规整填料制造技术

本发明专利技术提供了一种规整填料，它包括：多个波纹片；以及多个平整的平面状构件，它们与所述波纹片交错设置并设置在所述波纹片之间，用以防止蒸气上升通过所述规整填料时发生紊流现象。所述多个平整的平面状构件是这样定位的，即，在对所述规整填料处于使用状态进行观察时，所述平面状构件和所述波纹片的至少一个水平边缘彼此相互紧邻。当所述平面状构件的长度和宽度基本上等于所述波纹片的长度和宽度时，所述平面状构件和波纹片具有一些穿孔，所述穿孔具有一定尺寸，从而可以防止横向的液体和蒸气流动，同时还可以使压力平衡。可以对各穿孔的尺寸和数量加以优化，以进行空气分离作业。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是于1999年6月25日申请的、目前尚未授权的美国申请No．09／344，647的部分继续申请。本专利技术涉及一种特别适用于空气分离方法的规整填料，其中，所述填料由多个波纹片和多个平整的平面状构件制成，所述平面状构件与波纹片交错设置并位于所述波纹片之间，以防止蒸气紊流。所述平面状构件的尺寸可以与所述波纹片的尺寸基本相同，或者其长度小于所述波纹片的长度。当长度基本相等时，所述波纹片和所述平整的平面状构件具有一些穿孔，所述穿孔具有一定尺寸，从而可以防止蒸气和液体流动，同时可以使规整填料的横向压力平衡。当所述平面状构件的长度小于波纹片的长度时，可以在所述波纹片之间设置一个或多个平面状构件。规整填料在多种蒸馏作业中得到了广泛的应用，例如用在将空气分离成其各组份的作业中。所述蒸馏作业是在蒸馏塔内进行的，所述蒸馏塔装有一些传质件，从而可使上行的蒸气相与待分离的下行混合物的液相相接触。当上行相上升并与下行的液相相接触时，它变得越来越富含待分离混合物的较具有强挥发性的组份，与此同时，下行的液相变得越来越浓缩地带有待分离混合物的弱挥发性组份。以此方式，可以利用一些蒸馏塔系统来对各种混合物组份进行分离。例如，在空气分离作业中，可以在一双蒸馏塔装置内，将氮气与氧气相分离。然后，在一与这种双蒸馏塔装置的低压塔相连的氩气塔内，使氩气与氧气相分离。规整填料被广泛地用作蒸馏塔内的传质件，这是由于它们具有低压降的特性。规整填料一般包括一些波纹片，所述波纹片并排设置，并且相邻两波纹片的波纹彼此相互呈十字形交叉。使用时，待分离混合物的液相分布到所述填料的顶部，并以一下行薄膜的形式扩散于所述填料。当它下行时，这种混合物的蒸气相通过与所述液体相接触的各波纹而上升。在已有技术中，人们作了很多努力来提高规整填料的效率，也就是，降低理论塔板等效高度(HETP)。显然，所述高度越低，所述填料的效率就越大。与此同时，HETP较低的规整填料在填料效率较低的填料上会具有较大的压降，在美国专利4，597，916中揭示了一种这样的规整填料，其中，各波纹片藉助一些平整的穿孔片而彼此相互隔开，所述穿孔片延伸通过整个填料。人们认为，这种已有技术填料的平整穿孔片可以藉助提供一些附加的界面面积以供蒸气一液体相接触、并藉助增大蒸气流内的紊流从而增大蒸气相和液相之间的混合程度而提高效率。与本专利技术不同的是，它的横向混合也由于一些经特殊设计和具有特定尺寸以促进液体和蒸气沿填料横向流动的穿孔而增加了。从下面的讨论可以知道，本专利技术旨在提供一种与已有技术不同、不是单纯地优化其效率而是着眼于使蒸气顺畅流动的规整填料。通过这种优化，可以提高填料的性能，因而在使用它时可以使这种填料的经济效益较高。但是，本专利技术的填料防止横向的液体和蒸气流动，因此可以降低混合程度。混合程度的降低是提高填料性能的一个重要因素。本专利技术提供了一种规整填料，它包括多个波纹片；以及多个平整的平面状构件，它们与所述波纹片交错设置并设置在所述波纹片之间，从而可以防止蒸气上升通过所述规整填料而发生紊流现象。所述平面状构件的长度和宽度可以等于波纹片的长度或宽度或小于波纹片的长度。所述多个平整的平面状构件是被定位成对所述规整填料处于使用状态进行观察时，所述平面状构件和紧邻所述波纹片的所述至少一个水平边缘彼此之间是相互紧邻的。在本文中，所述长度和宽度是指也是当所述规整填料处于使用状态对其进行观察时的、所述规整填料、平面状构件和波纹片的尺寸。所述长度尺寸是平行于所述规整填料置于其中的蒸馏塔的纵轴测得的。在本专利技术的一实施例中，各平面状构件的长度和宽度基本上等于所述波纹片的长度和宽度，每一所述平面状构件和所述波纹片均具有一些穿孔，所述穿孔具有一定尺寸，从而可以防止液体和蒸气的横向流动，但同时还可以使压力平衡。在另一实施例中，将一个或多个平面状构件或带状件置于所述波纹片之间，而且它们可以是穿孔的或不穿孔的。本实施例的一例子包括若干对平面状构件，它们位于所述波纹片之间，并且彼此相互隔开，从而可以使所述平面状构件与所述波纹片的最上、最下水平边缘相互对齐。在一些实施例中，具有一些穿孔，每一所述穿孔的直径在所述波纹片的波纹槽宽的大约5％和大约40％之间的范围内(那是在波纹相邻峰或谷之间的所测得值)。所述直径可以在所述槽宽的大约5％和大约20％之间。较佳的是，所述直径是所述波纹槽宽的大约10％。而且，所述穿孔可以形成所述平面状构件的一敞口面积，该敞口面积在一为所述平面状构件总面积的大约5％和大约20％之间的范围内。所述平面状构件的所述敞口面积可以在所述总面积的大约7％和大约15％之间。较佳的是，所述平面状构件的所述敞口面积是所述总面积的大约10％。所述平面状构件的长度可以小于所述波纹片的长度。在该实施例中，较佳的是，所述长度小于大约1／3、更佳的是小于大约1／5的所述波纹片长度。当平面状构件的长度小于大约1／3的所述波纹片长度时，通常可以发生足够的压力平衡现象，并且通常不需要穿孔。业已发现，按上述方式设计的一种规整填料其HETP比已有技术的规整填料的HETP略大。鉴于以下事实，即，具有中间平面状构件的填料其表面积要大于没有这种平面状构件的类似填料的表面积，因此，这是令人惊讶的。另一个不曾预料到的特征是，本专利技术每一实施例的所有填料将以更高的蒸气速率液泛。有多种判据可用来描述这种液泛状态，例如，过度的压降。在所有情况中，如果画出HETP对F因子(其中，F因子是表面蒸气速度和蒸气密度的平方根的乘积)的关系曲线，则，曲线斜率的急剧升高就表明有液泛现象。HETP的上升表示有蒸气支承着下行的液体，从而可以使蒸馏塔出现堵塞现象且使分离作业中断。液泛点的增大可以使通过蒸馏塔的流率增大，因此，在给定的填料容积的情况下，可以提高生产率。这样就可以使用一些采用较少填料的蒸馏塔或使用有较大通过量的蒸馏塔。产生这种作业的原因在于，本专利技术的平面状构件和开口设计可以防止上行通过规整填料的蒸气流内出现紊流。虽然本说明书是以明确提出了本申请人其专利技术的主题的权利要求书来结束的，但是，应当认为，结合附图可以更好地理解本专利技术。附图说明图1是采用本专利技术一规整填料的空气分离设备的示意图；图2是用在图1所示空气分离设备中的、根据本专利技术一实施例的规整填料的局部视图；图3是图2所示规整填料的局部侧视图；以及图4是本专利技术规整填料的另一实施例。现请参阅图1，图中示出了一空气分离设备1。空气分离设备1具有一双蒸馏塔装置10和一氩塔12。虽然图中未予示出，但是，本
的那些熟练人员熟知是，所述空气分离设备1还具有一主换热器，以将空气冷却至一精馏温度，以防止产品流变暖至环境温度。此外，还可以设置一主空气压缩机和一预净化装置，以对空气进行压缩，然后对压缩空气进行净化，去掉诸如二氧化碳等杂质和湿气。空气以原料流14的方式进入所述双蒸馏塔装置10的高压塔16内，在该处对空气进行精馏，从而产生一富氮的塔顶馏出物和一未经加工的液态氧塔底残渣。未经加工的液态氧塔底残渣的物流18在一低温冷却装置20内被低温冷却，然后通过一膨胀阀22膨胀。所述膨胀作业可以降低物流18的温度，因此，可以使所述物流用作塔头冷凝器24的冷却剂，所述塔头冷凝器是用来形成氩气塔12的回流。在物流18内获得的所述未经加工的液态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种规整填料，其特征在于，它包括：多个波纹片；以及多个平整的平面状构件，它们与所述波纹片交错设置并设置在所述波纹片之间，用以防止蒸气上升通过所述规整填料时发生紊流现象；所述多个平整的平面状构件是这样定位的，即，在所述规整填料处于使用状态进行观察的，所述平面状构件的至少一个水平边缘至少紧邻所述波纹片的所述至少一个水平边缘；并且当所述平面状构件的长度和宽度基本上等于所述波纹片的长度和宽度时，所述波纹片和所述平面状构件具有一些穿孔，所述穿孔具有一定尺寸，从而可以防止横向的液体和蒸气流动，同时还可以使压力平衡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-6-25 09/344,647;US 2000-6-13 09/593,0511．一种规整填料，其特征在于，它包括多个波纹片；以及多个平整的平面状构件，它们与所述波纹片交错设置并设置在所述波纹片之间，用以防止蒸气上升通过所述规整填料时发生紊流现象；所述多个平整的平面状构件是这样定位的，即，在所述规整填料处于使用状态进行观察的，所述平面状构件的至少一个水平边缘至少紧邻所述波纹片的所述至少一个水平边缘；并且当所述平面状构件的长度和宽度基本上等于所述波纹片的长度和宽度时，所述波纹片和所述平面状构件具有一些穿孔，所述穿孔具有一定尺寸，从而可以防止横向的液体和蒸气流动，同时还可以使压力平衡。2．如权利要求1所述的规整填料，其特征在于，所述平面状构件的长度小于所述波纹片的长度。3．如权利要求2所述的规整填料，其特征在于，位于所述波纹片之间的所述平面状构件的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文麦凯格，拉马钱德兰克里希纳穆尔蒂，亨德里克阿德里安科艾曼，
申请(专利权)人：波克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]