用于高效地生产结构化交叉通道填料元件的设备和过程制造技术

本发明专利技术涉及一种生产用于重质流体相与轻质流体相之间的传质和/或换热的塔的结构化交叉通道填料元件的设备，其中所述结构化交叉通道填料元件包括由扩展金属片材制成的至少两个相邻层，每一层包括开口，所述开口由分离元件环绕并彼此分离，并且包括周期性变形，其中所述至少两个层中的至少两者在所述填料元件的纵向方向上平行布置并彼此触碰接触，使得在其之间提供从所述至少两个层的一端延伸到相对端的开放空间，使得所述重质流体相和所述轻质流体相中的至少一者可以流过其，其中所述设备包括：a）拉伸机，所述拉伸机用于将金属片材切割和拉伸成扩展金属片材，b）任选地，校准机，所述校准机用于将在所述拉伸机（a）中生产的所述扩展金属片材轧制至所期望厚度，c）片材存储单元，d）成型机，所述成型机用于使在所述拉伸机中生产、并且任选地在所述任选校准机中轧制的所述扩展金属片材成型为包括周期性变形的扩展金属片材；以及e）堆叠机，所述堆叠机用于将包括周期性变形的扩展金属片材堆叠成结构化交叉通道填料元件，其中所述片材存储单元被实施成使得其直接接收在所述拉伸机中生产、并且任选地在所述任选校准机中轧制的所述扩展金属片材并将所述扩展金属片材直接释放到所述成型机。述成型机。述成型机。

Equipment and process for efficient production of structured cross channel packing elements

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高效地生产结构化交叉通道填料元件的设备和过程


[0001]本专利技术涉及一种用于高效地生产用于重质流体相与轻质流体相之间的传质和/或换热的塔的结构化交叉通道填料元件的设备和过程。

技术介绍

[0002]结构化填料元件用于传质塔中，诸如例如用于分馏塔、蒸馏塔、吸收塔、萃取塔或烟气洗涤器中。所述结构化填料元件用于改善具有不同密度的至少两种流体相之间的传质和/或传热，其中所述结构化填料元件通常按逆流流动操作。然而在蒸馏和吸收应用中，轻质相是气体或蒸气，并且重质相是冷凝物或液体，在萃取过程中，这两个相都是具有不同密度的液体。所述结构化填料元件包括多个不同层，所述层中的每一者为沿着层的表面向下滴流并散布的较重质相提供表面积。另外，在所述结构化填料元件的不同层之间，提供开放空间，所述开放空间填充有轻质相（例如在蒸馏中，蒸气或气体），并为轻质相在其由压力梯度驱动上升时提供路径。需要压力梯度来克服流动阻力。在逆流传质的典型情况下，轻质相的平均流动方向是从结构化填料元件的底部到顶部，并且因此与重质相的平均流动方向相反。通过允许一个重质相散布在所述结构化填料元件的表面上，在所述至少两相之间形成界面，使得在所述界面处建立所述相之间的高效传热和传质。还可能存在具有多于一种重质相的应用。示例是萃取蒸馏。
[0003]传质塔通常包括数个结构化填料元件床。通常，分布器布置在每一床的顶部上以使重质相均匀地分布在所述床的横截面上方，同时留出足够空间以使轻质相上升通过其。此外，通常在每一床下方布置网格状保持装置和收集器，其中所述网格状结构使床保持在其位置处，并且所述收集器收集从所述床向下滴流的重质相，同时在收集器中留出足够开放空间来使轻质相上升。
[0004]一种常见类型的结构化填料元件是所谓的交叉通道波纹状片材填料，其由多个例如波纹状片材组装而成，所述波纹状片材平行布置并彼此触碰接触。通常，所述波纹状金属片材借助于垂直于所述波纹状片材的纵向截面穿透所述波纹状片材的数个杆彼此固定，其中所述杆借助于垫圈和螺母或通过弯折所述杆而与第一个和最后一个波纹状片材固定。每一波纹状片材包括多个周期性变形，诸如交替取向的峰部和谷部，其中相邻波纹状片材被取向成使得相邻波纹状片材的波纹以交叉方式与波纹状片材的相对于竖直或纵向方向偏斜地延伸的波纹相交，因此形成彼此连续交叉的倾斜通道。这些通道积极地影响填料内的气相和液相的流动并促进所述相之间的传质。即，使气相和液相与结构化填料元件的通道接触，并且因此促进所述相之间的传质和传热。更具体来说，上升的气体与液体接触，当流体向下流过传质塔时，其存在于形成通道的片材的表面上。在此接触期间，气体中富含的组分可以被传送到液体中、并且反之亦然；这意味着可能发生高效传质。例如在DE 1 253 673、CA 1270751和US 6,206,349 B1中描述此类填料。
[0005]每单位时间的传质量与气体与液体之间的界面的面积成比例，其中界面的面积随着填料元件的层的表面的被液体润湿的部分增加而变得更大。已知，由金属丝网制成的交
叉通道波纹状片材填料由于因金属丝网的毛细作用力所致的重质相在波纹状片材的表面上的良好散布而具有极佳的润湿性，并且因此由于极佳的润湿性而具有高传质效率。然而，金属丝网是昂贵材料。替代使用金属丝网或波纹状、非常精细扩展金属片材作为结构化填料元件的材料，促进重质相在层的表面上方的散布的替代建议是为所述层提供穿孔和另一表面纹理，诸如在US 4,296,050、GB 1,569,828、US 4,981,621和EP 3 003 550 A1中所描述。另外，在CN 882 00252 U中提出提供由扩展金属片材（即，具有高空隙分数（即，层中的开口的总面积除以层的片材面积的高比值）的穿孔层）制成的交叉通道波纹状片材填料。由扩展金属片材制成的此类交叉通道波纹状片材填料的特别进一步优点在于其相当成本高效。
[0006]通常，由扩展金属片材制成的交叉通道波纹状片材填料是通过使从供应商处获得的扩展金属片材成型为波纹状片材、将这些波纹状片材切割成所期望大小并将其堆叠成结构化填料元件来生产的。扩展金属片材自身通常是由供应商通过切割和几乎同时拉伸金属片材来生产的。然而，借助从供应商处获得的扩展金属片材生产交叉通道波纹状片材填料需要运输费用。此外，为了运输和进一步加工，扩展金属片材必须在张力下卷绕到例如由纸板制成的套筒上。然而，由于扩展金属片材各自具有结构化表面，因此扩展金属片材无法精确地“边对边”卷绕。相反，彼此上下布置的单个扩展金属片材相对于彼此移位，从而导致卷中的张力，这负面地影响进一步加工。此外，由于单个片材的错位，单个片材的至少某些部分从套筒凸出，这容易导致凸出的部分在运输期间变形。

技术实现思路

[0007]鉴于以上内容，本专利技术的目的是提供一种用于快速且成本高效地生产用于重质流体相与轻质流体相之间的传质和/或换热的塔的结构化交叉通道填料元件的设备和过程，其进一步克服上述缺点。
[0008]根据本专利技术，此目的通过提供一种生产用于重质流体相与轻质流体相之间的传质和/或换热的塔的结构化交叉通道填料元件的设备来满足，其中所述结构化交叉通道填料元件包括由扩展金属片材制成的至少两个相邻层，每一层包括开口，所述开口由分离元件环绕并彼此分离，并且包括周期性变形，其中所述至少两个层中的至少两者在所述填料元件的纵向方向上平行布置并彼此触碰接触，使得在其之间提供从所述至少两个层的一端延伸到相对端的开放空间，使得所述重质流体相和所述轻质流体相中的至少一者可以流过其，其中所述设备包括：a）拉伸机，所述拉伸机用于将金属片材切割和拉伸成扩展金属片材，b）任选地，校准机，所述校准机用于将在拉伸机（a）中生产的扩展金属片材轧制至所期望厚度，c）片材存储单元，d）成型机，所述成型机用于使在拉伸机中生产、并且任选地在任选校准机中轧制的扩展金属片材成型为包括周期性变形的扩展金属片材；以及e）堆叠机，所述堆叠机用于将包括周期性变形的扩展金属片材堆叠成结构化交叉通道填料元件，其中所述片材存储单元被实施成使得其直接接收在拉伸机中生产、并且任选地在
任选校准机中轧制的扩展金属片材并将所述扩展金属片材直接释放到成型机。
[0009]通过在拉伸机与成型机之间提供片材存储单元，可以分别补偿或缓冲拉伸机和成型机的不同速度，使得仍可以在半连续过程中生产结构化交叉通道填料元件。更具体来说，拉伸机和成型机分别行程式或轮毂式工作，其中在拉伸机的一个行程期间运输的片材的长度是分离元件的宽度与金属片材在拉伸机中拉伸的拉伸因子的乘积，而在成型机的一个行程期间运输的片材的长度是片材的两个相邻周期性变形之间的距离与波纹相对于纵向方向倾斜的角度α的余弦的商。例如，对于具有20 mm的两个相邻周期性变形之间的距离、45
°
的角度α和1.25的拉伸因子的扩展金属片材，在拉伸机的一个行程期间运输的片材的长度为2.5 mm，而在成型机的一个行程期间运输的片材的长度为28.3 mm。因此，在拉伸机中制备、并且任选地在任选校准机中轧制的扩展金属片材无法直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生产用于重质流体相与轻质流体相之间的传质和/或换热的塔（26）的结构化交叉通道填料元件（28）的设备（10），其中，所述结构化交叉通道填料元件（28）包括由扩展金属片材制成的至少两个相邻层（50、50
’
），每一层包括开口（58），所述开口由分离元件（60）环绕并彼此分离，并且包括周期性变形（42、42
’
、44），其中，所述至少两个层（50、50
’
）中的至少两者在所述填料元件（28）的纵向方向（V）上平行布置并彼此触碰接触，使得在其之间提供从所述至少两个层（50、50
’
）的一端延伸到相对端的开放空间（46），使得所述重质流体相和所述轻质流体相中的至少一者可以流过其，其中，所述设备包括：a） 拉伸机（14），所述拉伸机（14）用于将金属片材切割和拉伸成扩展金属片材，b） 任选地，校准机（16），所述校准机（16）用于将在所述拉伸机（14）中生产的扩展金属片材轧制至所期望厚度，c） 片材存储单元（18），d） 成型机（20），所述成型机（20）用于使在所述拉伸机中生产、并且任选地在所述任选校准机（16）中轧制的扩展金属片材成型为包括周期性变形（42、42
’
、44）的扩展金属片材；以及e） 堆叠机（22），所述堆叠机（22）将包括周期性变形（42、42
’
、44）的扩展金属片材堆叠成结构化交叉通道填料元件（28），其中，所述片材存储单元（18）被实施成使得其直接接收在所述拉伸机中生产、并且任选地在所述任选校准机（16）中轧制的扩展金属片材并将所述扩展金属片材直接释放到所述成型机（20）。2.根据权利要求1所述的设备（10），其中，所述拉伸机（14）能够操作成以第一行程频率行程式工作，并且所述成型机（16）能够操作成以第二行程频率行程式工作，其中，所述第一行程频率大于所述第二行程频率。3.根据权利要求1或2所述的设备（10），其中，所述拉伸机（14）能够操作成在每一行程期间释放第一长度的扩展金属片材，并且所述成型机（20）能够操作成在每一行程期间释放包括周期性变形（42、42
’
、44）的第二长度的扩展金属片材，其中，所述第一长度小于所述第二长度。4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备（10），其中，所述片材存储单元（18）包括至少两个偏转器件（24、24
’
、24
’’
、24
’’’
、25、25
’
）。5.根据权利要求4所述的设备（10），其中，所述片材存储单元（18）包括至少两个、优选地至少四个、更优选地至少六个、并且最优选地至少八个弯曲偏转板（25、25
’
）作为偏转器件（24、24
’
、24
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、24
’’’
、25、25
’
），所述弯曲偏转板（25、25
’
）不可移动。6.根据权利要求4所述的设备（10），其中，所述片材存储单元（18）包括至少两个、优选地至少四个、更优选地至少六个、并且最优选地至少八个弯曲偏转板（25、25
’
）作为偏转器件（24、24
’
、24
’’
、24
’’’
、25、25
’
），所述弯曲偏转板（25、25
’
）中的至少一者、并且优选地所有可移动，使得能够改变所述偏转器件（25、25
’
）中的至少两者之间的距离。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的设备（10），其中，所述片材存储单元（18）包括至少两个、优选地至少四个、更优选地至少六个、并且最优选地至少八个偏转辊（24、24
’
、24
’’
、24
’’
）作为偏转器件（24、24
’
、24
’’
、24
’’’
、25、25
’
），所述偏转辊（24、24
’
、24
’’

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：苏尔寿管理有限公司，
类型：发明
国别省市：