一种高效丝网扁环填料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工分离过程和设备领域，涉及一种传质与传热元件，主要是塔用高 效丝网填料。
【背景技术】
[0002] 填料塔是一种重要的传质设备，用于进行气-液、液-液两相内的传质或化学反 应。填料塔广泛地应用于化工、石油、医药、环保、食品领域的精馏、吸收、萃取、洗涤等过程。
[0003] 填料的结构和性能对填料塔的经济技术指标具有决定性的影响。填料按结构可分 为散堆型填料和规整型填料，散堆型填料是将若干具有一定几何形状的填料颗粒无规则堆 放而成。散堆型填料的几何形状对填料塔性能有很大的影响。典型的散堆型填料有拉西环、 鲍尔环、阶梯环、环等。
[0004] 传统环填料由金属丝网卷制而成，它的直径与高度相等，环填料的通量随直径的 增大而增大，效率随直径的增大而减小，由于加工过程简单、填料效率高，广泛地应用于轻 元素稳定同位素分离及实验研究。
[0005] 专利号为CN2726714Y的专利公开了一种丝网填料，该丝网填料由两层以上丝网 叠压成具有层隙结构的丝网片，由多层丝网片叠放构成多层丝网结构，同时丝网上有排列 凸起的折线式波纹棱线，有层隙与丝网孔空隙相互作用，使液体在丝网表面形成了更多的 液膜，提高了丝网的湿润程度，增加了有效传质面积，液体沿丝网层折线波纹往下流动，在 折线处流动方向发生变化，增加了液体流动的湍动程度，也提高了液膜表面更新率，从而提 高了传质分离效率。该申请实施例3中公开了一种由4层金属丝网压制成具有多层隙的丝 网片，将压制好的丝网片卷曲、截制成金属环，直径5_，长度5_。
[0006] 普通的环填料的另一个特点是：采用正方孔的编织网，编织网的目数一般为 60~100目。由于其强度受限于所用金属网的强度，直径过大则容易变形。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术中传统的环填料在随机堆放过程中，填料颗粒的朝向是随机 的，一些填料的侧面与水平面的夹角非常小，阻挡了气路，压降较大、通量较小，并且在此条 件下，气体很难正常经过填料内表面，填料内表面不能提供有效的传质面积，造成传质面积 的浪费等问题，本发明专利对环填料进行了改进，使其性能大幅度提升，使填料通量增加、 压降减小、效率增加。本发明所采用的技术方案是：一种高效丝网扁环填料，由金属丝网卷 制而成，扁环俯视图为形，侧视图为长方形，长方形的长边长度为D，短边长度为H，填料环 的高径比H/D为0. 3~0. 7 ; 优选地，料环的高径比H/D为0. 3~0. 5 ; 所述填料环所使用的金属丝网为席形编织方法； 所述填料环使用双层金属丝网卷制； 所述填料环使用的双层金属丝网是席形编织。
[0008] 本发明的有益技术效果：如此低的高径比，可使填料即使在乱堆时也能体现较大 程度的有序排列的特点；大部分填料的横截面将与水平面之间保持小的夹角，这样两相逆 流通过填料层时压力降较低、通量较大。而传统的环填料与之情况不同，传统的环填料在随 机堆放过程中，填料颗粒的朝向是随机的，一些填料的侧面与水平面的夹角非常小，阻挡了 气路，压降较大、通量较小，并且在此条件下，气体很难正常经过填料内表面，填料内表面不 能提供有效的传质面积，造成传质面积的浪费。降低环填料的高径比之后，由于填料颗粒在 随机堆放过程中在一定程度上是有序排列的，填料内表面的传质面积容易被利用，因此高 效丝网扁环填料可以有效提_传质效率。
[0009] 本发明的另外一个改进之处是选用席形金属丝网，该方法尚无人应用在散堆填料 上的，此金属丝网的结构见图4。该金属丝网的特点是液体在其表面非常容易铺展。众所周 知，液体在填料表面铺展成液膜流动是填料塔效率的保证，如此可拥有最大的传质面积。普 通的环填料采用正方孔的金属丝网，因为丝跟丝之间的距离比较远，难以发生毛细现象，填 料表面比较难形成液膜，形成的液膜比较容易脱落，造成填料效率的下降。而选用了席形金 属丝网后，丝与丝的距离非常近，有利于毛细现象的发生，只要液体接触到席形金属丝网编 制成的高效丝网扁环填料的某一部分，就会自动在整个填料环表面铺展成液膜，如此可保 证所有填料颗粒表面都能铺展成液膜。在填料塔暂停操作时，填料内滞液基本不会脱落，滞 液的浓度梯度受破坏很少，有利于恢复填料塔操作，减少平衡时间；与此对比的是正方孔的 填料表面液膜在停塔时易脱落，则需要重新进行液泛操作，对于同位素分离等物料非常昂 贵的应用场合来讲成本很高。
[0010] 为说明席形丝网比普通的正方孔更容易发生毛细现象，特将60目、200目的正方 孔丝网与65*195目的席形丝网的特性列于表1。图3、图4分别为60目正方孔丝网和65*195 目席形丝网的放大图。从表1中可见，65*195目的席形丝网的一组的三根细丝的间距最小， 仅为〇. 〇〇5mm，这远小于60目和200目的正方孔丝网的0. 250mm和0. 076mm的丝距；组与 组之间的细丝的间距为〇. 〇8mm，与200目的正方孔丝网的0. 076mm的丝距基本相当。
[0011] 65*195目的席形丝网纬向为195目，但丝的间距远小于200目正方孔丝网，其原因 是席形编织方法经线距离比较大，故纬线在上下穿插时相比经线也为200目的正方孔丝网 的应力小得多，可使用更粗的丝，且采用三根一组的设计，丝与丝之间紧密贴合，减少间距。
[0012] 由于65*195目的席形丝网的纬向细丝间距特别小，沿着纬线方向的毛细作用特 别强烈，液体与丝网接触后，极易顺着纬线（细线）方向铺展，最终铺满65*195目的席形丝 网，形成完整液膜；而60目和200目的方向孔丝网均无此现象。
[0013] 由于65*195目席形丝网使用的金属丝网重量更大，填料强度也更高；在加工时易 成型、反弹量小；储运、装填过程中变形小；可加工比普通环填料直径更大的填料颗粒。
[0014] 表1三种丝网丝间距比较
为进一步增大填料强度，以造出更大颗粒的高效丝网扁环填料，可卷制双层环填料，可 增大填料环强度。
[0015]本发明提出可制造双层高效丝网扁环填料，所用丝网可以是正方孔丝网，优选地， 选择席形编织丝网。
[0016] 综上所述，本专利中提出的高效丝网扁环填料因其独特的减小填料颗粒高径比的 设计，可减小压降、增大通量并提高效率。采用了席形丝网后，液体很容易在填料表面铺展 成液膜，有利于提高效率，并可在停塔时较长时间内保持浓度梯度，有利于减少下次开塔的 平衡时间，不需重新液泛，并一直保持高效率。填料强度比较大，不易变形，可加工较大颗粒 的填料。该发明可应用于精密真空精馏等场合，具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0017] 图1本发明的丝网扁环填料的示意图。
[0018] 图2本发明的丝网扁环填料的俯视图示意图。
[0019] 图3 60目正方孔丝网示意图 图4 65*195目席形丝网示意图 图5本发明的本发明实施例1中的丝网扁环填料效率图。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1 一种高效不锈钢丝网扁环填料，由金属丝网卷制而成，扁环俯视图为形，侧视图为长 方形，长方形的长边长度为4mm,短边长度为2. 5mm，本实施例中对比了 环填料、 环填料和本实施例即4mm*2. 5mm高效丝网扁环填料的流体力学性能与传质性能。 测试条件为高60cm、内径50mm的精馏塔，采用乙醇-正丙醇体系，具体结果如图5所示。从 图中不难发现4mm*2. 5mm高效丝网扁环填料的通量稍小于环填料，远大于 环填料；4mm*2. 5mm高效丝网扁环填料的每米理论板数与环填料基本相当，远大于 环填料。
[0021] 实施例2 一种高效丝网扁环填料，由金属丝网卷制而成，扁环俯视图为形，侧视图为 长方形，长方形的长边长度为l〇mm，短边长度为7mm，即填料环直径D为10mm,高H为7mm。
[0022] 实施例3 一种高效不锈钢丝网扁环填料，由金属丝网卷制而成，扁环俯视图为形，l〇mm*3mm，侧 视图为长方形，长方形的长边长度为l〇mm，短边长度为3mm，即填料环直径D为10mm，高H为 3mm 〇
[0023] 表2中列出其他实施例的相关数据：
【主权项】
1. 一种高效丝网扁环填料，由金属丝网卷制而成，其特征在于扁环俯视图为形，侧视图 为长方形，长方形的长边长度为D，短边长度为H，填料环的高径比H/D为0. 3~0. 7。2. 根据权利要求1所述的高效丝网扁环填料，其特征在于扁环填料的高径比H/D为 0. 3 ~0. 5。3. 根据权利要求1或2所述的高效丝网扁环填料，其特征在于扁环填料所使用的金属 丝网为正方形丝网或采用席形编织方法编织而成。4. 根据权利要求3所述的高效丝网扁环填料，其特征在于扁环填料使用双层金属丝网 卷制。
【专利摘要】本发明公开了一种高效丝网扁环填料，由金属丝网卷制而成，扁环俯视图为形，侧视图为长方形，长方形的长边长度为D，短边长度为H，填料环的高径比H/D为0.3～0.7。该填料具有传质性能优异、处理量大、压降小等优点，可广泛应用于科学研究与小型精密分离用的填料塔中。
【IPC分类】B01D3/14, B01J19/30
【公开号】CN104907033
【申请号】CN201410093364
【发明人】高云虎, 费维扬, 徐志红, 金志明
【申请人】江苏华益科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月14日