专利名称：变向孔板波纹填料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型规整材料，属于传质分离设备领域。
背景技术：
填料塔是一种重要的传质分离设备，广泛用于化工、炼油、石油化工、医药等领域中的蒸馏、吸收、汽提等传质分离过程。填料的结构和性能对填料塔的处理能力、产品质量及技术经济指标具有重要影响。塔填料可分为散堆填料(亦称颗粒填料)和规整填料两大类，本实用新型属于规整填料。
规整填料的种类很多，大多属于波纹型填料。其材质有金属、陶瓷或塑料。金属材质有金属簿板、金属网板或金属丝网等。其中用量较广且具有代表性的为孔板波纹填料。孔板波纹填料由瑞士苏乐寿公司于1977年首创，称为Mellapak，此后各国纷纷推出各自的孔板波纹型填料，基本结构相似，局部略有不同。孔板波纹填料由若干垂直排列的波纹片组成，波纹片上冲有相互平行的波纹，波纹与垂直方向成45°或30°角，波纹的顶角约为90°，波纹片上开有若干Ф4或Ф5的小孔。相邻两波纹片的流道互为90°。在用法兰连接的直径较小的塔内，波纹填料做成若干圆盘，直径略小于塔径。对直径较大的塔，每盘填料分成数块，通过入孔放入塔内，在塔内拼装。上下两盘填料的波纹片互成90°安装，使流体在塔内充分混合。
但是，由于孔板波纹填料的波纹片上的波纹相互平行，且呈一个方向，造成流体的通道对着塔壁，容易使液体沿塔壁流下，形成所谓“壁流效应”。“壁流效应”造成部分液体与气体接触不充分，从而减少传质效率；并使汽液两相在塔截面上分布不均匀，从而增大了压降和减少了塔的处理能力。
发明内容
针对孔板波纹填料的上述缺点，我们开发了变向孔板波纹填料，以减少“壁流效应”，使汽液在塔截面上分布更趋均匀，从而提高传质效率、减小压降、增大处理能力。
本实用新型是通过以下技术方案实现的。所述的变向孔板波纹填料在波纹片上的处理及峰高、波距、比表面积、倾斜角等几何参数，与相应规格的孔板波纹填料基本相同，波纹片在填料盘内的组装及填料盘在塔内的组装方法，也与一般的孔板波纹填料相同。但本实用新型在波纹片上进行了改进，使波纹片上的波纹发生一次或一次以上的方向变化。借助波纹方向的变化，可减少直接面向塔壁的流道，并能使沿塔壁下流的液体发引至塔内，以减少“壁流效应”；借助波纹方向的变化，有利于汽液均匀分布；并且，在流道拐弯处，沿流道上升的气体与沿流道下行的液体在此均发生方向的变化，强化了汽液接触，有利于传质效率的提高。
实践中，也可将金属簿板、金属网板或金属丝网材质波纹填料的波纹片用以上方式改进，使其波纹发生一次或一次以上的方向变化。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是可减少压降，增大处理能力，并明显改善传质效率，具有重要的实用价值。
图1是变向孔板波纹型填料的示意图，图1-a为正视图，图1-b为A-A剖视图。图中1为波纹片；2为波峰，h为峰高；3为小孔；H为盘高；2B为波距；S为波峰的边长；a为波纹顶角；β为波峰与垂直轴线的夹角，γ为波纹方向变化的折角。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图中波纹片1厚度为0.1～1mm；波峰2的峰高h＝4～25mm；小孔3的孔径为Ф4～Ф8；盘高H根据塔径的大小而不同，通常为H＝50～300mm；波距2B＝7～45mm；波峰的边长S＝5～35mm；波纹顶角a约为90°；波峰与垂直轴线的夹角β通常为45°或30°，比表面积为100～700m2/m3，空隙率为0.90～0.99。波纹片上的波纹发生方向变化后，波纹方向变化的折角γ为80°～130°。图1所示为波纹发生一次方向改变的示意图，如果波纹发生一次以上的方向改变，其结构形式可由此类推。
本实用新型变向孔板波纹填料，在实验室有机玻璃塔内进行了流体力学和传质性能的实验研究，并与相同几何参数的普通波纹孔板填料进行了实验比较。实验结果表明，本实用新型具有如下显著优点1、变向孔板波纹填料“壁流效应”明显减小，有利于提高传质效率。
2、本实用新型有利于气体和液体的均匀分布，因而压降减小，泛点气速提高，表明该填料具有较高的处理能力。
3、在该填料汽液流道的拐弯处，气液接触激烈，促进相际表面更新，有利于传质效率的提高。
4、经过对250型变向孔板波纹填料与250型普通孔板波纹填料(两者的几何参数相同)的实验比较，本实用新型的压降减少了约20％，泛点气速提高约为20％，传质效率提高了10％～20％。
以下是一组250型变向孔板波纹填料与250型普通孔板波纹填料(两者的几何参数相同)的实验比较数据(注250K为250型变向孔板波纹填料，250Y为250型普通孔板波纹填料；L为喷淋密度，单位m2/m3.h，F为动能因子，单位是m/s.(kg/m3)12,]]>W泛为泛汽速度，单位m/s；HETP为理论板当量高度，单位m；ΔP为压降，单位Pa/m)。
表一压降比较(空气-水系统，L＝20m2/m3.h)
表二液泛汽速比较(空气-水系统)
表三传质效率比较(空气-水-CO2系统，L＝10m2/m3.h)
权利要求1.一种变向孔板波纹填料，其特征在于，所述的波纹填料，其波纹片的波纹发生一次或一次以上的方向变化，波纹方向变化的折角γ为80°～130°。
2.如权利要求1所述的变向孔板波纹填料，其特征在于，厚度为0.1～1mm，波峰的峰高为4～25mm，孔径为Ф4～Ф8，盘高根据塔径的大小而不同，通常为50～300mm，波距为7～45mm，波峰的边长为5～35mm，波纹顶角约为90°，波峰与垂直轴线的夹角通常为45°或30°。比表面积为100～700m2/m3，空隙率为0.90～0.99。
专利摘要本实用新型通过使孔板波纹填料的波纹片具有方向变化而设计出一种新的变向孔板波纹填料。本实用新型明显地减少了“壁流效应”，有利于汽液分布，从而减少了压降，增加了处理能力，提高了传质效率。与目前广泛应用的普通孔板波纹填料相比，其操作性能明显改善，具有良好的应用前景。
文档编号B01J19/32GK2657764SQ0323246
公开日2004年11月24日 申请日期2003年6月23日 优先权日2003年6月23日
发明者李玉安, 赵培, 张杰旭, 路秀林 申请人:华东理工大学