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CN111545159A - 一种高效传质分离散装填料结构 - Google Patents

一种高效传质分离散装填料结构 Download PDF

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CN111545159A CN202010476406.2A CN202010476406A CN111545159A CN 111545159 A CN111545159 A CN 111545159A CN 202010476406 A CN202010476406 A CN 202010476406A CN 111545159 A CN111545159 A CN 111545159A
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Abstract

本发明公开了一种高效传质分离散装填料结构，包括多层结构紧密贴合的散装填料本体，散装填料本体的环壁面具有波纹角组；散装填料本体的下部为喇叭口状；散装填料本体的内部形成截面面积相同的三个通道。本发明具有压降低、比表面积大、持液量低和空隙率大特点，在环壁面上设置波纹角组，增加扰动，减小汽相和液相传质阻力的双膜厚度，提高传质系数和分离效率，同时采用喇叭口形状开设，增加散装填料的稳定性和自然堆积的规律性，同时平均内部通道面积，保证气液流动通畅。

Description

一种高效传质分离散装填料结构
技术领域
本发明涉及化工分离过程和设备技术领域，更具体的说是涉及一种高效传质分离散装填料结构。
背景技术
在石油化工、化工制药及精细化工行业中，精馏塔器设备占分离设备中的60％以上。在精馏过程中，需要根据处理量、物性、产品纯度等要求计算精馏塔设备的尺寸，若待处理量小时，设计的精馏塔经常存在塔径较小的情况，采用塔板或规整填料作为精馏核心内件，其生产与安装难度极高，成本急剧上升，需要散装填料来解决上述问题。
但是，现有的散装填料存在压降大、通量小、传质效率低等问题，导致只能通过提高塔高来达到分离要求，往往造成精馏塔设备过高，不仅提升了制造与安装难度，同时设备的稳定性难以满足要求。
因此，提供一种压降低、比表面积大的高效传质分离散装填料结构是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高效传质分离散装填料结构，具有压降低、比表面积大、持液量低和空隙率大特点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效传质分离散装填料结构，包括多层结构紧密贴合的散装填料本体，
所述散装填料本体的环壁面具有波纹角组；
所述散装填料本体的下部为喇叭口状；
所述散装填料本体的内部形成截面面积相同的三个通道。
进一步的，所述散装填料本体由丝网或薄板卷制而成。
进一步的，所述薄板的厚度≤5mm。
进一步的，所述丝网的线材直径≤3mm，并且所述丝网的线材之间形成的交叉角度为45°-90°。
进一步的，所述波纹角组包括交替设置在所述环壁面上的多个第一波纹角和多个第二波纹角，所述第一波纹角的角度大于或小于所述第二波纹角的角度。
进一步的，所述第一波纹角和所述第二波纹角的角度均为60°-120°。
进一步的，所述散装填料本体的上部与呈喇叭口状的下部之间的面积比为1.1:3。
通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
1)在环壁面上设置波纹角组，即不同角度的波纹角，并且相互交替，增加扰动，减小汽相和液相传质阻力的双膜厚度，提高传质系数和分离效率；
2)采用喇叭口形状开设，增加散装填料的稳定性和自然堆积的规律性；
3)平均内部通道面积，保证气液流动通畅；
4)能够设计选择丝网的线材之间交叉角度以满足通量需求；
5)多层结构设计且多层结构之间通过自身韧性紧密贴合相接,不仅增大气液传质面积，同时保证散装填料强度，增加使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种高效传质分离散装填料结构的主视结构示意图；
图2附图为本发明提供的一种高效传质分离散装填料结构的俯视结构示意图。
图中：1-散装填料本体，2-波纹角组，11-通道，21-第一波纹角，22-第二波纹角。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本发明实施例公开了一种高效传质分离散装填料结构，包括多层结构紧密贴合的散装填料本体1，散装填料本体1的环壁面具有波纹角组2；散装填料本体1的下部为喇叭口状；散装填料本体1的内部形成截面面积相同的三个通道11。本发明具有压降低、比表面积大、持液量低和空隙率大特点，在环壁面上设置波纹角组2，增加扰动，减小汽相和液相传质阻力的双膜厚度，提高传质系数和分离效率，同时采用喇叭口形状开设，增加散装填料的稳定性和自然堆积的规律性，同时平均内部通道11面积，保证气液流动通畅。
具体的，散装填料本体1由丝网或薄板卷制而成。
具体的，薄板的厚度≤5mm。
具体步的，丝网的线材直径≤3mm，并且丝网的线材之间形成的交叉角度为45°-90°。
具体的，波纹角组2包括交替设置在环壁面上的多个第一波纹角21和多个第二波纹角22，第一波纹角21的角度大于或小于第二波纹角22的角度。
具体的，第一波纹角21和第二波纹角22的角度均为60°-120°。
具体的，散装填料本体1的上部与呈喇叭口状的下部之间的面积比为1.1:3。
实施案例：对实验室甲醇和水的实验设备进行散装填料替换，实验室采用塔径为50mm，填料高度为1000mm的精馏塔小试设备进行甲醇和水的分离实验。
替换前采用陶瓷拉西环作为填料时，采用质量分数为50％的甲醇和水的混合物作为进料，可在塔顶获得质量分数为90％的甲醇产品；采用相同体积的本发明散装填料(规格为2mm×2mm)进行代替同时保证进料状态相同，可在塔顶获得质量分数为94％的甲醇产品。
实验设备塔釜采用电加热的方式供热，通过仪器记录不同的电能消耗。相比陶瓷拉西环作为填料，采用本发明散装填料时，电能消耗减少了30％。
试验及工业应用表明：本发明具有压降低、比表面积大、持液量少、空隙率大的特点。目前在工业中已应用于数十座塔，包括炼油厂减压蒸馏塔、锦纶厂制氢车间、合成氨脱碳装置、化肥厂再生塔改造、醋酸生产中精馏塔和吸收塔的改造、以及炼油厂脱蜡油酚精制萃取塔改造，在这些关键之处应用后，均为企业带来巨大的经济效益。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，包括多层结构紧密贴合的散装填料本体，
所述散装填料本体的环壁面具有波纹角组；
所述散装填料本体的下部为喇叭口状；
所述散装填料本体的内部形成截面面积相同的三个通道。
2.根据权利要求1所述的一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，所述散装填料本体由丝网或薄板卷制而成。
3.根据权利要求2所述的一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，所述薄板的厚度≤5mm。
4.根据权利要求2所述的一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，所述丝网的线材直径≤3mm，并且所述丝网的线材之间形成的交叉角度为45°-90°。
5.根据权利要求1所述的一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，所述波纹角组包括交替设置在所述环壁面上的多个第一波纹角和多个第二波纹角，所述第一波纹角的角度大于或小于所述第二波纹角的角度。
6.根据权利要求5所述的一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，所述第一波纹角和所述第二波纹角的角度均为60°-120°。
7.根据权利要求1所述的一种高效传质分离散装填料结构，其特征在于，所述散装填料本体的上部与呈喇叭口状的下部之间的面积比为1.1:3。
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