具有增大的流体流通道的陶瓷填充件制造技术

一种陶瓷填充件（１），具有多边形结构（２），在填充件长度（Ｌ）方向上有一对称面，垂直于长度的最大尺寸定义为该填充件的直径（Ｄ）。该填充件具有大量内部隔板（３），这些内部隔板形成大量贯穿该填充件的具有第一横截面积的相同的第一通道（４），以及大量横截面积大于一条所述第一通道横截面积的第二通道（５）。至少有一条所述第二通道的横截面积是一条所述第一通道横截面积的至少四倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一类通常被称为“不规则”或“堆积的”的填充件。具体来说，本专利技术涉及具有大量用来促进空气流动的贯穿通道的填充件，本文将对其进行具体描述。
技术介绍
不规则或堆积的填充件用来填充发生物质或传热的塔式装置。这类陶瓷填充件的一个特别重要的用途就是在热量回收操作中的应用，在该操作中必须为流经反应器的热流体提供最为有效的接触。发挥最大效率的另一个关键因素就是尽可能将塔顶与塔底的压差维持在低水平。为了确保这一点，填充件的流阻应该尽可能小。非常松散的结构促进了流阻的减小，但是如果当塔内填充件堆入在一起使得一部分填充件透入到第二填充件空间内的话，单靠松散结构还会受到使用上的限制。因此，重要的是填充件的设计要减少这种填充件的互相堆入。可以通过挤出法或干压法制造陶瓷填充件，使其沿一个轴向的横截面基本上均匀一致，使这种填充件具有轴对称性。本领域曾描述过几种从非常简单到复杂的形状。所有形状基本上呈圆柱体状，不同之处仅是圆柱体的内部结构。最简单的结构就是基本圆柱体，内部无任何结构。这类结构常称之为腊希(Raschig)圈，已经有许多年的历史。而另一种复杂结构在美国设计专利455,029和USP 6,007,915中有描述。这两种极端之间有简单的车轮形结构，在USPP3,907,710和4,510,263中描述过这类结构。本专利技术提供一种新颖改进的填充件，以及使用该填充件克服上述问题和其它问题的方法。
技术实现思路
根据本专利技术一个方面，提供一种陶瓷填充件。该填充件具有多边形结构，沿填充件长度方向有一对称面，垂直于长度的最大尺寸定义为该填充件的直径，该填充件具有大量内部隔板，这些内部隔板形成大量贯穿该填充件的具有第一横截面积的第一通道，以及大量横截面积大于一条第一通道横截面积的第二通道，至少有一条第二通道的横截面积是一条第一通道横截面积的至少四倍。根据本专利技术一个方面，提供一种陶瓷填充件。该填充件基本上为圆柱形结构，具有长度，与填充件长度垂直的最大尺寸定义为该填充件的直径。直径与长度的比值为2.7至4.5。该填充件具有大量内部隔板，这些隔板互相相交形成贯穿该填充件的大量相同的第一通道和至少两条第二通道。所述各条第二通道的横截面积至少是一条第一通道横截面积的四倍。本领域技术人员通过阅读下面的说明书和附图，可以很容易理解本专利技术的优点。附图说明图1是从本专利技术填充件侧下方直接向其一个角观察的透视图；图2是图1所示填充件的俯视图；图3是沿轴向具有一个较大通道的填充件的俯视图；图4是具有三个较大的六边形通道的填充件的透视图；图5是具有三个较大的菱形通道的填充件的俯视图；图6是热量回收百分率与气体流速的关系图；图7是常规40×40空穴整体填充料、图4的填充件和图3的填充件计算机生成的预测与理论上完美的填充件相比，压降损失(以水的英寸数为单位)的图。具体实施例方式现在参照附图所示的实施方式对本专利技术进行更具体的说明。这种说明并不意味对本专利技术范围的任何一种必需的限制，因为很容易理解，可以在不偏离本专利技术基本精神的基础上对其进行许多细微改变。陶瓷填充件定义为一种基本上呈圆柱形的容纳结构，该圆柱形可以理解为包括完美圆柱形、稍扁而使横截面呈椭圆形的圆柱形、以及具有至少五条边的规则和不规则的多棱柱形。容纳结构的内部空间可以具有多个隔板或无隔板，但是由于这种填充件的主要用途是用于传热，在此领域中表面积是非常重要的，因此优选提供内部结构复杂的填充件。本文所述“隔板”一词用来描述将圆柱形容纳结构的一个内部部分与另一个内部部分和/或另一个隔板相连的结构件。因此这些隔板在填充件的整个长度和直径或最大尺寸范围内都存在。本专利技术的陶瓷填充件可以由任何一种合适的陶瓷材料，诸如天然的或人造的粘土，沸石，堇青石，矾土，氧化锆，氧化硅及其混合物制成。可将此类材料与粘结剂，挤出助剂，孔隙生成剂，润滑剂一类试剂混合，帮助其挤出和/或产生所需的孔隙度或表面积，使其适合所需用途。当这些填充件由挤出法或干压法制得时，它们在一个轴向上可具有基本均一的横截面，使得这些填充件具有径向对称轴。该填充件可以用于热量与传质，或作为载体，在其上面沉积催化组分。此填充件特别适合用于从热气流中回收热量时的传热。这类应用的一个例子是工厂用的换热器，这种工厂的功能是燃烧废气流中任何可燃烧的物质。这类换热器对于有效利用排放废气流中热值用以加热进入的需要进行处理的废气，进而降低燃烧可燃性物质所需燃料的成本是极为重要的。本专利技术揭示使填充件的设计最佳化，从而达到此目的的一种方法。传质用途包括在第一流体与第二流体之间以一个或多个组分形式的物质传递，所述两种流体可以都是液体，或者一种液体和一种气体。陶瓷填充件为流体相提供润湿的表面，促进组分在流体之间的传递。示例性的传质应用包括从流动的气流中除去二氧化硫之类的气体组分。陶瓷填充件一个重要的传质用途是用在硫酸厂的吸收器中。然而，此填充件可有利地用于各种用途，此时表面积是一个重要因素，它决定了该填充件在完成其指定任务中的效率。在填充件具有一些内隔板，将其内部空间分隔成多条通道时，有利的是所述填充件在具有一些位于轴上的孔。这些孔可以为任何所需形状，但要避免隔板构造的过多折断，如拆除某些分隔通道的隔板而形成一个更大的复合通道造成的。本专利技术一个示例性的结构包括容纳结构，其截面呈六角形，它的每一对对角通过隔板相连，各边的平行隔板与对角处相交的边相连。总体效果是提供了多个三角形通道，贯通填充件，每个通道的尺寸基本相同。这种设计的填充件见附图1-2。另一个示例性的填充件具有至少一条较大的通道或管道，该通道或管道的尺寸使液体更容易流过填充件，使流体进入填充件床内的其它填充件。在一具体实施方式中，如图3所示，填充件具有位于中心的单个较大的通道。这种填充件是基于图2的设计，将图2结构中中线周围的6条三棱柱形通道结合起来形成较大的位于中心的通道。在其它实施方式中，提供两条或两条以上较大的通道，如图4和图5所示，这些通道中至少有一些互相等距而且对中轴等距。具体参见图1，填充件1的第一实施方式包括六边形容纳结构2。大量隔板3将内部空间分隔成大量贯穿该填充件的第一通道4。图1的填充件具有主要为菱形的第一通道4，在该填充件的两个相对的侧面具有一排三角形的第一通道。填充件1具有对称面S，该对称面S与通过该填充件旋转中轴R的长度L平行。旋转中轴表示该填充件可绕其中轴旋转360/(对称面数)的角度变成相同的构象。因此对于图1，该角度为180°。图2显示了类似的填充件1的一个实施方式，其中第一通道4的尺寸都是相同的，形状均为三角形。图2的填充件1具有三个与长度L平行的对称面S1、S2、S3，所述长度L通过中轴R。图2的填充件具有90条第一通道，但是可以通过增加第一通道的数量(使用更多数量的内部隔板)，特别是如图3-5所述，同时提供至少一条较大的通道5，提高其热量回收能力。图3-5的填充件与图2类似，只是这些填充件除了第一通道4外，还具有至少一条较大的通道5。如图3所示，当使用一条较大的通道5时，该通道可位于轴的位置。图3的填充件1具有三个与长度L平行的对称面S1、S2、S3，所述长度L通过中轴R。较大通道5的区域对应于拆除掉离中轴最近的几个较小通道之间的内部隔板部分，从而形成一个环。这样，图3的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷填充件（１），其特征是：该填充件（１）具有多边形结构（２），沿填充件长度（Ｌ）方向有一对称面，垂直于所述长度的最大尺寸定义为该填充件的直径（Ｄ），该填充件具有许多内部隔板（３），这些内部隔板形成大量贯穿该填充件的具有第一横截面积的相同的第一通道（４），以及大量横截面积大于一条所述第一通道横截面积的第二通道（５），至少有一条所述第二通道的横截面积是一条所述第一通道横截面积的至少四倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：HS尼克纳弗斯，RL米勒，
申请(专利权)人：圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]