[发明专利]一种开窗导流填料片及填料

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种化工气液传质过程的规整填料，特别是一种新型开窗导流填料。

背景技术

规整填料起源于20世纪初，到60年代有实质性的突破，规整填料限定填料层中气液的流向，增大了气液传质面积，提高了气液传质效率。金属板波纹填料是一种通用型规整填料，具有通量大、压降低、分离效率高的优点，广泛运用于石化、化肥、冶炼等工业领域。

金属板波纹填料在塔内用于气液传质传热时，气液两相在填料片上逆流接触，液体在填料表面形成液膜向下流动。由于填料片是波纹状有波峰和波谷，液膜流动时大部分液体沿波谷流动，导致波谷处液膜较厚而波峰处无液膜覆盖。当液体对填料润湿性能较差时，液体更倾向于聚集在波谷，增加了波谷液膜厚度，不利于气液传质。此外，塔内液膜流动多为层流，液膜表面更新速度较慢，液膜内部液体不能及时与气相进行传质，当液膜较厚时，会影响气液传质，进而影响塔的分离效果。

为解决上述问题，优化气液传质，提高传质效果，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开窗，窗口方向与其相反。这样液膜在向下流动时，由于表面张力，位于波谷的液体将通过导流窗流向填料片背面的波峰，打破了液膜的层流状态，比传统金属板波纹填料更快的进行气液传质，提高了气液传质效率；同时由于开窗窗口的存在，填料层的压降比板波纹填料稍高。为了实现更好的分离效果、更大的处理量、更低的压降，本实验室开发了一系列开窗导流填料，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进开窗导流填料，使分离效果更佳、塔器处理量更大、填料层压降更低，提出一种新型开窗导流填料。

本发明专利的主要方案是：

一种新型开窗导流填料，其特征是以普通板波纹填料为原型，波纹填料片上有细小的、密布的、对液体有导流作用的有序的单向开窗。

所述填料材料是金属、塑料、陶瓷等，金属材料包括不锈钢、碳钢、钛材、铝材、铝合金等延展性较好的材料，塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等，陶瓷包括氧化钙陶瓷、锆英石陶瓷、氧化锂陶瓷、氧化铈陶瓷、氧化钍陶瓷、碳化硅等。使用金属等延展性较好的材料时，窗口可通过外力冲制；使用塑料、陶瓷等不能冲制的材料时，可先制得模具，再制造成型。

所述填料的填料片开窗窗口的裁剪的位置可以是一条边或弧，也可以是多条边或弧。开一条边或弧时，开窗形状可以是三角形、梯形、矩形、半圆形、多边形。三角形窗口的边长1-50mm；梯形窗口的上底2-80mm，下底1-60mm，高1-100mm；矩形窗口的边长1-50mm；半圆形窗口的直径1-100mm；多边形各边长1-50mm。窗口与填料片的最大夹角在5°至85°之间。开一条边或弧时，由于材料的延展性，通过外力将窗口冲制成所需的形状。开多条边或弧时，开窗形状可以是长条形、弯曲面。长条形窗口裁剪平行的两条边，利用材料的延展性，形成一块薄片向外凸起；长条形窗口长边2-100mm，短边1-80mm。弯曲面是将开窗的窗口片向上弯曲或翻折，弯曲或翻折程度的以窗口的最外边不与填料片重合为限。

所述窗口几何中心的横向间距在2mm-100mm之间，纵向间距在2mm-100mm之间。

所述填料的填料片上窗口以正方形排列、长方形排列、正三角形排列、等腰三角形排列，也可根据需要按其他方式排列；各窗口的开窗方向可一致，也可正反前后交错排列、随机排列。

所述填料的填料片同一波纹片上的窗口大小可相同，也可根据需要设置为大小不同混合开窗；窗口形状可相同，也可根据需要设置为形状不同混合开窗。

所述填料由5-100块填料片组合成圆柱体，每片填料片竖直放置，相邻填料片的波峰方向关于塔的轴线对称，与轴线呈15°至75°夹角；塔内放置多块填料时，上下填料盘旋转15°至90°安装。

本发明专利的优点有：

1.改变了开窗导流填料的开窗位置和大小，使气液在填料上传质更频繁；

2.窗口大小形状以及排列方式可灵活改变，适应不同物系的场合；

3.由于窗口密布，气液流道更多，对于相对挥发度小的物系更具优势。

附图说明

图1是正三角形开窗正三角排布的开窗导流填料的填料片；