[发明专利]表面泡沫化波纹板填料、用途，陶瓷‑活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于规整填料技术领域，涉及一种表面泡沫化、孔道化波纹板填料，特别适用于在高真空度下难分离物系的精馏操作。

背景技术

填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。塔内的填料是其核心，它决定了传质传热效率。尤其针对难分离物系的分离，填料更为关键。难分离物系一般相对挥发度接近于1，所需理论板数多、回流比大，系统达到稳定的时间长，这会给操作和运行带来很大的不便，并且大大增加设备投资费用。因此开发新型高性能的塔填料，对整个传质过程至关重要。

80年代新型的规整填料不断涌现，发展至今，规整填料利用其明显的优势已经在传质分离领域得到广泛应用。规整填料相对于散堆填料有以下优势：(1)比表面积大，分离效率高；(2)通量及操作弹性大；(3)阻力压降小；(4)放大效应低；(5)持液量少，操作液气比和弹性较大，变工况迅速；(6)节能，可降低塔径；(7)规整填料上的网孔或波纹便于液膜形成，其波纹的导向性有良好的细分布作用，使液体的沟流减少。

规整填料主要分为：丝网类、织网类、格栅类、波纹板类。其中工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料。现今为提高波纹填料传质效率，采取在波纹板表面制造孔或缝隙的方法，增加填料润湿性和气液有效接触面积，降低压降，提高传质效率。例如专利号为“200810052976.8”的一种筛孔网板波纹填料片和规整填料，它是由表面打有许多孔的波纹板组成，它是先在平板上打孔，再把平板制作成波纹板，孔的密度非常高，可以达到60％以上。

最近对填料的研究，主要集中于填料材质和构型，且研究已经比较充分，继续研究填料的材质和构型，很难促进填料技术的进步。需要研究填料的表面，站在微观的角度，改变填料的微观结构，在填料表面制造微孔道。

对此，许多研究者进行了有关泡沫陶瓷、发泡金属和毛细精馏的一些相关研究工作，他们设计的初衷是克服现有填料比表面积小，理论板数少，压降高，重量大，润湿性差，孔隙率小的缺点。相关的专利有：专利号为“94223047.7”的刚玉系列新型微孔陶瓷填料，它是用刚玉颗粒与粘结剂混合、干燥、烧结而成。它的孔道结构完全由刚玉颗粒间的间隙形成，这样形成的孔道结构不够理想。

专利号为“02214650.4”的泡沫状陶瓷平板填料，它是利用泡沫陶瓷材质做成平板的形状，在平板上设计不同形状的沟槽。在仿制发泡陶瓷波纹板的结构，有发泡陶瓷的一系列优点，但由于外形限制，没有发泡陶瓷波纹板填料的效果好。

专利号为“200510032704.8”的泡沫陶瓷环形填料，它是将发泡陶瓷材质做成了拉西环的形状。由于壁面存在很多孔道，这样它就有了鲍尔环和丝网填料的特点，直径为25mm的陶瓷环填料，其孔隙率达到90％以上，压降为同型号陶瓷填料的48％-68％，不锈钢填料的71％-88％，传质单元高度比陶瓷填料降低30％-40％，比金属填料降低10％-20％。但是它把发泡陶瓷用在了简单的拉西环结构上，结构的限制影响了它的传质效率进一步提高。

专利号为“200910068734.2”的发泡镍规整填料，它是利用发泡树脂做骨架，在上面镀镍制得发泡镍，再将发泡镍平板加工为波纹板。由于这种波纹板内部的孔道结构，使其比表面积很大，重量轻，压降低，分离效率比与其对应的金属丝网波纹板填料提高了50％。

波纹板填料传质效果优良，是一种在工业上应用最广泛的规整填料，波纹板的外形和发泡陶瓷的材质要结合起来，会达到好的效果，但是波纹塑型非常困难。专利号为“201010219988.2”的炭化硅泡沫陶瓷波纹规整填料解决了此问题，它是先将有机泡沫切割成波纹板形状，再将炭化硅涂覆于板上，然后用模具使之成型。成型后在炭化硅浆液里浸泡，如此重复数次。此种方法虽在填料内形成了孔道结构，增加了传质效率，解决了陶瓷填料不好成型的问题，但是涂覆的炭化硅可能不均匀，操作上难度大，且程序复杂，在反复涂覆时易堵塞孔道。

以上发明虽然都涉及到在填料上增加孔结构，大大增加了传质效率，但是由于整个板面存在通透的孔道，它的机械强度不高，易碎，一般的发泡陶瓷抗压强度为2.45MPa，而一般陶瓷填料的抗压强度为130MPa以上。