜂窝体由基于聚四氟乙烯(PTFE)聚合物材料的第一人工材料制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.22 DE 102015122523.9;2016.02.12 DE 10201611.填料，尤其是用于应用在材料交换及必要时能量交换的塔中，所述填料包括具有第一和第二基本上彼此平行布置的端侧的蜂窝体，其中，所述蜂窝体包括具有大量彼此平行布置的流动通道的蜂窝结构，所述流动通道经由通道壁相互邻接，其中，所述蜂窝体由基于聚四氟乙烯(PTFE)聚合物材料的第一人工材料制成。2.根据权利要求1所述的填料，其特征在于，所述蜂窝体具有带有自由的横截面面积的流动通道，其中，所述自由的横截面面积的总和为所述蜂窝体的一个端侧的面积的大约70％到大约92％、尤其是大约75％到大约85％。3.根据权利要求1或2所述的填料，其特征在于，所述蜂窝体的平行于第一和第二端侧的横截面构造成圆形的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的填料，其特征在于，所述蜂窝体多部分地构造并且包括两个或更多个分段，所述分段从蜂窝体的第一端侧向第二端侧延伸并且具有平面地及必要时圆弧形地构造的侧壁，其中，在分段具有两个平面的、在分段的拐角区域中相互接触的侧壁的情况下，所述分段的侧壁相互之间构成直角地布置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的填料，其特征在于，平行于蜂窝体的端侧地观察，所述蜂窝结构的各个流动通道具有多边形、尤其是矩形、正方形、五边形或者六边形的横截面地构造。6.根据权利要求5所述的填料，其特征在于，在流动通道的横截面为多边形、尤其是矩形、正方形或者是六边形的情况下，流动通道的基本上相互平行地对置的通道壁彼此间具有大约8mm到大约20mm的间距，优选地具有大约11mm到大约17mm的间距。7.根据权利要求1至6中任一项所述的填料，其特征在于，所述通道壁的平行于蜂窝体的端侧的横截面构造成具有大约5mm到大约11mm的高度、进一步优选地具有大约7mm到大约10mm的高度。8.根据权利要求1至7中任一项所述的填料，其特征在于，所述蜂窝结构的流动通道的通道壁具有大约0.8mm到大约2.1mm的厚度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的填料，其特征在于，所述第一人工材料能以挤压/烧结法处理或者以热塑的方式处理。10.根据权利要求1至9中任一项所述的填料，其特征在于，所述通道壁的第一人工材料具有大约0.3W/(m·K)或更高的导热能力，并且/或者所述通道壁的第一人工材料具有大约0.9J/(g·k)或更高的比热容。11.根据权利要求1至10中任一项所述的填料，其特征在于，所述PTFE聚合物材料具有大约2.0g/cm3到大约2.2g/cm3的密度。12.根据权利要求1至11中任一项所述的填料，其特征在于，所述通道壁的第一人工材料具有大约200℃或更高、尤其是大约250℃或更高的耐热性。13.根据权利要求1至12中任一项所述的填料，其特征在于，所述通道壁的第一人工材料具有根据ENISO12086-2测得的、大约10N/mm2到大约30N/mm2的断裂强度。14.根据权利要求1至13中任一项所述的填料，其特征在于，所述通道壁的第一人工材料具有根据ENISO12086-2测得的、大约160％到大约350％的断裂伸长率。15.根据权利要求1至14中任一项所述的填料，其特征在于，所述通道壁的第一人工材料相对于Cl2、HCl和/或SO2具有大约620cm3/(m2·...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡佳·维德曼，
申请(专利权)人：爱尔铃克铃尔股份公司，爱尔铃克铃尔塑料设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE