[发明专利]一种超低压降开窗导流填料片及规整填料

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工气液传质过程的规整填料，特别是一种超低压降开窗导流填料片及规整填料。

背景技术

板波纹填料用于精馏、吸收、萃取等单元操作时，气体通过波纹通道折流向上，液体在填料片表面形成液膜向下流动，气液两相逆流接触进行传质。波纹填料的填料片有波峰与波谷，大部分液体沿波谷向下流动，这样波谷处液膜较厚而波峰处于裸露状态，使塔内液体分布不均。当波谷液体形成后，整个塔内液体通道将长时间处于不变的状态，不利于气液的传质，影响塔的分离效果。

为了解决上述问题，提高板波纹填料的分离效率，本实验室（化学工程联合国家重点实验室，天津大学分室）首先提出了“开窗导流式规整填料片及填料（申请号：200810151274.5）”，在波纹填料的波峰和波谷位置开窗，窗口方向与波峰或波谷相反。液体向下流动时，位于波谷位置的液体绕过窗口流到填料背面，打破液体的流动状态，能更快的进行气液传质。为了实现更好的分离效果、更低的压降，本实验室进一步对开窗导流填料进行改进，如发明专利200910068166.6提出在填料片上设置方孔型开窗槽口，实用新型200920307714.1增加余弦导流折板，发明专利201010530832.6将开窗与开孔结合，发明专利201010577155.3提出偏心式窗口，上述新型填料各有特点。

发明内容

本发明的目的在于改型进开窗导流规整填料，使其分离效果、填料层压降优于“开窗导流式规整填料片及填料”。

本发明的技术方案如下：

一种超低压降开窗导流规整填料片，如图10所示，在波纹填料片的波峰和波谷上开窗：

a.当窗口与填料片水平展开，开窗分为窗口1与扇叶2，窗口面积是扇叶面积的0%-1000%，当窗口面积为0时，窗口上边与下边重合；

b.窗口与填料片水平展开时，窗口下边与窗口水平轴线所夹区域，定义轴线以下部分面积为正，轴线以上部分面积为负，窗口面积需大于0；

c.窗口与填料片水平展开时，扇叶与填料片的交线左右对称，其夹角α为10°-170°，窗口水平宽度h是板波纹填料波纹宽度L的10%-190%；

d.窗口与扇叶的边线为直线、折线、曲线或不规则线；

e.将窗口上的竖直轴线和扇叶上的轴线向相反的方向翻折，形成开窗导流填料片；左扇叶与左填料片3的夹角β₁为10°到170°，右扇叶与右填料片4的夹角β₂为10°到170°，左右扇叶的夹角β₃为10°到170°。

填料片的一个窗口，水平方向的宽度为1mm-50mm，竖直方向窗口高度为1mm-100mm，填料片波纹的波峰和波谷的导流窗口中心间距在2mm-100mm之间。

本发明的填料片组成的规整填料，其规整填料由5-100块填料片组成圆柱体，填料片竖直放置，相邻填料片波纹关于塔轴线对称，呈15°-75°角，塔内放置多盘填料时，上下填料盘旋转15°-90°安装。

制得的窗口在竖直方向的投影远小于普通窗口，当气体通过波纹填料向上折流流动时，窗口占用的面积减少，对上升的气相阻力减少，这样大大降低了填料层的压降，且继承了普通开窗导流填料的所有优点。

所述填料材料可以是金属、塑料、陶瓷、石墨等材料，不锈钢、铝材、钛材的金属材料加工时，由于其良好的可弯曲变形性能，窗口可直接裁剪弯曲；PP、PVC、PTFE等塑料以及碳化硅等陶瓷材料和石墨则可通过制造模具再成型。

本发明继承了普通开窗导流规整填料的所有优点，当沿波谷向下流动的液膜流经开窗部位时，液膜的流动发生变化，原先在波谷处的流体经过导流窗的导流作用流向填料片的另一侧的表面的波峰位置，从而增加了气液传质面积；另外当液体流过导流窗时，原先在层流底层的液体变为液膜表面的液体，有效的促进了液膜的更新与湍动，增加了气液两相之间的混合，提高了气液传质速率；在导流窗的作用下，气相在径向的混合更加充分，气液两相的混合更为均匀。

此外，由于开窗窗口竖直方向的投影远小于普通窗口，对于上升气体的阻力更小，压降更低。

附图说明

图1是填料上一个窗口立体侧面示意图；

图2：一个窗口水平展开的窗口边线为直线示意图；

图3：一个窗口水平展开的窗口边线为曲线示意图；

图4：一个窗口水平展开的窗口边线为折线示意图；

图5：一个窗口水平展开的窗口边线为不规则线示意图；

图6：窗口的边线为直线且窗口部分的面积为0，