一种防壁流波纹填料片及规整填料和填料塔

摘要

本发明涉及一种防壁流波纹填料片及规整填料和填料塔，防壁流波纹填料片包括波纹填料片本体，所述波纹填料片本体包括波峰区域、波谷区域、设于波峰区域和波谷区域之间的过渡区域，所述过渡区域上设有开窗式结构单元阵列，使得开窗式结构单元阵列沿所述过渡区域的长度方向分布，过渡区域上部分流体在成膜的同时被开窗式结构单元阵列改变流动方向，以此延缓液体流向塔壁的速度。与现有技术相比，本发明从根本上改变了波纹填料内部改善液体流动，减少了板波纹填料的壁流现象，其中利用流体在流道内的流动特性，在流道局部地方改变液体的流动方向，从而使部分流体在成膜的同时改变流动方向，延缓液体流向塔壁的速度。

权利要求

1.一种防壁流波纹填料片，其特征在于，包括波纹填料片本体，所述波纹填料片本体包括波峰区域(3)、波谷区域(2)、设于波峰区域(3)和波谷区域(2)之间的过渡区域，所述过渡区域上设有开窗式结构单元阵列，使得开窗式结构单元阵列沿所述过渡区域的长度方向分布，过渡区域上部分流体在成膜的同时被开窗式结构单元阵列改变流动方向，以此延缓液体流向塔壁的速度；

所述开窗式结构单元包括窗口和窗片，所述窗片的一边与过渡区域的宽度方向平行，窗片并通过该边连接于所述窗口的边沿上；

所述窗片的开窗角度为30°～60°；

所述窗片与水平面呈70°～120°；

所述窗口的边长不大于波峰区域(3)峰高的1/2时，过渡区域的宽度方向上设置有多个窗口；

当所述窗口的边长大于波峰区域(3)峰高的1/2时，过渡区域的宽度方向设置有1个窗口；在过渡区域的长度方向上，前后窗口之间的距离为10mm‑50mm，前后窗口之间均匀排列或交错排列；

齿形开窗式结构中的窗口为对称的双侧齿边结构，每个齿边设有1‑8个小齿，窗口水平方向的最大宽度为1mm‑30mm，窗口竖直方向的高度2mm‑60mm。

2.根据权利要求1所述的一种防壁流波纹填料片，其特征在于，所述开窗式结构单元由过渡区域的阵列式冲裁得到。

3.一种开窗形防壁流板波纹规整填料，其特征在于，所述规整填料由权利要求1至2中任意一项中防壁流波纹填料片堆叠而成，所有防壁流波纹填料片的开窗方向相同，防壁流波纹填料片的安装方向和填料片上的开窗方向相同。

4.一种填料塔，其特征在于，包括权利要求3中的开窗形防壁流板波纹规整填料。

说明书

一种防壁流波纹填料片及规整填料和填料塔

技术领域

[0001] 本发明涉及化工分离设备领域，尤其是涉及一种防壁流波纹填料片及规整填料和填料塔。

背景技术

[0002] 规整填料由薄板片冲压折叠和组装而成,液相在填料表面上自然流过，形成一层液膜，液体流动的方向是沿着填料内部自然流动，规整填料的流道是倾斜的，液体在倾斜的流道上成均匀的膜流动，随着流动的进行，有些液体会逐渐流动到塔壁附近，从而形成壁流，在精馏过程中壁流的存在会严重影响精馏的效率。

[0003] 板波纹填料内液体沿着流道流动，一般来说流道的方向斜向下，若流体一直沿着流道流动，液体会流到塔壁附近，从而形成壁流现象。现有技术中在减少壁流影响时，主要的方法有两种，一种方法是在安装填料时将相邻两盘填料按不同角度交替排列，一种方法是在填料外围与塔内壁之间增减防壁流设备，然而这种防壁流设备是在壁流形成之后采取措施降低比壁流的影响，让液体不再沿塔壁流动，起到的防壁流效果有限。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种防壁流波纹填料片及规整填料和填料塔，从根本上改变了波纹填料内部改善液体流动，减少了板波纹填料的壁流现象。本技术方案具体利用流体在流道内的流动特性，在流道局部地方改变液体的流动方向，从而使部分流体在成膜的同时改变流动方向，延缓液体流向塔壁的速度。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0006] 本发明的第一个目的是保护一种防壁流波纹填料片，包括波纹填料片本体，所述波纹填料片本体包括波峰区域、波谷区域、设于波峰区域和波谷区域之间的过渡区域，所述过渡区域上设有开窗式结构单元阵列，使得开窗式结构单元阵列沿所述过渡区域的长度方向分布，过渡区域上部分流体在成膜的同时被开窗式结构单元阵列改变流动方向，以此延缓液体流向塔壁的速度。

[0007] 进一步地，所述开窗式结构单元由过渡区域的阵列式冲裁得到。

[0008] 进一步地，所述开窗式结构单元包括窗口和窗片，所述窗片的一边与过渡区域的宽度方向平行，窗片并通过该边连接于所述窗口的边沿上；

[0009] 所述窗片的开窗角度为30°～60°，即窗片所在平面与窗口所在平面之间的夹角为30°～60°；

[0010] 所述窗片与水平面呈70°～120°。

[0011] 进一步地，开窗式结构单元为矩形开窗结构、三角形开窗结构、齿形开窗结构中的一种。

[0012] 进一步地，所述矩形开窗结构中窗口的长宽比小于等于2:1，其中长度为2mm‑60mm，宽度为1mm‑30mm。

[0013] 进一步地，所述三角形开窗结构的窗口为等腰三角形，窗口水平方向的最大宽度为1mm‑30mm，竖直方向窗口的最大长度为2mm‑60mm。

[0014] 进一步地，所述齿形开窗结构中的窗口为对称的双侧齿边结构，每个齿边设有1‑8个小齿，窗口水平方向的最大宽度为1mm‑30mm，窗口竖直方向的高度2mm‑60mm。

[0015] 进一步地，所述窗口的边长不大于波峰区域峰高的1/2时，过渡区域的宽度方向上设置有多个窗口；

[0016] 当所述窗口的边长大于波峰区域峰高的1/2时，过渡区域的宽度方向设置有1个窗口；

[0017] 在过渡区域的长度方向上，前后窗口之间的距离为10mm‑50mm，前后窗口之间均匀排列或交错排列。

[0018] 本发明的第二个目的是保护一种开窗形防壁流板波纹规整填料，所述规整填料由上述防壁流波纹填料片堆叠而成，所有防壁流波纹填料片的开窗方向相同，防壁流波纹填料片的安装方向和填料片上的开窗方向相同。

[0019] 本发明的第三个目的是保护一种填料塔，包括上述开窗形防壁流板波纹规整填料。

[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

[0021] 1)从根本上改变了波纹填料内部改善液体流动，减少了板波纹填料的壁流现象。本技术方案具体利用流体在流道内的流动特性，在流道局部地方改变液体的流动方向，从而使部分流体在成膜的同时改变流动方向，延缓液体流向塔壁的速度。

[0022] 2)本技术方案中开窗位置在波谷和波峰位置，而规整填料液相的液膜基本在波峰与波谷之间，本专利中的开窗位置是在液体流道内，且开窗大小并未改变填料的比表面积，其填料应形成的液膜面积未发生改变，故其填料的效率也不会发生降低的不良现象。

附图说明

[0023] 图1为防壁流波纹填料片三维示意图；

[0024] 图2防壁流波纹填料片上矩形开窗及排列方式示意图；

[0025] 图3上三角形开窗及排列方式；

[0026] 图4开窗形防壁流板波纹填料片上齿形开窗及排列方式；

[0027] 图中，1‑单个矩形开窗，2‑波谷区域，3‑波峰区域，4‑多个矩形开窗，5‑单个三角形开窗，6‑多个三角形开窗，7‑齿形开窗。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0029] 实施例1

[0030] 本发明的第一个目的是保护一种防壁流波纹填料片，包括波纹填料片本体，所述波纹填料片本体包括波峰区域3、波谷区域2、设于波峰区域3和波谷区域2之间的过渡区域，所述过渡区域上设有开窗式结构单元阵列，使得开窗式结构单元阵列沿所述过渡区域的长度方向分布，过渡区域上部分流体在成膜的同时被开窗式结构单元阵列改变流动方向，以此延缓液体流向塔壁的速度。

[0031] 开窗式结构单元由过渡区域的阵列式冲裁得到，即仅保留一条直线边作为连接边。开窗式结构单元包括窗口和窗片，所述窗片的一边与过渡区域的宽度方向平行，窗片并通过该边连接于所述窗口的边沿上，窗片的开窗角度为30°～60°，即窗片所在平面与窗口所在平面之间的夹角为30°～60°，所述窗片与水平面呈70°～120°。

[0032] 开窗式结构单元为矩形开窗结构、三角形开窗结构、齿形开窗结构中的一种。矩形开窗结构中窗口的长宽比小于等于2:1，其中长度为2mm‑60mm，宽度为1mm‑30mm。三角形开窗结构的窗口为等腰三角形，窗口水平方向的最大宽度为1mm‑30mm，竖直方向窗口的最大长度为2mm‑60mm。齿形开窗7结构中的窗口为对称的双侧齿边结构，每个齿边设有1‑8个小齿，窗口水平方向的最大宽度为1mm‑30mm，窗口竖直方向的高度2mm‑60mm。开窗形板波纹规整填料的单片填料如图1所示，填料片上的开窗位置处于填料片上波峰和波谷中间的位置，图1所示是矩形的开窗式防壁流填料片，图1中的矩形开窗形状可以变形为图3中的三角形形状，图1中的矩形开窗形状可以为图4中的齿形形状。上述开窗形状在填料片上的排列方式可以为均匀排列、交替排列等。矩形开窗在单个流道内开窗的位置及排列方式可以如图2所示，矩形开窗形式包括单个矩形开窗1和多个矩形开窗4，排列方式可以为均匀排列、交替排列，在图2矩形开窗结构在填料片上有5种排列方式。三角形开窗在单个流道内开窗的位置及排列方式可以如图3所示，三角形开窗形式包括单个三角形开窗5和多个三角形开窗6，排列方式可以为均匀排列、交替排列，在图3三角形开窗结构在填料片上有5种排列方式。齿形开窗7在单个流道内开窗的位置及排列方式可以如图4所示，在图4齿形开窗7结构在填料片上有2种排列方式。

[0033] 窗口的边长不大于波峰区域3峰高的1/2时，过渡区域的宽度方向上设置有多个窗口，当所述窗口的边长大于波峰区域3峰高的1/2时，过渡区域的宽度方向设置有1个窗口；在过渡区域的长度方向上，前后窗口之间的距离为10mm‑50mm，前后窗口之间均匀排列或交错排列。

[0034] 在开窗形防壁流板波纹规整填料的具体实施时，所述规整填料由上述防壁流波纹填料片堆叠而成，所有防壁流波纹填料片的开窗方向相同，防壁流波纹填料片的安装方向和填料片上的开窗方向相同。开窗形防壁流板波纹填料片组成规整填料时，规整填料由若干片开窗形防壁流填料片组合成圆柱状，以便于上述开窗形防壁流板波纹规整填料装填的塔体中的匹配性。具体选材时，规整填料片为不锈钢、碳钢等其他金属材料以及塑料或陶瓷的一种。

[0035] 对比例1

[0036] CN107952407A提出一种开窗导流式料片及规整填料，填料片是由两层丝网中间夹一层薄板组成的复合板，在波纹填料片的波峰和波谷上开窗，填料片的波峰和波谷之间的波面上开孔。所述的填料片在波峰和波谷处的窗由导流窗体和窗口组成；波峰与波谷上的窗分别在一条水平线上，竖直方向上任意一个窗与相邻的上下两个窗的距离相等并且都在一条垂直线上。规整填料由若干块波纹平行排列的填料片和防壁流圈组成。

[0037] 对比例2

[0038] CN102764628A公开了一种超低压降开窗导流填料片及规整填料。在波纹填料片的波峰和波谷上开窗：当窗口与填料片水平展开，开窗分为窗口与扇叶，窗口面积是扇叶面积的0％‑1000％，当窗口面积为0时，窗口上边与下边重合；窗口下边与窗口水平轴线所夹区域，定义轴线以下部分面积为正，轴线以上部分面积为负，窗口面积需大于0。扇叶与填料片的交线左右对称，其夹角α为10°‑170°。原先在波谷处的流体经过导流窗的导流作用流向填料片的另一侧的表面的波峰位置，从而增加了气液传质面积；另外当液体流过导流窗时，原先在层流底层的液体变为液膜表面的液体，有效的促进了液膜的更新与湍动，增加了气液两相之间的混合，提高了气液传质速率。

[0039] 相比于对比例1与2，本专利中在液体的主要流道内开设导流窗口，与规整填料流道的倾斜方向成反向，减缓了液体沿流道向塔壁的流动速度，通过不断改变大部分流动的流动方向，保证液体在整个塔的横截面上均匀一致，从而提升气体分布的均匀性，进一步降低了液体向塔壁面流动的不良现象。

[0040] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。