一种具有亲水性的组合规整填料制造技术

本发明专利技术涉及一种具有亲水性的组合规整填料，其组件由组件A和组件B构成。组件A是缝合而成的长方形催化剂包，内部填充催化剂；组件B是经过特定技术在填料表面添加涂层后的规整填料片，将组件A和组件B按照一定的比例分别交替放置形成本发明专利技术的具有高润湿性的规整填料。经过特定表面技术改性后的规整填料片增加了金属表面的亲水性，使规整填料表面的液膜变厚和更多液体在金属表面铺展，有效促进气液相的接触和传质。组件A和组件B的交替排列增加了气液相的流动通道，降低压降；填料表面亲水性的增强促进液体在金属表面的铺展，促进气液相的接触和传质，提高流体的扩散及返混，提高反应物及催化剂的利用率。及催化剂的利用率。及催化剂的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有亲水性的组合规整填料


[0001]本专利技术涉及一种规具有亲水性的组合规整填料，适用于催化精馏塔，可以有效降低压降、促进液体在金属表面的铺展，提高传质效率。

技术介绍

[0002]反应精馏塔将化学反应与分离过程相耦合有效减少设备投资，且提高化学转化率，充分利用反应热，其工艺已成功应用于工业中。对反应精馏工艺中关键设备反应精馏塔的研究开发有利于提高工艺的绿色生产及节能环保。反应精馏塔内需装填固体催化剂，催化剂的装填方式对气液相接触、反应转化率及传质过程均有影响，研究出高效节能的装填方式可以提高传质效率从而达到节能的目的。
[0003]目前国内外有较多相关专利对催化剂装填方式进行研究，美国专利4242530提出捆扎包规整填料，捆扎包规整填料由催化剂袋和不锈钢丝网构成，催化剂袋由无机非金属材料缝合成小袋，再往袋中填装催化剂后缝合形成催化剂袋。将催化剂袋和不锈钢丝网交叠卷成圆柱状形成捆扎包规整填料。催化剂袋中每个小袋间的间距固定且可调控，可保证液体可以自由流动。不锈钢丝网支撑捆扎包结构，提供了足够的气相通道。而捆扎包式规整填料的比表面积由纤维和不锈钢丝网提供，比表面积较小，且虽然捆扎包式规整填料的持液量较大，而大部分液体由于表面张力附着在纤维缝合部分，这部分液体并不能有效的参与实验部分。中国专利102824890中天津大学提出了一种具有交替流动结构的催化精馏填料，由组件A和组件B构成，组件A是将用丝网包裹住开窗导流填料片及催化剂并将丝网缝合，组件B为规整填料。开窗导流填料片增大了气液相的传质过程，减少催化剂的用量。

技术实现思路

[0004]为了增强气液相间的接触传质，依据液膜理论，增强液体在固体表面的铺展可以有效提高气液的有效接触面积，从而提高气液传质效率及催化剂的利用率，同时该规整填料可以实现对压降及处理量的调控。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]一种具有亲水性的组合规整填料，是由组件A和组件B组合而成。组件A是缝合而成的长方形催化剂包，内部填充催化剂；组件B是经过特定技术在填料表面添加涂层后的规整填料片，将组件A和组件B按一定的比例分别交替放置形成规整填料。
[0007]所述的组件A的材质可为玻璃纤维布、尼龙布等材料，具有抗腐蚀性能，且可根据实际物料进行改变。
[0008]所述的组件A中催化剂包大小和催化剂包间距可控，依据催化剂颗粒尺寸及填料高度进行调控，催化剂包的大小范围可为50mm
‑
1000mm，催化剂包间距范围可为 10mm
‑
1000mm。
[0009]所述的组件B是经过特定技术在填料表面添加涂层后的规整填料片，规整填料片可为金属板波纹填料、开窗导流式填料、孔波波纹填料等金属填料片。
[0010]所述的组件B中的特定技术可为等离子喷涂法、电弧喷涂法、电化学法、溶胶凝胶法、浆液法、电泳沉积法等。
[0011]所述的组件B中的涂层为氧化锌涂层、氧化铝涂层、氧化钛涂层等。
[0012]所述的组件B中涂层的添加使金属表面与水的接触角降低至0～50
°
。
[0013]所述的组件A和组件B的数量比范围为20:1至1:20。
[0014]现有的规整填料对于压降、持液量、传质效率的改变大多数为物理结构变化，较少专利提出对于填料的表面物理性质进行改变从而改变规整填料的性能。将填料片与催化剂包相结合的结构有效提高了规整填料的比表面积，提供较大的气液传质通道降低压降。将二氧化钛涂层应用于金属填料片上，提高金属填料片的亲水性，促进液体在金属表面的铺展，从而提高气液相的接触及传质，促进流体的扩散及返混，提高反应物及催化剂的利用率。
附图说明
[0015]附图1：组件A和组件B的数量比为2：1的俯视图
[0016]附图2：组件A和组件B的数量比为1：1的俯视图
[0017]附图3：组件A和组件B的数量比为1：3的俯视图
具体实施方案
[0018]实施案例1：
[0019]采用塔径为280mm，高度为3500mm的有机冷模塔分别对本专利技术亲水性规整填料和非亲水性规整填料进行流体力学性能测试。顶部安装液体再分步器，塔釜安装液体收集器，塔内填料层总共三段，填料层总高度450mm，本专利技术规整填料中组件A和组件B高度均为 150mm，填料片为250Y金属板波纹，所述的组件A和组件B的数量比为1:2。实验中喷淋密度为0～30m3/m2.h，气相F动能因子范围为0～3pa
0.5
。结果表明相对于非亲水性规整填料，本专利技术亲水性规整填料的压降变化可忽略不计，持液量增大约10％～30％。由于金属表面亲水性的增大，增强了液体在规整填料表面的铺展，提高了有效润湿面积。从而增大了持液量。
[0020]实施案例2：
[0021]在塔径为280mm的冷模塔对填料进行停留时间分布进行测量，测试本专利技术亲水性规整填料及非亲水性规整填料的平均停留时间及返混程度。液相喷淋密度为0～30m3/m2.h，气相动能因子范围为0～3pa
0.5
。通过实验数据显示，相较于非亲水性规整填料，平均停留时间增加30％～60％，轴向返混系数Dax明显增大，彼克列数Pel明显减小，返混程度增大。
[0022]实施案例3：
[0023]通过溶胶—凝胶法制备涂层，经过超声清洗—涂层涂覆—空气干燥—烘干四步骤在金属表面成功涂覆涂层。对经过改性的金属表面进行接触角测试，测试结果表明，水和金属表面的接触角从75
°
降低至25
°
。
[0024]最后应说明的是，本专利技术具有较强的适应性，可根据不同的生产情况来调整非必要的技术特征，来满足不同的需求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有亲水性的组合规整填料，其特征是该规整填料包括组件A和组件B：组件A是缝合而成的长方形催化剂包，内部填充催化剂；组件B是经过特定技术在填料表面添加涂层后的规整填料片，将组件A和组件B按一定的比例分别交替放置形成规整填料。2.如权利要求1所述的填料，其特征在于组件A的材质可为玻璃纤维布、尼龙布，每个催化剂包大小可控且范围为50mm
‑
1000mm，催化剂包间间距可调且范围为10mm
‑
1000mm。3.根据权利要求1所述的填料，其特征在于组件B是经过特定技术在填料表...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆平，李晨晨，李海，尹民，白芳，华超，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：