方孔型开槽导流式规整填料制造技术

本发明专利技术涉及一种能够强化液膜湍动的方孔型开槽导流式规整填料。本发明专利技术的方孔型开槽导流式规整填料，导流式填料片的波峰与波谷冲切有凹下、凸起的导流窗口，在导流式填料片上设置有方孔型开窗槽口。槽口长为３０ｍｍ～５０ｍｍ，宽为２ｍｍ～３ｍｍ，开孔率５％，均匀分布在填料片上。槽口长边与液体主体流动方向交错。本发明专利技术的液膜流动在开窗、开槽部位发生变化，原先在波谷处的流体经过导流窗的导流作用流向填料片另一侧表面的波峰部位，有效促进了液膜的表面更新和湍动；在导流窗的作用下，气相的径向混合更为充分，气液两相流体的分布更为均匀；开槽部位促进液膜表面波动，降低液膜厚度，促使填料片两侧不同浓度的液体混合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够强化液膜湍动的方孔型开槽导流式规整填料，属于气液 传质分离装置的填料技术创新。
技术介绍
规整填料自问世以来在石油化工、化肥工业、天然气净化、空气分离等领域 获得了广泛应用。普通板波纹规整填料用于精馏或吸收等气液传质操作时，填料 内气液两相一般为逆流接触传质或传热，液相沿填料表面呈膜状向下流动，液膜 在流动时，大部分液体均沿波纹填料片的波谷流动，即填料表面波谷处液膜较厚 而波峰及其它表面的液膜覆盖较差；而且当填料对液体的润湿性能较差时，部分 填料表面可能无液体覆盖，降低气液传质面积，传质效果较差。通过改进传统板 波纹规整填料的结构本实验室提出了开窗导流式规整填料，并且已经申请了专 禾IJ，申请号为200810152768.5,该填料可使填料片两侧液体交换流动，将原本处 于填料片一侧层流底层的液体换至另一侧表面，从而提高传质效率。但是，该规 整填料还存在以下问题对流体的扰动不充分，气液传质效率还是比较低，换热 效果不明显。因此，有必要通过改进设备，进一步提高填料的传质、传热效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够起到液膜导流和液膜湍动强化双重作用的 新型规整填料，我们经过研究和实验，通过在填料片上开窗，对液膜起到导流作 用，通过增加长方形开孔，对液膜起到湍动强化作用。通过反复对面导流及条形 孔的强化湍动增强传质效果。该规整填料具有压降低，处理量大，分离效率高的 特点，是双面降膜、液膜反转和交叉双尺度波纹板技术的复合强化。本专利技术通过下述技术方案加以实现本专利技术的方孔型开槽导流式规整填料，导流式填料片的波峰与波谷冲切有 凹下、凸起的导流窗口；其特征是在导流式填料片上设置有方孔型开窗槽口。 所述的槽口长为30 mm 50腿，宽为2 mm 3mm，开孔率5%，均匀分布在填料片上。槽口长边与液体主体流动方向交错。具体说明本专利技术的液膜导流规整填料的情况如下方孔型开窗导流式填料片的波峰与波谷冲切有凹下、凸起的导流窗口。相邻 波峰凹下的导流窗口在塔内排布时处于同一水平位置，相邻波谷凸起的导流窗口 亦如此；相邻波峰与波谷的导流窗体在竖直方向上间隔一定的距离交错分布。导 流窗口是在垂直于波峰(波谷)位置切口，反方向冲压而成。导流窗口的开口均 向上，呈倒金字塔形状。导流窗口水平方向的窗口宽度为lmm 50mm，竖直方向 的窗口高度为4咖 40ram，相邻的凹下导流窗口与凸起导流窗口之间间距为 5醒 50mm。并且，该方孔型开窗导流式填料片切割有长方型槽口 ，长为30咖 50mm，宽为2 mm 3mm开孔率5%,槽口长边与液体主体流动方向交错，均匀分 布在填料片上。所述的方孔型开窗导流式规整填料每盘由10 100片方孔型开窗导流式填 料片组合制成。填料片的波纹方向与填料塔轴线呈15° 75°夹角，填料片竖 直放置，相邻填料片之间的波纹方向交替变化。所述的方孔型开窗导流式规整填料的材质为不锈钢、碳钢、陶瓷、或塑料的 一种。本专利技术的优点在于液膜流动在开窗、开槽部位发生变化，原先在波谷处的 流体经过导流窗的导流作用流向填料片另一侧表面的波峰部位，有效促进了液膜 的表面更新和湍动；在导流窗的作用下，气相的径向混合更为充分，气液两相流 体的分布更为均匀；开槽部位促进液膜表面波动，降低液膜厚度，促使填料片两 侧不同浓度的液体混合。实验证明上述措施均能有效提高相间传质速率。另外， 该填料制作简单，装卸方便。附图说明图1方孔型开窗导流式规整填料片的主视图； 图2方孔型开窗导流式规整填料片的左视图； 图3方孔型开窗导流式规整填料片的右视图； 图4方孔型开窗导流式规整填料片的俯视图； 图5方孔型开窗导流式规整填料片的结构示意图；图6方孔型开窗导流式规整填料的组装示意图。具体实例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明如图1所示，在方孔型开窗 导流式规整填料片1上，相邻波谷上的导流窗口 2与波峰上的导流窗口 3间隔一定的距离交错分布，其中hi为导流窗口竖直方向的高度，h2为开窗导流窗口水平 方向上的宽度，h3为长方性槽口 4的长度，h4为长方型槽口的宽度，d为波峰和 波谷上的导流窗口竖直方向的间距。图2和图3分别为开窗导流式规整填料的右 视图和左视图，容易看出波峰与波谷上的导流窗口各自在一水平线上。从俯视图 图4可以看出导流窗口在波峰与波谷上的开口方向。从图5可以看出，开窗窗口呈倾斜倒金字塔形，倒金字塔形窗口水平方向的 高度为5ram，倒金字塔形窗口的"塔顶"到窗口底边的距离为22腿；波峰与波谷 上相邻开窗窗口的竖直距离为22mm;长方型槽口，长为30腿 50mm,宽为2mm 3min，开孔率5%，槽口长边与液体主体流动方向交错，均匀分布在填料片上。上 述方孔型开窗导流式规整填料盘为圆柱体结构，每盘填料高度为120mra，直径为 145ram;方孔型开窗导流式规整填料盘是由方孔型开窗导流式规整填料片1组成， 每盘约有22片；方孔型开窗导流式规整填料片波纹的波纹方向与填料塔的轴向 方向呈45°夹角，相邻填料片之间波纹的方向互相垂直，填料片的峰高为6.6mm， 如图6所示。在天津大学热模精馏塔实验装置上，进行了方孔型开窗导流式规整填料的传 质性能测定，并与生产中常用的板波纹填料以及开窗导流式规整填料进行对比。 具体操作如下液体由于重力的原因，从塔底进入再沸器_一压差式换热器，在 此与导热油进行热量的交换。液体吸收足够的热量变成气体，通过导气管进入塔 体内部，沿塔壁上升。气体经过气体分布器后进入开窗导流式填料层内部，与下 降的液体接触。气体沿波纹方向折回上升，与下降的液体在波纹孔道内进行质量 与热量的交换； 一部分气体通过窗口的导向作用，径向震荡，与后续上升的气体 充分混合使得气相分布均匀，液相亦如此进行径向震荡曲折下降。由于方孔型开 窗导流式规整填料盘的径向导流作用，改善了气液两相在塔体内的整体分布状 况，使得气、液两相在填料内部接触时一面进行质量与热量的交换一面在各自相态中进行浓度的重新分布。导流窗口和长方型槽口的设计使得填料盘内部空隙大 小均匀，气液两相在填料层内不易发生堵塞。气液两相穿过填料层后，气体继续 上升经由塔顶冷凝器变成液体返回降液管，经过液体分布器进入填料层循环传 质。液体则进入塔釜，由重力作用进入塔底再沸器循环。根据上面的试验，我们对开窗导流式规整填料在下述的数值范围内进行了实验导流窗口水平方向的宽度为l鹏 50mm，竖直方向的高度为4腿 400咖；相 邻的凹下导流窗口与凸起导流窗口之间间距5咖 500mm;长方型槽口长为30 腿 50mm，宽为2mra 3mm，开孔率5%，槽口长边与液体主体流动方向交错，均 匀分布在金属填料片上。方孔型开窗导流式规整填料盘由10 100片方孔型开窗 导流式规整填料片组合制成；填料片的波纹方向与填料塔轴线夹角15° ~75° 。实验表明，方孔型开窗导流式规整填料与普通的波纹填料相比，在相同的操 作条件下，压降和持液量略有下降，填料内部润湿性能良好。方孔型开窗导流式 规整填料与普通波纹板填料相比，传质效率有很大的提高普通波纹板填料每米 理论板数2. 5 3块，开窗导流式规整填料每米理论板数4. 8 5. 5块，而方孔型 开窗导流式规整填料盘每米理论板数6. 5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方孔型开槽导流式规整填料，导流式填料片的波峰与波谷冲切有凹下、凸起的导流窗口；其特征是在导流式填料片上设置有方孔型开窗槽口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春江，朱明，李超，袁希钢，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]