旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料制造技术

本发明专利技术涉及一种旋转填料床用填料，具体为一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料。解决现有旋转填料床的填料在精馏操作中存在的气液逆流接触效果差的问题。包括上盘片和下盘片，上盘片上设有若干直径不同的筒状上导流板，下盘片上设有若干直径不同的筒状下导流板，上导流板和下导流板交错嵌套排列，上导流板和下盘片之间留有流体通道，下导流板和上盘片之间留有流体通道，上导流板上设有若干斜向下方倾斜的翅片，下导流板上设有若干斜向上方倾斜的翅片。增大了相间接触面积，增强了汽、液在填料中的湍动程度，延长了流体在填料内的流经距离和接触时间，强化了填料的传质效果，进而大大提高了设备的分离能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转填料床用填料，具体为一种旋转填料床精馏操作用翅 片导流规整填料。
技术介绍
精馏过程实际上是汽、液逆流接触的传质、传热过程，填料在此过程中起 着至关重要的作用。科技工作者在填料的研究开发方面进行了大量的工作，合 理的填料设计能有效提高汽、液的接触面积和延长汽、液的接触时间等，起到 强化汽、液的微观接触混合效果，进而提高设备的分离能力。旋转填料床能极大地强化精馏过程的汽、液接触效果，这里除在高速旋转 情况下形成的超重力作用外，很重要的与填料有关，特别是在不同的过程操作 或处理不同的物系方面，填料的结构应该是不同的。常见的旋转填料床用填料 多为波纹丝网填料，主要用于气体吸收、气体解吸及纳米材料制备等方面。这 些单元操作研究的较多，但在精馏操作方面，精馏操作同时伴随传热、传质的 过程，有其特殊的性质和工艺要求。 一般研究者普遍沿用了以上提及的波纹丝网填料(如图3所示)。实际上，精馏操作过程有传热、传质同时进行的特点， 不仅要求汽、液在填料中有较大的接触面积，而且要求有较长的接触路程与接 触时间，以使流体在填料进出口处形成较大的温度差与浓度差。依据这样的要 求，近年来科研工作者开发了折流盘填料(如图4所示)，在一定程度上延长了 汽、液在填料中的接触距离与时间，提高了设备的分离能力。如图3所示为美国专利UUS4382900公开的旋转填料床用波纹丝网填料，波纹丝网缠绕在由上盘片、下盘片和内、外转鼓构成的转子中。液体受离心力 的作用沿径向从填料内侧向外侧甩出。液体在填料中的流经距离为L=L1 +L2+L3其中，M为液体在填料中的径向流经距离，mm; L2为液体在填料中的轴向流 经距离，mm; L3为液体在填料中的周向流经距离，mm。由于液体所受的离心 力较大，在填料中的停留时间只有几秒，故L2、L3可忽略，则<formula>see original document page 4</formula>其中，R2、 R1分别为整个填料的外径、内径，mm; d为波纹丝网丝的直径， mm。如图4所示为中国专利CN1686591公开的旋转填料床用折流盘填料，其核 心部件为上下相嵌的由不同直径同心圈所构成的折流盘；位于上方的折流盘固 定在壳体上，为静折流盘；与静折流盘相配套的是相嵌在其下方的动折流盘， 动折流盘固定在旋转轴上并与轴一起转动。由于液体在转子内受离心力的作用 只能润湿折流盘上同心圈的内侧和上、下盘片径向距离的一半，因此，液体填 料中的流经距离为L'=L1' + L2'其中，L1'为液体流经同心圈的距离，L1'=nh, mm; n表示填料内的同心圈的个 数，h表示同心圈的轴向高度，mm; L2'为液体流经上下盘片的距离，L2'=R2-R1。 因此，L'=L1'+L2=nh+(R2-Ri)当填料内径、外径及轴向高度(一般〉30mm)相同时，L >L，即液体在图4所用填料中流经的距离比在图3所用填料中的流经距离长，相应，汽、液在填料中的接触时间亦延长，设备的分离效果得到一定提高。但存在的问题是填 料有效表面积只占填料实际表面积的50%，相邻同心圈之间的空隙完全没有利 用，折流盘填料的表面利用率与空间利用率均较低。而且，由于上方折流盘静 止不动，其表面的液体只在重力作用下向下流动，受表面张力的作用和导流板 表面光洁度的影响而液膜较厚，且易形成股流，影响了设备的传质效果和分离 能力。针对目前旋转填料床精馏操作用填料的不足，本专利技术提出了翅片导流规整 填料。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有旋转填料床的填料在精馏操作中存在的气液逆流接触 效果差(同时不满足热量传递和质量传递效果差)的问题而提供了一种旋转填 料床精馏操作用翅片导流规整填料。本专利技术是由以下技术方案实现的， 一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规 整填料，包括上盘片和下盘片，上盘片上设有若干直径不同的筒状上导流板， 下盘片上设有若干直径不同的筒状下导流板，上导流板和下导流板交错嵌套排 列，上导流板和下盘片之间留有流体通道，下导流板和上盘片之间留有流体通 道，上导流板上设有若干斜向下方倾斜的翅片，下导流板上设有若干斜向上方 倾斜的翅片。若干导流板根据直径大小由里到外等距离固定在上、下盘片上，上、下盘 片用螺栓固定在一起，在轴的带动下一起旋转，使填料内具有离心力场，液相 流体沿半径方向由内向外依次交替通过下导流板和上导流板，形成"脉冲波形<formula>see original document page 5</formula>"通道。气相流体则沿半径方向由外向内与液体相向依次交替通过上导流板和下导流板。液体在导流板上由于受离心力的作用而克服了液体表面张力 的作用，形成厚度较薄的液膜，可增大导流板上相间的接触面积，强化设备的传质效果；根据液体的流动方向和导流板的旋转方向，在导流板内侧安装交错 排列的平行四边行翅片，翅片与导流板存在一定夹角，使液体在相邻内、外两层导流板间以"^'型路线流动。由于受惯性力和离心力的双重作用，液体从 翅片流出后， 一部分直接碰撞到内层导流板的外侧，使内层导流板的外侧润湿， 增大了相间的接触面积与填料的表面利用率； 一部分被直接甩到安装翅片的导流板上，使液体在相邻内、外两层导流板间以"？"型路线流动，提高了填料 的空间利用率，达到增大相间的接触面积，延长液体在填料中的流经距离和气 液的接触时间的目的，强化了设备的分离效果；在翅片上均匀分布若干小孔， 小孔以三角形或平行四边形状排列。液体由于受强大离心力的作用而形成厚度 为几微米的液膜,顺着盘片向前流动而不会通过小孔甩到安装翅片的导流板上， 这样增大了每个翅片上的相间的接触面积，进一步达到强化设备的传质效果的 目的。本专利技术可用于气体吸收、气体解吸、微观混合和化学反应等单元操作。 还可应用于化工、石油化工、制药、冶金、轻工业、火炸药行业的气体吸收、 气体解吸、微观混合及化学反应等旋转填料床方面。本专利技术的效果本专利技术利用旋转的翅片导流规整填料，使流体在圆柱状填料空间内以复杂的"皿^"型流动，不仅使填料的表面利用率和空间利用率得 到了提高，而且在不改变液膜厚度的前提下，增大了相间接触面积，增强了汽、 液在填料中的湍动程度，延长了流体在填料内的流经距离和填料 理论塔板高度(mm) 单板压降(Pa)波纹丝网填料 5.46-28.6 14.84-88.75折流盘填料 40-50本专利技术 4.82-11.88 13.55-62.18附图说明图1为本专利技术的内部结构示意图图2为本专利技术所述的单层翅片导流填料展开后的结构示意图图3为现有的产品之一结构示意图图4为现有的产品之二结构示意图图中1-气液进出口， 2-上盘片，3-翅片，4-上导流板，5-下盘片，6-下导 流板，7-转轴，8-翅片，9-流体通道，10-流体通道，11-小孔，12-劲板具体实施例方式如图1所示意， 一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，包括上盘 片2和下盘片5，上盘片2上设有若干直径不同的筒状上导流板4，下盘片5 上设有若干直径不同的筒状下导流板6，上导流板4和下导流板6交错嵌套排 列，上导流板4和下盘片5之间留有流体通道9，下导流板6和上盘片2之间 留有流体通道9，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转填料床精馏操作用翅片导流规整填料，包括上盘片（２）和下盘片（５）、其特征在于：上盘片（２）上设有若干直径不同的筒状上导流板（４），下盘片（５）上设有若干直径不同的筒状下导流板（６），上导流板（４）和下导流板（６）交错嵌套排列，上导流板（４）和下盘片（５）之间留有流体通道（９），下导流板（６）和上盘片（２）之间留有流体通道（１０），上导流板（４）上设有若干斜向下方倾斜的翅片（３），下导流板（６）上设有若干斜向上方倾斜的翅片（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有智，栗秀萍，王建伟，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]