[发明专利]流体接触塔的填料结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及流体接触设备领域。

接触塔的目的是为流体之间提供接触以完成流体之间的物料或热传 递。这类流体接触设备广泛应用于实施蒸馏、精馏、吸收、热交换、萃 取、化学反应操作等。

背景技术

接触塔一般由外壳及促进流体之间的交换的内部接触单元组成。一般 说来，接触塔为上升气相和下降液相提供亲密接触，反之亦然。在塔内， 流体能够进行同向或逆向流通。用以增大流体接触表面的接触单元可以是 塔板、规整填料，即并置数个单一的单元，相同的或不同的，按照有序的 方式排列如板波纹，或散装填料，即杂乱无章地堆积单一的单元例，如 环、螺旋填料。

文献EP-0449040中描述了一种内部填料单元，其能允许更好地控制流 体间的交换，消除流体流通阻碍限度，并能增强对化学侵蚀和腐蚀的抵抗 力。

在流体接触塔的应用中，尤其是在需要用吸收溶液洗涤流体的反应吸 收或精馏中，例如天然气脱氧或燃烧气脱碳，有必要应用最好的可行的接 触单元以在塔内有限的压降条件下提供最大的接触表面。

发明内容

本发明因此提供一种流体接触塔的内部填料结构，非常适合于反应的 吸收和精馏的应用，特别是能够在限制增加压降的情况下增加流体之间的 交换表面。

总的来说，本发明描述了一种流体接触塔的填料结构，所述结构形成 一个空间，其包括有序排列的直径5-50mm的管束，所述管壁上设置有孔以 促进所述结构内的流体流通和混合，所述孔内接于边长为2和45mm的矩 形，每个所述孔的表面积大于2mm²。

根据本发明，孔的表面积占管固体部分表面积的比例在10％-90％范围 内。

两个孔之间的距离不超过管直径的两倍。

管可以包含一块织布，其包括至少两条条带，优选四条条带缠绕成两 条，优选四条相互穿越的螺旋状沿相同的轴并以同样的直径延伸，优选其 中的两个螺旋穿过另外两个螺旋，所述条带相互间隔以形成所述的孔。所 述条带可以含有以下至少一种材料：碳沉积作用凝结的碳、金属、陶瓷、 聚合材料、热塑性材料及热固性材料。

根据本发明，每一束管束可以包含两根分别朝向两个方向的管。

可选的，每一束管束可以包括四根分别朝向四个方向的管。所述四根 管可以分别朝向一个立方体的四个方向。

根据本发明的填料结构可以用于蒸馏工艺。

根据本发明的填料结构同样可以应用于反应吸收工艺，例如燃烧后气 体和天然气处理中的二氧化碳捕集。

本发明同样描述了一种流体接触塔中的填料结构的制备方法，其包括 以下步骤：

a)制备直径为5-50mm的管，所述管的管壁包含设置用于促进流体在所 述结构内流通和混合的孔，所述孔内接于边长为2和45mm的矩形，每个 所述孔的表面积大于2mm²，

b)通过并置管束建立一个所述管的有序组件，

c)在其接触部位所处的水平面上将管相互连接起来，

d)将有序组件加工以形成与接触塔内部尺寸相适应的填料结构。

在步骤a)中，可以围绕圆柱体缠绕由合成材料制成的条带如纱线、丝 线或薄片，通过至少两个互相穿越的螺旋的形式，同时在条带间留出空间 以在条带间形成所述的孔。条带可以包含以下至少一种材料：碳沉积作用 凝结的碳纤维、金属、热塑性材料及热固性材料。

在步骤b)中，管束可以向两个方向延伸，也可以向四个方向延伸。

附图说明

本发明的其他技术特征和优点将在接下来的具体实施方式中清楚地看 到，结合以下的附图：

图1示出了本发明的一个管状填料单元。

图1a，1b和1c为管状填料单元上的孔形状的各种实施例。

图2为本发明的填料单元的一个具体的实施例。

图3和4大概地示出了基于管状单元朝向两个方向形成的规则填料。

图5和8大概地示出了基于管状单元朝向四个方向形成的规则填料。

图9大概地示出了一个接触塔。

具体实施方式