一种纺锤形规整填料制造技术

本发明专利技术公开了一种纺锤形规整填料。所述的规整填料包括至少一层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料层，所述的若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道；所述纺锤形异形管的截面为纺锤形，其顶部与下部均为圆弧形，且顶部圆弧的半径要大于下部圆弧的半径。与现有规整填料相比，本发明专利技术的纺锤形规整填料具有传质效率高、结构简单、体积小、抗结垢和压降小的特点，传质反应后气相液沫夹带少，适用于气液两相传质与反应过程，尤其适用于烟气及工艺尾气除尘脱硫处理，可广泛应用于石油化工和环保等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种纺锤形规整填料
本专利技术涉及一种纺锤形规整填料，适用于除尘及气液两相传质与反应过程，尤其适用于烟气及工艺尾气除尘脱硫处理，可广泛应用于石油化工和环保等领域。
技术介绍
填料塔作为一种传统的气、液传质设备，近年来有很大发展，由于填料结构的不断改进，在很多生产过程中填料塔已代替了传统的板式塔。目前气、液传质设备中的填料塔所采用的填料主要分为散堆填料和规整填料两大类。散堆填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散堆填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。较为典型的散装填料包括拉西环、鲍尔环、阶梯环等。但由于散堆填料的堆积密度较大，塔设备负荷载重大，气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，易堵塞，使设备的使用周期缩短。规整填料是按一定的几何形状排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。在工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错90°排列。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成的一种规整填料。脉冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动。在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质。在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离。流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料。因其优良的液体分布性能使放大效应减少，故特别适用于大塔径的场合。专利201120285362.1公开了一种规整波纹填料，主要在规整波纹填料片相对应的两侧边上，分别设置有边孔带，边孔带上设置有边孔，当带有边孔带的规整波纹填料片以倾角相反方向叠加形成盘状填料，该盘状填料组装在填料精馏塔内形成填料床层时，进入填料精馏塔内的气液流体在层与层间的气液两相逆流流动过程中，轻质气体可沿边孔直线向上运动，重质液体沿边孔直线向下运动，以此来提高气液通量，但此结构虽然不易堵塞，但传质效率下降。专利CN1054018A公开了两种脉冲波纹填料，一种是带有波形脉冲单元体的脉冲波纹填料，其特点是：凹凸脉冲单元体连续而又相同地规则排列于波纹通道的坡面上。另一种是带有梭形脉冲单元体的脉冲波纹填料，其特点是梭形脉冲凹单元体间断地排列于波峰的棱线上，梭形脉冲凸单元体间断地排列于波谷的棱线上。上述第一种填料在靠近填料波纹表面附近利用凹凸单元体实现气液一定程度的收缩扩张运动，但填料的制作过程复杂，填料强度较差，无法消除填料层界面阻力；第二种填料与普通规整填料结构基本相同，仅在填料峰、谷处利用局部变形产生气液的局部湍动，对提高填料效率无实质性作用。因此，开发新型的规整填料结构，解决目前规整填料在实际应用中存在的问题，对于提高传质效率具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的不足，提供一种纺锤形规整填料。本专利技术的一种纺锤形规整填料与现有规整填料相比，具有传质效率高，结构简单、体积小、抗结垢，压降小，传质反应后气相液沫夹带少的特点，适用于气液两相传质与反应过程，尤其适用于烟气及工艺尾气除尘脱硫处理，可广泛应用于石油化工和环保等领域。本专利技术提供了一种纺锤形规整填料，其包括至少一层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料区，所述的若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道。纺锤形规整填料可制成一体或分割成若干块模块组合使用。本专利技术的纺锤形规整填料中，所述的纺锤形异形管的截面（即端面）为纺锤形，其顶部与下部均为圆弧形，中部亦为圆弧，而且其顶部圆弧的半径要大于下部圆弧的半径，形成“上头大下头小”的纺锤形。纺锤形异形管的顶部为圆弧面，将有利于气体中含有的粉尘在湿态下，在自身重力及气相的吹拂下，通过此滑移界面向下滑落，从而避免发生通道堵塞现象。所述的纺锤形异形管的两个端面可以封闭或不封闭。本专利技术的纺锤形规整填料中，优选在纺锤形异形管下部的两侧管壁上开设沟槽，所述的沟槽具有一定的倾角。异形管两侧管壁开设的沟槽，可以对称分布，对称分布的沟槽的下端可以连通，也可以不连通。而沟槽的上端起点最好低于下侧管壁与两边的圆弧形管壁的相切线。纺锤形异形管下部两侧管壁开设的沟槽，壁流液滴的流出喉口后，在气相吹动下液滴被吹动进入沟槽，并在沟槽内实现聚并，从而可以消除雾沫夹带，实现气液分离。本专利技术的纺锤形异形管规整填料，由于并联的若干异形管形成了若干具有收集段、喉口和分散段的通道。当气体、液体及粉尘并流进入该填料区时，异形管的顶部为圆弧形，粉尘不易堆积。气液两相将首先进入收集段（通道面积收缩），气体速度增加，实现液相分散，液相的单位比表面积增大，尘粒附着湿润。而在经过喉口后，气体速度迅速下降。在此过程中，气体中含有的大量粉尘由于气体速度的变化，实现泥滴聚并，湿态粉尘将沿着界面滑落，从而实现除尘功能。而高温的气体与喷淋液并流进入填料区时，首先在高速气体的气力切割作用下，实现液体的分散，获得了较大的表面积；在进入收集段后，分散的极微液滴在高速气体的压迫作用下，由于水的延展性，将附着于管壁上形成液膜，实现了液滴的聚并和均温过程；当液膜通过喉口时，由于气体速度的进一步增加，又对液膜产生了强烈的压迫和切割作用，液膜进一步变薄，产生了二次分散作用；而当液膜在纺锤形异形管的两侧下部的管壁上往下流动时，又被气体挤入沟槽中，实现了再次聚并，并最终成连续线状由纺锤形异形管底部滴落，从而消除了雾沫夹带。本专利技术的纺锤形规整填料，由于其结构上具有的特点，特别适合于气体，尤其是含尘气体与液体的并流或逆流接触传质过程。当气体与液体并流自上而下并流进入本专利技术的规整填料时，可以利用气固液三相的常规速度差来实现含尘气体的除尘及与液体传质反应。而且，由于纺锤形异形管所形成的通道中仅包括喉口而非喉管，使得其压力降大幅降低。与现有技术相比，本专利技术的一种纺锤形规整填料具有以下优点：（1）由若干条并联水平放置的纺锤形异形管构成，若干纺锤形异形管之间形成了多个平行通道，具有收集段、喉口和分散段，以气相为连续相，液相为分散相，获得较高的比表面积来实现传质反应过程。（2）纺锤形异形管截面的顶（上）部为圆弧形，其具有适宜的休止角，湿态粉尘通过此滑移界面在自身重力及气相的吹拂下，易于向下滑落，因此本专利技术的填料不易发生堵塞现象。（3）纺锤形异形管下侧管壁开有若干沟槽，一方面大幅增加了单位体积填料的表面积，提升了传质能力；另一方面，开设的沟槽还起到了使液滴聚并和导流的作用；壁流液滴流出喉口后，在气体吹动下流入沟槽实现聚并，从而消除雾沫夹带，即还实现了气液分离功能。（4）本专利技术规整填料由“上头大下头小”的纺锤形异形管构成，填料的尾部被拉长后，将更有利于降低填料的压力降，这也是其他填料所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纺锤形规整填料，其包括至少一层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料区，所述的若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道；所述纺锤形异形管的截面为纺锤形，其顶部与下部均为圆弧形，且顶部圆弧的半径要大于下部圆弧的半径。

【技术特征摘要】
1.一种纺锤形规整填料，其包括至少一层由若干并联的、水平放置的纺锤形异形管构成的填料区，所述的若干并联、水平放置的纺锤形异形管构成了多个具有收集段、喉口和分散段的平行通道；所述纺锤形异形管的截面为纺锤形，其顶部与下部均为圆弧形，中部亦为圆弧形，且顶部圆弧的半径要大于下部圆弧的半径；其中，仅在纺锤形异形管下部的两侧管壁上开设沟槽，所述沟槽的截面为三角形，倾斜角度γ为10°～45°；所述倾斜角度是指沟槽与纺锤形异形管底端下沿所成的夹角。2.按照权利要求1所述的规整填料，其特征在于，所述异形管两侧管壁开设的沟槽对称分布或不对称分布。3.按照权利要求2所述的规整填料，其特征在于，所述的对称分布的沟槽的下端连通，或者不连通。4.按照权利要求1所述的规整填料，其特征在于，所述的纺锤形异形管的上部夹角θ为21°～45°，下部夹角α为14°～23°。5.按照权利要求1所述的规整填料，其特征在于，所述纺锤形异形管顶部和下部圆弧半径r为5～35mm，中间位置圆弧半径R为100～280mm。6.按照权利要求1所述的规整填料，其特征在于，所述的纺锤形异形管的高度H为80～200mm。7.按照权利要求1所述的规整填料，其特征在于，若干纺锤形规整填料构成的通道的喉口间距B为5～60mm。8.按照权利要求1所述的规整填料，其特征在于，所述沟槽的深度h为1～6mm，沟槽的槽间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：方向晨，彭德强，王岩，王璐瑶，陈建兵，孟凡飞，陈新，王明星，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11