[发明专利]一种用于传质塔的自分布规整填料及加工使用方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种用于传质塔的自分布规整填料及加工使用方法，自分布规整填料具有有序空间结构和凹凸表面结构，规整填料由片状材料制成，材质优选金属材料。本发明通过强化每盘规整填料对液体的自分布性能，规整不同规整填料盘上下表面的汽液传质孔道形状，维持上下规整填料盘之间液相流动为准连续流动，改进规整填料及加工使用方法，提高自分布规整填料传质效率。本发明属于化工传质设备设计制造技术领域。

背景技术

根据气液传质设备的塔内气液接触部件的结构型式，分为两大类：板式塔与填料塔。近年来，国内外加大了对规整填料的研发及应用，性能优良的规整填料在气液传质装置中广泛采用。规整填料塔在塔体内充填一定高度的规整填料，其下方有支承栅，上方为规整填料压栅及液体分布装置等内件，本发明涉及的填料为规整填料。

规整填料是一种最常用的安装在传质塔中的内部构件，从常规规整填料产品图(图1)、常规规整填料单片图(图2)、常规填料单片组装图(图3)可以看出，规整填料由常规填料单片1逐片叠加而成，单个规整填料单片之间，通过常规规整填料波纹2相互交叉，组成一定直径的规整填料盘，为汽液两相间传热、传质提供场所。由于规整填料的几何形状对称规整，规定了气液流路，与散装填料比较，较大程度上改善了塔内下降液体的流动状况，减弱了沟流和壁流，传质塔的操作压降降低。

规整填料塔内影响规整填料塔效率的主要因素为液体的不良分布，是由于液体在规整填料层内的趋壁、沟流分布等原因造成，通过改善规整填料结构及改善气液相的初始分布可有效地抑制规整填料塔内液体不良分布。本发明公开了一种用于传质塔的自分布规整填料及加工方法，解决了造成液体在规整填料塔内规整填料塔效率下降的填料结构及气液相初始分布等问题，使填料塔的操作压降进一步降低。

目前市售常规规整填料主要为类似于Sulzer公司的mellapak常规规整填料，是目前经常使用的常规规整填料产品，规整填料由各种长度的规整填料单片组装成，并与塔径匹配的完整的规整填料盘，其中常规规整填料单片1波纹为直线，常规规整填料波纹角度α为常规规整填料波纹2与填料盘水平方向的角度，其数值为30°～60°，常规规整填料的填料单片表面没有润湿结构及特定的液体导向流道，有较大的优化改进空间。

在传质塔操作过程中，汽液两相在塔内逆向流动并且在规整填料表面接触进而实现传热和传质操作。规整填料塔在操作过程中，液体自上而下通过规整填料段上部液体分布器以一定的喷淋点密度将液体均匀分布在规整填料盘表面，通过规整填料表面自身的润湿性，逐步将点分布的液体展开成液膜，液膜向下流动，依次通过多个规整填料盘，不同规整填料盘之间的连续流动被干扰打断，需要多次布膜。气相作为连续相在气体压力差推动下，通过规整填料的波纹流道由塔底流向塔顶，气液两相传质主要在规整填料表面的液体与气体间的相界面完成。规整填料受小规模不良分布和大规模不良分布的影响，每段规整填料层的高度受到限制，理论板数较高的传质塔需要多段规整填料，每段规整填料间需配置液体收集器及再分布器。在规整填料塔中作为非连续相的液相在规整填料的作用下成膜状向下流动，其规整填料表面液膜的连续状况、覆盖率及液膜厚度均匀性等都影响规整填料塔的传质传热效率，通过改善液相液膜的流动状态，进而提高规整填料的传传热质效率，成为规整填料研发中的一个重要关注点。

从常规规整填料盘间汽液流道示意图(图4)可以看出，常规规整填料上下两盘规整填料汽液流道搭接处，由常规整填填料波纹2形成的不同常规规整填料盘间的汽液流道3的衔接角度为90°～120°，汽液流道衔接处的规整填料流道不平滑造成此位置气相、液相的连续稳定的流动状况被破坏，填料表面液膜的覆盖率及均匀程度恶化，成为影响填料塔传质效率、操作压降升高的主要原因。另外，从常规规整填料盘面汽液流道分布示意图(图10)可以看出，常规规整填料盘表面汽液流道22形成不了较为完整的汽液封闭流道，规整填料层中上下两盘规整填料的衔接处的汽液流道接口通道不规整，影响了每盘规整填料的气液体初始分布，使预期的规整填料效率降低。

发明内容