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环弧规整塔填料

阅读：172发布：2021-03-01

IPRDB可以提供环弧规整塔填料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种圆盘状环弧规整塔填料属于化学工程单元操作过程的填料塔中的规整填料。它是由若干块环弧板片(7)竖直、平行排列成以塔内径为直径的圆柱体状规整塔填料。填料装塔时，相邻的两盘填料，可按30°～90°错开放置。环弧板片(7)上冲有一系列的半圆形凸环(1)和半圆形凹环(4)，而在每一凸凹环中又各反向冲压出一小半环(2)，每一列凸凹环之间留有作连接且支撑用的、呈平面状的筋(3)。该填料结构简单，造价较低，比表面积大，空隙率大，压降低，传质效果好。，下面是环弧规整塔填料专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种圆盘状环弧规整塔填料，其特征在于，它是由若干块以塔盘高(B)为宽度，以塔内径为基准，依次沿塔盘圆周缩小的弦长为长度的矩形环弧板(7)竖直、平行排列成紧密地装满塔截面的圆柱体；其环弧板片(7)板长方向冲有一系列的半圆形凸环(1)和半圆形凹环(4)，而在每一凸凹环中又各反向冲压出一小半环(2)，每一列凸凹环之间留有作连接且支撑用的、呈平面状的筋(3)；填料装塔时，相邻的两盘圆盘状环弧规整塔填料，可按30°～90°错开放置。

2、根据权利要求1所述的一种圆盘状环弧规整塔填料，其特征在于，环弧规整填料的峰高为R、半圆凸环（1）的宽度等于半圆形凹环（4）的宽度为a，小半环（2）的弧长为l、小半环（2）的宽度为b、筋板（3）的宽度e，这些结构尺寸关系的最佳值为：A＝ 1/2 l＝ (πR)/4 +b

e＝ 1.5/5 A

说明书全文

本发明属于在化工、石油、轻工、医药、能源工业等生产过程中，用以完成精馏、吸收、萃取等单元操作过程的填料塔中的填料传质元件。

现在生产过程中，填料塔广泛使用的规整塔填料主要有波纹型、栅格型、板片型、单元接触型、绕卷型及蜂窝型等多种类别，与本发明最为接近的背景技术是金属压延孔板波纹填料和金属丝网波纹填料。金属压延孔板波纹填料是目前公认的高效填料之一，它具有流体分布均匀，有效传质面积大和阻力小等特点，但是，制作时，首先要在金属板上打孔，然后压波纹，加工复杂，制作成本高。又由于金属压延孔板波纹填料的板面与塔轴呈45°倾斜，所以当液体流经板面时，污物易沉积而造成堵塞。金属丝网波纹填料具有空隙率大、比表面积大、填料表面润湿均匀等优点，但是加工工序相对金属压延孔板波纹填料更为复杂，造价更高，它需先编成丝网、再轧制成波板。此外，金属丝网波纹填料对介质要求高，如不清洁就易引起阻塞。一旦需清洗也只能采用化学清洗的办法，而不能采用机械清洗，由此带来一定的辅助性工作。

本发明的目的在于避免上述背景技术的不足之处，设计出一种结构合理，加工简单，造价低的高效规整塔填料。该塔填料具有比表面积大、流体在塔盘上分布均匀且再分布性能好，以及空隙率大、压降低，而不易被污物堵塞等特点。

本发明的目的通过如下措施来达到：

一种圆盘状环弧规整塔填料是由若干块以塔盘高为宽度，以塔内径为基准，依次沿塔盘圆周逐渐缩小的弦长为长度的矩形环弧板片竖直、平行排列成紧密地装满塔截面的圆柱体;其环弧板板长方向冲有一系列的半圆形凸环和半圆形凹环，而在每一凸凹环中又各反向冲压出一小半环，每一列凸凹环之间留有作连接且支撑用的、呈平面状的筋。

结合如下实施例及其附图对本发明作进一步的说明：

图1为环弧板片结构局部立体图;

图2为环弧板片局部正视图;

图3为环弧板片局部俯视图;

图4为环弧板片局部侧视图;

图5为圆盘状环弧规整塔填料结构示意图的正视图;

图6为圆盘状环弧规整塔填料结构示意图的俯视图;

如图1、2、3和4所示，选圆盘状环弧规整塔填料的高B（图2所示）为宽度，选厚度δ＝0.15～0.30毫米（图3所示）的金属薄板卷材为原材料，沿卷材长度方向通过冲压模具连续冲出以图1所示的一系列的半圆形凸环1和半圆形凹环4，而在每一凸凹环中又各反向冲压出一小半环2，每一列凸凹环之间留有作连接且支撑用的、呈平面状的筋3，其宽度为e，制备出环弧板材。再依次截取以塔内径为基准，沿塔盘圆周逐渐缩小的弦长为长度的若干块矩形环弧板片。在图3中，R表示半圆形凸环1或半圆形凹环4的半径即环弧规整填料的峰高;δ为金属薄板厚度;在图4中，半圆凸环1和半圆形凹环4的宽度相等，用A表示;b表示小半环2的宽度;l表示小半环2的弧长。

环弧板的结构尺寸关系的最佳值为：

A＝ 1/2 l＝ (πR)/4 +b

e＝ 1.5/5 A

b值在3～5mm之中选取

如图6所示，7为环弧板片;然后将矩形环弧板片7竖直、平行排列成紧密地装满塔截面的圆柱体，并用金属塔盘箍6固定，也可以用焊接的方法固定，制造出以B为高度，直径与塔内径紧密相配的圆盘状环弧规整塔填料5。盘高B小些则气速变化次数多，有利于液体再分布和提高传质效率。但是高度B太小，则会造成流体阻力大，也给安装带来一些麻烦。圆盘状环弧规整塔填料盘高B的尺寸选择原则如下：

1、有利于液体的再分布和提高传质效率。

由于流体流经相邻塔盘交界处，因气速的变化而促使液体的重新分布，变化的次数越多，越有利于传质。故从提高传质效率方面来说，盘高越小越好。

2、有利于流体的流动，产生的阻力要小。

流体流经每一填料塔盘内时，因通道保持一定形状，故阻力基本保持不变;而当流经塔盘之间因气速的变化，产生湍动，阻力也随之变化（增大），因此，从减小流体阻力这方面来看，盘高却不宜过小，以避免产生阻力过大。

3、有利于填料的装填。

规整填料当塔径的尺寸不大时是先整盘装填，一定塔高数值下，塔盘数越少越有利于安装。

综合上述要求，塔盘高度取100～200mm较为合适。塔径大时取大值，反之亦然。

如图5所示，51和52为相邻的两盘圆盘状环弧规整填料，在填料装塔时，51和52可按30°～90°错开放置。

环弧规整填料的特征参数的选择与环弧规整塔填料的几何尺寸密切相关，而几何尺寸以峰高R、半圆形凹凸环宽度A、筋板e等影响最大。一般说来，峰高小、环数多、环间距小则计算出的比表面积大，因而其传质效率就高，但压降可能较峰高大的填料大。选择峰高按等比数列来选取（公比为1.25）。环弧规整填料的各实施例特征参数如下表所示：

峰高(规格) 板厚比表面积空隙率水力半径堆积重度

R δ a ε rH (Kg/m3)

(mm) (mm) (m2/m3) (%) (mm)

5 0.15 530 96.0 3.6 312

6 0.15 480 96.4 4.0 281

8 0.20 350 96.5 5.5 273

10 0.20 280 97.2 6.9 220

12.5 0.20 235 97.6 8.3 187

15 0.25 185 97.7 10.6 180

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、在散堆填料规整化的思想指导下设计出来，它克服了背景技术轧制波纹，加工复杂的缺点，而保留了类似波纹，同样起到起伏不平的外形效果的特点，但加工简单、制作成本下降。

2、本实用新型的结构独特，使其具有比表面积大、空隙率大、压降低和流体在塔盘上分布均匀且再分布性能好的特点。

试制出该环弧规整塔填料后，用传感器自动测量填料流体力学和传质数据、计算机采集和记录数据的试验塔中测定出环弧填料的性能后，发现在每米填料与波纹填料具有相同的理论塔板数的前提下，流体阻力即压降要减少10～30%。

3、填料装塔时，相邻的两盘圆盘状环弧规整塔填料错开放置，使填料盘内的截面积和塔盘交界面的截面积大、小不同，气液两相流经过引起速度变化、加速气、液膜的湍动，使传质效果得以提高。

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环弧规整塔填料

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