[发明专利]由金属泡沫制成的交叉波纹填料

说明书

披露了一种由板(1)的堆叠制成的填料，这些板被成形以在板中形成波纹并且被组装以形成用于传质和/或传热应用的交叉波纹填料块，其特征在于这些填料板的材料为开孔金属泡沫，在成形操作之前，填料的比表面积大于500m²/m³，并且该板的所述厚度(e)小于2mm。

本发明涉及一种由金属泡沫制成的交叉波纹填料，特别适用于流体接触设备的领域。本发明特别地涉及装配在材料和热交换塔上的规整填料板的领域。本发明最尤其适用于旨在用于逆流气液传递的塔，这些塔包括汽提、吸收和蒸馏塔。

在大多数情况下，由交叉波纹片材制成的规整填料构成了气液传质操作的最有效的技术解决方案。与其他系列的接触器(包括无规填料和蒸馏板)相比，它们在相同的分离中具有更低的压降，同时具有高容量和高效率。它们的低压降可节省能源并且因此减少运营成本。气体容量和效率反映在设备在横截面和高度方面的紧凑性上。减小塔的尺寸对应于减少初始支出。

在涉及少量液体回流的工艺的情况下，这些可归因于规整填料的相对节省尤其显著。常压蒸馏塔尤其如此，并且在真空下操作的塔更是如此。

为了从交叉波纹填料的有效性中获得最大收益，可以尝试增加填料的比表面积，值得注意地是通过减少波纹的高度。然后，对于给定的体积，这会产生更大的发展表面积，从而允许更大的交换并因此降低截面高度。

比表面积超过400m²/m³的填料有时被称为高密度填料。

在实验室环境中，规整填料的最大密度可以高达2100m²/m³。然而，在工业中很少有超过1000m²/m³的实例。比表面积a_p可以使用下式计算：

其中a_p以m²/m³为单位，s是波纹边的展开长度，b是波纹底部的长度(波纹的节距)，h是高度，并且τ是波纹的穿孔水平。长度s、b和h如图2所示。

交叉波纹填料对干燥现象非常敏感，并且如果液体的膜是薄膜时尤其如此。填料的干燥减少了气液接触的有效面积，并且因此降低了填料的有效性。在低液体流速和高比表面积的情况下，极少量的液体必须分布在大面积的填料上。在这类情况下，这种分布相对难以实现。

出于干燥的原因，大多数供应商不提供超过500或700m²/m³的固体片材填料。通常采用的解决方案包括使用由织造材料或丝网制成的片材。精心设计尺寸的织造金属允许液体通过毛细作用更好地扩散到填料片材上并穿过填料片材。

然而，这类材料非常昂贵并且用传统压机形成更复杂。

使用由泡沫制成的片材使得能够以较低的成本获得优于织造材料的润湿质量(H.Li等人./Chemical Engineering Transactions[化学工程学报]69卷(2018)，H.Li等人./Chemical Engineering Science[化学工程学]123(2015)341-349)。这解释了为什么由SiC陶瓷泡沫制成的规整填料对于轻液体载荷获得了更好的效率(X.Li等人/Ind.Eng.Chem.Res.[工业与工程化学研究]51(2012)，915-924)。CN 101555138 A提出一种用于制造由SiC(碳化硅)陶瓷泡沫制成的波纹片材的方法。

然而，陶瓷泡沫不能以与金属规整填料片材相同的方式形成。

它们被直接浇铸成最终形状。它们易碎且昂贵。此外，推荐的孔径太大而无法从毛细管效应中受益。