一種紡錘形規(guī)整填料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種紡錘形規(guī)整填料，適用于除塵及氣液兩相傳質(zhì)與反應(yīng)過程，尤其適用于煙氣及工藝尾氣除塵脫硫處理，可廣泛應(yīng)用于石油化工和環(huán)保等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]填料塔作為一種傳統(tǒng)的氣、液傳質(zhì)設(shè)備，近年來有很大發(fā)展，由于填料結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，在很多生產(chǎn)過程中填料塔已代替了傳統(tǒng)的板式塔。目前氣、液傳質(zhì)設(shè)備中的填料塔所采用的填料主要分為散堆填料和規(guī)整填料兩大類。散堆填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散堆填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。較為典型的散裝填料包括拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等。但由于散堆填料的堆積密度較大，塔設(shè)備負(fù)荷載重大，氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，易堵塞，使設(shè)備的使用周期縮短。
[0003]規(guī)整填料是按一定的幾何形狀排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。
[0004]格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場合。在工業(yè)上應(yīng)用的規(guī)整填料絕大部分為波紋填料，它是由許多波紋薄板組成的圓盤狀填料，波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種，組裝時相鄰兩波紋板反向靠疊。各盤填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤填料間交錯90°排列。波紋填料的缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價高。
[0005]脈沖填料是由帶縮頸的中空棱柱形個體，按一定方式拼裝而成的一種規(guī)整填料。脈沖填料組裝后，會形成帶縮頸的多孔棱形通道，其縱面流道交替收縮和擴(kuò)大，氣液兩相通過時產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍動。在縮頸段，氣速最高，湍動劇烈，從而強(qiáng)化傳質(zhì)。在擴(kuò)大段，氣速減到最小，實(shí)現(xiàn)兩相的分離。流道收縮、擴(kuò)大的交替重復(fù)，實(shí)現(xiàn)了“脈沖”傳質(zhì)過程。脈沖填料的特點(diǎn)是處理量大，壓降小，是真空精餾的理想填料。因其優(yōu)良的液體分布性能使放大效應(yīng)減少，故特別適用于大塔徑的場合。
[0006]專利201120285362.1公開了一種規(guī)整波紋填料，主要在規(guī)整波紋填料片相對應(yīng)的兩側(cè)邊上，分別設(shè)置有邊孔帶，邊孔帶上設(shè)置有邊孔，當(dāng)帶有邊孔帶的規(guī)整波紋填料片以傾角相反方向疊加形成盤狀填料，該盤狀填料組裝在填料精餾塔內(nèi)形成填料床層時，進(jìn)入填料精餾塔內(nèi)的氣液流體在層與層間的氣液兩相逆流流動過程中，輕質(zhì)氣體可沿邊孔直線向上運(yùn)動，重質(zhì)液體沿邊孔直線向下運(yùn)動，以此來提高氣液通量，但此結(jié)構(gòu)雖然不易堵塞，但傳質(zhì)效率下降。
[0007]專利CN1054018A公開了兩種脈沖波紋填料，一種是帶有波形脈沖單元體的脈沖波紋填料，其特點(diǎn)是:凹凸脈沖單元體連續(xù)而又相同地規(guī)則排列于波紋通道的坡面上。另一種是帶有梭形脈沖單元體的脈沖波紋填料，其特點(diǎn)是梭形脈沖凹單元體間斷地排列于波峰的棱線上，梭形脈沖凸單元體間斷地排列于波谷的棱線上。上述第一種填料在靠近填料波紋表面附近利用凹凸單元體實(shí)現(xiàn)氣液一定程度的收縮擴(kuò)張運(yùn)動，但填料的制作過程復(fù)雜，填料強(qiáng)度較差，無法消除填料層界面阻力；第二種填料與普通規(guī)整填料結(jié)構(gòu)基本相同，僅在填料峰、谷處利用局部變形產(chǎn)生氣液的局部湍動，對提高填料效率無實(shí)質(zhì)性作用。
[0008]因此，開發(fā)新型的規(guī)整填料結(jié)構(gòu)，解決目前規(guī)整填料在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，對于提高傳質(zhì)效率具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種紡錘形規(guī)整填料。本發(fā)明的一種紡錘形規(guī)整填料與現(xiàn)有規(guī)整填料相比，具有傳質(zhì)效率高，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、抗結(jié)垢，壓降小，傳質(zhì)反應(yīng)后氣相液沫夾帶少的特點(diǎn)，適用于氣液兩相傳質(zhì)與反應(yīng)過程，尤其適用于煙氣及工藝尾氣除塵脫硫處理，可廣泛應(yīng)用于石油化工和環(huán)保等領(lǐng)域。
[0010]本發(fā)明提供了一種紡錘形規(guī)整填料，其包括至少一層由若干并聯(lián)的、水平放置的紡錘形異形管構(gòu)成的填料區(qū)，所述的若干并聯(lián)、水平放置的紡錘形異形管構(gòu)成了多個具有收集段、喉口和分散段的平行通道。紡錘形規(guī)整填料可制成一體或分割成若干塊模塊組合使用。
[0011]本發(fā)明的紡錘形規(guī)整填料中，所述的紡錘形異形管的截面(即端面)為紡錘形，其頂部與下部均為圓弧形，中部亦為圓弧，而且其頂部圓弧的半徑要大于下部圓弧的半徑，形成“上頭大下頭小”的紡錘形。紡錘形異形管的頂部為圓弧面，將有利于氣體中含有的粉塵在濕態(tài)下，在自身重力及氣相的吹拂下，通過此滑移界面向下滑落，從而避免發(fā)生通道堵塞現(xiàn)象。
[0012]所述的紡錘形異形管的兩個端面可以封閉或不封閉。
[0013]本發(fā)明的紡錘形規(guī)整填料中，優(yōu)選在紡錘形異形管下部的兩側(cè)管壁上開設(shè)溝槽，所述的溝槽具有一定的傾角。異形管兩側(cè)管壁開設(shè)的溝槽，可以對稱分布，對稱分布的溝槽的下端可以連通，也可以不連通。而溝槽的上端起點(diǎn)最好低于下側(cè)管壁與兩邊的圓弧形管壁的相切線。
[0014]紡錘形異形管下部兩側(cè)管壁開設(shè)的溝槽，壁流液滴的流出喉口后，在氣相吹動下液滴被吹動進(jìn)入溝槽，并在溝槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)聚并，從而可以消除霧沫夾帶，實(shí)現(xiàn)氣液分離。
[0015]本發(fā)明的紡錘形異形管規(guī)整填料，由于并聯(lián)的若干異形管形成了若干具有收集段、喉口和分散段的通道。當(dāng)氣體、液體及粉塵并流進(jìn)入該填料區(qū)時，異形管的頂部為圓弧形，粉塵不易堆積。氣液兩相將首先進(jìn)入收集段(通道面積收縮)，氣體速度增加，實(shí)現(xiàn)液相分散，液相的單位比表面積增大，塵粒附著濕潤。而在經(jīng)過喉口后，氣體速度迅速下降。在此過程中，氣體中含有的大量粉塵由于氣體速度的變化，實(shí)現(xiàn)泥滴聚并，濕態(tài)粉塵將沿著界面滑落，從而實(shí)現(xiàn)除塵功能。
[0016]而高溫的氣體與噴淋液并流進(jìn)入填料區(qū)時，首先在高速氣體的氣力切割作用下，實(shí)現(xiàn)液體的分散，獲得了較大的表面積；在進(jìn)入收集段后，分散的極微液滴在高速氣體的壓迫作用下，由于水的延展性，將附著于管壁上形成液膜，實(shí)現(xiàn)了液滴的聚并和均溫過程；當(dāng)液膜通過喉口時，由于氣體速度的進(jìn)一步增加，又對液膜產(chǎn)生了強(qiáng)烈的壓迫和切割作用，液膜進(jìn)一步變薄，產(chǎn)生了二次分散作用；而當(dāng)液膜在紡錘形異形管的兩側(cè)下部的管壁上往下流動時，又被氣體擠入溝槽中，實(shí)現(xiàn)了再次聚并，并最終成連續(xù)線狀由紡錘形異形管底部滴落，從而消除了霧沫夾帶。
[0017]本發(fā)明的紡錘形規(guī)整填料，由于其結(jié)構(gòu)上具有的特點(diǎn)，特別適合于氣體，尤其是含塵氣體與液體的并流或逆流接觸傳質(zhì)過程。當(dāng)氣體與液體并流自上而下并流進(jìn)入本發(fā)明的規(guī)整填料時，可以利用氣固液三相的常規(guī)速度差來實(shí)現(xiàn)含塵氣體的除塵及與液體傳質(zhì)反應(yīng)。而且，由于紡錘形異形管所形成的通道中僅包括喉口而非喉管，使得其壓力降大幅降低。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種紡錘形規(guī)整填料具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)由若干條并聯(lián)水平放置的紡錘形異形管構(gòu)成，若干紡錘形異形管之間形成了多個平行通道，具有收集段、喉口和分散段，以氣相為連續(xù)相，液相為分散相，獲得較高的比表面積來實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)反應(yīng)過程。
[0019](2)紡錘形異形管截面的頂(上)部為圓弧形，其具有適宜的休止角，濕態(tài)粉塵通過此滑移界面在自身重力及氣相的吹拂下，易于向下滑落，因此本發(fā)明的填料不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。
[0020](3)紡錘形異形管下側(cè)管壁開有若干溝槽，一方面大幅增加了單位體積填料的表面積，提升了傳質(zhì)能力；另一方面，開設(shè)的溝槽還起到了使液滴聚并和導(dǎo)流的作用；壁流液滴流出喉口后，在氣體吹動下流入溝槽實(shí)現(xiàn)聚并，從而消除霧沫夾帶，即還實(shí)現(xiàn)了氣液分離功能。
[0021](4)本發(fā)明規(guī)整填料由“上頭大下頭小”的紡錘形異形