内弯弧形筋片扁环填料制造技术

本实用新型专利技术为一种内弯弧形筋片扁环填料，属于化工分离过程与设备领域，在扁环环壁的纵向中部有沿环周均匀分布的３个矩形窗口，每个矩形窗口的两条短边连有一个内弯弧形筋片，矩形窗口的宽度为填料高度的０．４－０．６，扁环的高径比为０．２～０．４。本填料传质效果好，结构简单，制造容易、机械强度高，不仅适用于气－液传质过程，尤其适用于液－液传质过程。（*该技术在1999年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为内弯弧形筋片扁环填料，属于化工分离过程和设备领域。填料塔是一种历史悠久的流体接触设备，用于进行气(汽)－液、液－液之间的两相接触以实现质量传递或化学反应。填料塔已被广泛地应用于化工、石油、轻工、医药、环保、食品领域的精馏、吸收、萃取、洗涤等过程。填料塔一般为一竖直筒体，内部装有一层或多层填料，并配以必要的流体引入、引出装置和其他内部构件。填料塔的较多应用情况是塔内两相流体呈逆流流动，重相自上至下，轻相自下至上，在填料层内进行接触。在少数应用情况下，两相以错流或其他的流动方式在填料层内进行接触。填料塔的性能很大程度上取决于所用填料的性能。塔填料按其结构可分为颗粒型填料和规整型填料。颗粒型填料是一个个的具有一定几何形状和尺寸的填料颗粒体，可以用散装或整砌的方式装填在塔内。所谓散装是指将填料分散地、随机地放入塔内；整砌指按一定规则，有序地将填料排列在塔内。规整型填料是由许多具有相同几何形状的填料单元体组成，以整砌的方式装填在塔内。本技术为颗粒型塔填料。颗粒型填料按其形状主要可分为三大类，即环形填料、鞍形填料及环形和鞍形相结合的环鞍形填料。最早的具有固定几何形状的填料是拉西环(Raschig ring)填料，以后的环形填料基本上都是在拉西环基础上的改进结果。鲍尔环(Pall ring)填料是对拉西环填料的一次成功的改进，使环形填料由实体环发展成开孔环，以后许多填料的开发又多是在鲍尔环基础上的进一步改进，许多新型填料的性能也是与鲍尔环进行对比而说明其优劣。鲍尔环填料由德国BASF公司在40年代开发出来，其结构如附附图说明图1所示。其高径比为11，在环壁上开出了两排带有内伸舌片的窗口，每层窗孔有5个舌片，每个舌片弯入环内、指向环心，上下两层窗口的位置相互错开。鲍尔环环壁上所开窗口可使两相通过，所以填料层内的流体分布比拉西环有较大改善。与拉西环相比，鲍尔环的处理能力提高、阻力降低、传质效率增加。在环形填料中，以70年代初由英国Mass Transfer公司开发出来的阶梯(Cascade mini－ring)填料的形状变化最大。这种填料改变了传统上直经与高相等的习惯，降低了环的高度并在环的一端增加了锥形翻边。美国Norton公司于1977年开发的金属环矩鞍填料(Intalox metal towerpacking)是环鞍形填料的典型代表。如附图2所示，金属环矩鞍填料巧妙地将开孔环形填料和一般鞍形填料的结构结合在一起。其一半部为半圆环形，具有开口和一至两对内伸舌片；另一半部两端带有翻边，形成开有窗口的矩鞍形。金属环矩鞍形填料的侧壁较鲍尔环更加开敞；因此其阻力减小，通量增大。这种填料的空隙更加连续，因此流体分布状况得到改善，填料层内很少产生滞流的死角，传质效率有所提高。在现有填料中以阶梯环填料和另一种与其相近的短环填料与本专利技术的填料结构最为接近。现将这两种填料详述如下。阶梯环填料的结构如附图3～5所示。图3、4是它的侧视图和半剖视图，图5是它的展开图。阶梯环的环壁上开有5个矩形窗口，开口切开的金属片向环内弯曲成5个舌片。阶梯环的高经比(图3中H／D)为0.5。图中1为构成填料的金属片；2为舌片；3为环壁上的开口；4为填料一端的锥形翻边。由于阶梯环填料较鲍尔环的高度减少一半，在用于气－液体系时，使得绕过填料外壁流过的气体平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。由于阶梯环较短，其重心降低，增加了其投放后排列的规则性，有利于传质的进行。阶梯环一端的锥形翻边结构，使填料之间以线接触为主变为以点接触为主，这样不但增加了填料之间的空隙，减小了气体流过时的阻力，而且这些接触点还可以成为液体沿填料表面流动的汇聚分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于提高传质效率。因此，阶梯环的性能较鲍尔环又有了进一步的提高。阶梯环的高径比固定为0.5，这限制了它的性能。若进一步降低高径比，填料的传质性能可得到更大的提高。英国精馏公司(Fractionation Research Limited)开发了另一种短环填料(专利号Ger.Offen.2610459)这种填料与阶梯环的差别在于其没有锥形翻边，环壁上的开口为梯形及舌片的形状有所不同。同时由于无锥形翻边，为加强机械性能而在填料接缝处设置了锁扣。这种填料的高径比小于1。图6、7为构成填料的条形金属片的侧视图及俯视图，图8为填料的俯视图，图9为填料的立体图，图10、11为接缝锁扣的详细结构。图中5为构成填料的金属片，6为5上的梯形开口，7为内伸舌片，8为锁孔，9为冲锁孔8后形成的耳片，10为锁扣。这种填料的接缝锁扣结构复杂，为加工制造带来了很大的不方便。到目前为止，几乎所有填料(包括上述几种填料)都是针对精馏、吸收等气－液传质过程设计的。液－液间的传质与气－液间的传质在机理上存在很大的差别。在液－液传质设备内，一相呈分散形式而另一相呈连续形式，二者相互接触。传质是在分散相液滴与连续相流体之间进行的，传质面积由液滴的表面积决定，液滴越小则传质表面积越大。对于填料塔这种没有机械搅拌的设备，填料对液滴的分散作用便显得非常重要。另外，若分散相润湿填料则会在填料表面成膜，塔的传质效率将大大降低。而气－液传质是在湍动的气流与液膜之间进行的，传质面积取决于填料被液相润湿的表面积。上述两类传质过程在机理上的差别，造成某些填料结构在气－液传质过程中呈现优势，而在液－液传质过程中则表现为缺点。比如，金属环矩鞍和阶梯环填料的翻边结构，对气－液传质过程讲，使得填料之间由线接触为主变为点接触为主。可减少填料之间的重迭，增加润湿表面积和促进液膜的表面更新，有利于提高传质性能。对液－液体系，翻边的存在不仅不能对分散相起很好的切割、分散作用，而且会在翻边弯角处使液滴聚集，从而增大液滴直径、减小传质面积并可能形成不发生传质的死区。这些都不利于液－液间的传质。一般地讲，采取整砌装填方式有序排列的填料使塔内流体分布比较均匀，可以有效地抑制轴向混合。因此，其传质性能往往优于散装填料。Mackowiak等对颗粒填料采取散装和整砌两种装填方式进行对比，结果表明后者的传质效率比前者高近一倍。规整填料充分体现了有序排列的特点，在气－液传质过程中的应用也取得了成功。但由于现有规整填料的结构特点和表面特性，在用于液－液体系时容易使分散相在填料表面成膜状流动，这将大大降低传质效率。另外与颗粒填料相比，规整填料也存在着制造和安装复杂的缺点。同样，颗粒填料的整砌安装也是很困难的。因此，若能使颗粒填料在散装时呈现有序排列的特点，将大大提高填料的综合性能。实际上，前面介绍的两种短环填料已初步体现了这一特点。本技术的目的是针对液－液传质过程的特点，开发一种在散装时充分体现有序排列特点的高效颗粒填料。力求填料结构简单、制造容易，机械强度高。本技术为一种内弯弧形筋片扁环填料，由开有窗口的扁环和与窗口相连的内弯片组成，其特征在于在扁环环壁的纵向中部有沿环周均匀分布的3个矩形窗口，每个矩形窗口的两条短边连有一个内弯弧形筋片，矩形窗口的宽度为填料高度的0.4～0.6，扁环的高径比〈图12中H／D〉为0.2～0.4。下面参阅附图12～14对本专利技术进行详细描述。图12、13是本专利技术填料的主视图和剖视图，图14是它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内弯弧形筋片扁环填料，由开有窗口的扁环和与窗口相连的内弯片组成，其特征在于扁环环壁的纵向中部有沿环周均匀分布的３个矩形窗口，每个矩形窗口的两条短边连有一个内弯弧形筋片，矩形窗口的宽度为填料高度的０．４～０．６，扁环的高径比为０．２～０．４。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：费维扬，张宝清，温晓明，房诗宏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]