TW592799B - Improved ceramic packing element - Google Patents

Description

592799 (Ο 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、 發明所屬之技術領域 本發明係有關於常被稱為 類型之填充元件。這些填料 或熱傳送過程發生於這些單 別重要之應用係使用於熱回 供與通過該反應器之熱流體 率最大化之重要因素係使該 在儘可能的小。為確保這點 動之最小之阻力。如果採用 但如果位於該塔之元件重疊 部分穿透於一第二元件之空 用途。於是，在該等元件之 起之傾向最小化也就成為十 本發明特別地有關於 (dry-pressing)過程而製成之陶 轴向上一大致相同之橫截面 件〇 先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 典規填料 ’’（random packings)之 被用來填充塔形單元，而質量 元之内。這些陶瓷元件之一特 收，就熱回收而言，有須要提 之最大之有效接觸。另一將效 塔之頂部及底部之壓力差維持 ’該等填充元件應具有對於流 開放之結構，就對此點有利， 在一起而使一填充元件之數個 間，開放之結構就只有有限之 設計上，將該等元件重疊在一 分重要了。 經由一擠製過程或一乾壓 瓷填充元件，於是具有沿著一 ，而此轴k供一對稱轴於該元 先前技術 數種這些形狀被說明於先前技術中：由非常簡單之形狀 至非常複雜之形狀。所有的這些形狀均基於大致呈圓柱形 之形狀、而這些設計之差別在於其内部結構。最簡單之結 構係一無任何内部結構之圓柱。此類型之結構常被稱為 ’’Raschig環"且已為人知有很多年了。較複雜之結構乃說明 於1^0?第455,029號及1；8?第6,007,915號之專利。具有中等複 雜程度之結構係貨車輪（wag〇n-wheel)形狀，如說明於USPP第 592799 ⑺ 發_旅明續賓 3,907,710號及第4,510,263號之專利。 人們已發現，這些形狀之維度在達成最佳表現之上係十 分重要的，這最佳表現之維度範圍亦被揭示於先前技術之 中。USP第4,5 10,263號專利揭示L:D之比例應在〇·5至5，但扣 一 出較佳比例係在0.5至2。在USP第3,907,710號專利並未揭$ 任何形態之比例，但其例子則具有1的形態比例。USP第 4,337，178號專利揭示圓柱形之陶瓷元件可用為催化劑之支 撐，但亦未揭示較佳之形態比例，而其例子則具有2· 11之形 φ 態比例。 發明内容 根據本發明之一方面，本發明提供一陶瓷填充元件。# 填充元件具有一大致呈圓柱形之結構，該結構具有沿著 方向上之一對稱軸，該對稱軸定義該元件之長度（L)，該結 構亦具有垂直於該長度之一最大維度（D)，該維度定義該元 件之直徑，其中該直徑與該長度之比例係在2 7至4 5之間。 在一實施例之中，該直徑與長度之比例係在3 〇至4·4之間。 貫施方式 本發明現在係以參照顯示於圖形之實施例之方式來說 明。這並不暗示本發明之範圍有任何限制，因為我們可瞭 解到，本發明具有許多變化，而這些變化仍包含於本發明 之基本精神之中。 陶瓷填充元件被定義為：具有一承載結構，此結構之 形狀基本上為圓柱形；我們可瞭解到，此結構亦包含如此 之”被擠爲，，之圓形之圓枝形：具有橢圓形及多邊形（至少具 (3)592799 有五邊）之橫截面。位於該承载結構内之空間可 一啕设數個 或不具有任何隔開壁，但就熱傳送之考量來說 大小就變成相當重要，於是内部結構應被 隔開壁 面積的大 • 丨一机於吁恧又考量來說，表 小就變成相當重f，於是内部結構應被提供。就 此發明而言，”隔開壁” 一詞被用來指將該圓柱形承载結構 彡圭 另 - ι4η 士 17 Txr? >\ . 之 内部部 •丨d ^ ^狂艰承载結構 分與該結構之另一内部部分相連接之結構構 &包含長達及包含直徑之結摄。 件。於是，它包含長達及包含直徑之結構 本發明之陶瓷元件可由任何合適之陶瓷材料所構成，如 天然或合成的黏土、沸石、蓳青石（C〇rdleHtes)、氧化銘、氧 化锆、氧化矽或上述材料之混合物。此配方可與黏合劑、 擠製助劑、微孔形成劑、潤滑劑或類似物相、、曰 ^邳混合，以利擠 製過程及/或產生所需之微孔或表面積。 應用和催化成分 於熱氣體流之熱 礅之熱再生器， 何可燃物質加以 Ϊ要：要能夠將 充分燃燒所須之 :經由該元件設 元件之間一或多 出氣體成分，例 傳送應用係硫酸 這些元件可被用於熱傳送及質量傳送之 所沉積之基底。這些元件特別適於用在關 回收之應用。此應用之一例子為連接於工 而此工廠之功能係將由一廢氣流而來之候 充分燃燒。就此再生器而言，有一點十分 、入之廢氣有效地加熱，以將該可燃物質 槪料成本最小化。本發明揭示如此之設計 计之最佳化而達此目的。 質量傳送之應用包含在一流體及一陶瓷 個成分之傳送，例如由一流動之氣體流移 如二氧化硫。該陶瓷元件之一重要之質量 工廠之吸收器。 g等元件之表面積之 該等元件適用於任何如此之應用 592799 (4) 肇明讒钥續買 大小在決定其效率之上係一重要之因素。 在一些違元件具有内部隔開壁（可將位於該元件之内之 空間分隔為複數個槽）的例子中，最好能提供有軸向地設置 之一孔。此孔可具有任何形狀，但為了避免對於該等隔開 璧之結構過多之干擾’可將分開一些該等槽之數個隔開壁 移去’以形成一較大之槽。 根據本發明之一較佳結構係由如此之一六角形之承載結 構所構成：每一對之對向之角由一隔開壁所連接，而每一 角之二邊由二隔開壁所構成。於是，就提供貫穿該元件之 複數個三角形之通道，而每一通道具有大致相同之維度。 具有此設計之元件顯示於圖1及2。 另一較佳之設計係具有一較大之軸向地設置之通道之元 件·、、員不於圖5。此元件乃根據圖1及2之設計，而環繞於該軸 <六個三角形通道形成該較大之軸向地設置之通道5。這些 圖y顯示具有一 κ角形之承載結構2之一填充元件1。複 數個隔開壁3將該内邵空間分隔為貫穿該元件之複數個完 全相同之三角形之通道4。該元件沿著該對稱軸之長度為 ’而該元件之垂直於該對稱軸之最大維度為"D"。在該 ^ )中，〇 : L之比例大約為4。垓對稱軸可在該結構之擠 製之方向上。 為了以實例說明D:L比例之重要性，準備了具有相同〇 值，但不同L·值之數個陶瓷元件。這些元件被放置於一管子 、内而15〇〇卩（815.6〇)之一氣體流以2〇7英叹/秒（74.8公尺 /秒）< 速度通過該管子；經由與該媒體之接觸之熱能回收 <比例被量測且以相對於該形態比例之關係而製成圖表。 592799 (5) 發明镜明續買 該等結果顯示於圖3。 接下來，就每一這三個元件而言，以熱能回收百分比相 對於氣體流速之函數亦被決定。該等結果顯示於圖4。由這 些圖形中，我們可清楚地看到，熱能回收比例之尖峰發生 於形態比例為約2.7至4.5之間，特別是在約3.0至4.4之間，而 此優點維持於所有之被測試之氣體流速。 此結果乃完全地不在預料之中，因為沒有任何先前技術 揭示這結果。而十分重要的是，貫穿該元件之每一通道能 夠回收最大比例之熱能。 此D : L比例之優點亦被發現於質量傳送之應用。 圖式簡單說明 圖1係本發明之一填充元件之一斜視圖，觀看之位置係在 該元件之下、侧方。 圖2係圖1所示之填充元件之一頂視圖。 圖3係一圖表，顯示熱回收百分比相對於該等元件之形態 比例之關係。

圖4係另一圖表，顯示熱回收百分比相對於氣體流速之關 係。 圖5係具有一較大之袖向地設置之槽之一元件之一頂視 圖。 圖式代表符號說明 1 填充·元件 2 六角形之承載結構 3 隔開壁 -10 - 592799 (6) 發_說明續買 4 三角形之通道 5 軸向地設置之通道

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Claims (1)

1. 592799 拾、申請專利範圍 1. 一種陶瓷填充元件（1)，其特徵在於：一大致呈圓柱形之 結構（2)，該結構具有沿著一方向上之一對稱軸，該對稱 . 軸定義該元件之長度（L)，該結構亦具有垂直於該長度之. 一最大維度（D)，該維度定義該元件之直徑，其中該直徑 與該長度之比例係在2.7至4.5之間。 2. 如申請專利範圍第1項之填充元件，其進一步之特徵在 φ 於：該直徑與該長度之比例係在3.0至4.4之間。 3. 如申請專利範圍第2項之填充元件，其進一步特徵在 於：該直徑與該長度之比例大約為4。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項之任一項，其進一步之特 徵在於：該圓柱形之結構包含複數個隔開壁（3)，該等隔 、 開壁定義複數個貫穿該元件之通道（4)，每一隔開壁之長 度係大約相同。 5. 如申請專利範圍第4項之填充元件，其進一步之特徵在 於：至少具有20個通道（4)。 Φ 6. 如申請專利範圍第5項之填充元件，其進一步之特徵在 於：至少具有50個通道（4)。 7. 如申請專利範圍第1項之填充元件，其進一步之特徵在 於：該圓柱形之結構具有一多邊形之橫截面，且此多 · 邊形具有至少五個邊。 8. 如申請專利範圍第7項之填充元件，其進一步之特徵在 於：該多邊之橫截面具有六個邊，其中該元件被提供 有複數個内部隔開壁（3)，該等隔開壁定義複數個貫穿該 592799 f讀專囀藤園續I 元件之完全相同之通道（4)，每一該等通道具有一三角形 之橫截面。 9. 如申請專利範圍第8項之填充元件，其進一步之特徵在 於：一較大之徑向通道（5)係由環繞於該對稱軸之隔開壁 所構之複數個通道而形成。 10. 如申請專利範圍第1項之填充元件，其進一步之特徵在 於，該陶瓷元件可由下列群組所構成：天然黏土、合成 黏土、氧化鋁、沸石、蓳青石、氧化锆、氧化矽或上述 材料之混合物。 11. 一種由一流體流中移出熱之方法，該方法之特徵在於： 使該流體流流過複數個陶瓷填充元件，該等填充元件 由該流體流吸收熱，每一該等填充元件由下列之結構所 構成· 一大致呈圓柱形之結構（2)，該結構具有沿著一方向上 之一對稱軸，該對稱軸定義該元件之長度（L)，該結構亦 具有垂直於該長度之一最大維度（D)，該維度定義該元件 之直徑，其中該直徑與該長度之比例係在2.7至4.5之間。 12. —種質量傳送之方法，其特徵在於： 使一流體流流過複數個陶瓷填充元件，該等填充元件 由該流體流吸收一或多個成分，每一該等填充元件由下 列之結構所構成： 一大致呈圓柱形之結構（2)，該結構具有沿著一方向上 之一對稱軸，該對稱軸定義該元件之長度（L)，該結構亦 具有垂直於該長度之一最大維度（D)，該維度定義該元件 592799 f·讀專囀範屬續1 之直徑，其中該直徑與該長度之比例係在2.7至4.5之間。 13.如申請專利範圍第1 2項之質量傳送方法，其進一步之特 徵在於： 該成分包括二氧化硫。