本实用新型属于塔内件领域，尤其是涉及一种新型填料。
背景技术：
填料塔在现代化工生产中具有巨大的作用，被广泛应用在精馏、吸收、萃取等多种操作单元中。按填料类型分类，填料塔可分为散堆填料塔和规整填料塔。目前两种填料塔在不同领域均有着广泛的应用。
目前市场上的散堆填料包括金属、陶瓷和塑料三种材质。散堆填料在装填时一般是直接堆积在塔内，堆积高度往往达到几米至十几米。这样的装填方式一方面会导致散堆填料在塔内的堆积密度和堆积方向有很大的随机性，填料表现出来的传质效率不稳定。另一方面会导致下层散堆填料承重过大，出现下层填料被挤压变形、破裂的情况，破碎后的填料颗粒会被物料冲击至管道、换热器、泵等设备中，容易导致设备、尤其是泵类动设备的损坏。同时，由于塔内各处填料受力大小的不同，会出现下层散堆填料堆积密度大，上层填料堆积密度小的情况，导致下层填料压降增大，容易出现液泛，上层填料在经过物料润湿和冲击后，容易在局部出现断层，影响汽膜和液膜的形成，进而影响塔设备的传质效率和稳定运行。
专利申请cn201510647364.3中提到的将高通量散堆填料堆积在低通量散堆填料下方目的也是为了降低下层散堆填料压降。但该方案会导致在大通量填料与小通量填料交会处压降偏大，并没有减少下层填料受上层填料挤压导致堆积密度增大的情况，所以没有解决根本问题。另外，两种填料混合使用后会导致在设备检修拆卸填料时两种填料混合在一起，难以分离的情况。因此，如何解决散堆填料在工业化应用时出现的变形和破裂，保证塔设备稳定运行及如何使散堆填料的传质效率得到稳定发挥已成为亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种新型填料，以解决上述散堆填料在工业化应用中出现的挤压变形、破裂造成设备损坏和散堆填料塔运行不稳定，传质效率不稳定的技术问题。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种新型填料，包括填料框和散堆填料；所述填料框为横截面为圆形的筒状结构，包括侧围板和设于所述侧围板顶部的限定板及设于所述侧围板底部的支撑板，所述限定板和所述支撑板上均设有网孔，所述限定板的上端面和所述支撑板的下端面上设有相互匹配的承插式结构；所述散堆填料设于所述填料框的内腔，所述散堆填料的直径大于所述网孔的直径。
所述新型填料的限定板和支撑板上设有相互匹配的承插式结构，即所述新型填料在安装时可通过由上到下层层承插的方式实现多个新型填料的叠放，填料框起到了支撑和盛放散堆填料的作用。填料框和散堆填料的材质可以为金属、陶瓷或塑料。
进一步的，所述支撑板包括支撑骨架及设于所述支撑骨架上的圆形多孔板，所述支撑骨架的下端面设有插入结构；所述限定板包括限定骨架及设于所述限定骨架上的圆形丝网板，所述限定骨架的上端面设有承接结构；所述插入结构与所述承接结构可匹配插接。
进一步的，所述支撑骨架和所述限定骨架均包括环形的支撑圈和设于所述支撑圈内的多个加强肋。
进一步的，所述插入结构为沿所述支撑骨架的形状设置的板材；所述承接结构沿所述限定骨架的形状设置，所述承接结构上设有与所述插入结构匹配的承接槽。通过插入结构插入到承接槽内的方式实现填料的层层叠加。
进一步的，所述插入结构和所述承接结构的高度为0.01m～0.5m，优选为0.01m～0.3m。即相邻承插叠放的填料之间留有0.01m～0.5m，优选为0.01m～0.3m的空隙。
进一步的，所述圆形多孔板的开孔率为5％～50％，优选为15％～35％；所述丝网板的丝网目数为1目～40目，优选1目～20目。
进一步的，所述填料框的高度为50mm～500mm，优选100mm～300mm。
进一步的，所述侧围板的外侧壁设有向外延伸的防壁流结构，所述防壁流结构为沿所述侧围板外侧壁周向设置的多个倾斜向外的矩形片。
进一步的，所述散堆填料为拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍形环、θ环、螺旋线圈中的一种或多种，所述散堆填料直径为1mm～100mm，优选4mm～80mm。
进一步的，所述填料框为一体式或拼接式；所述拼接式的填料框包括多个拼接模块，多个所述拼接模块在水平方向上可拼接成横截面为圆形的筒状结构的填料框。即拼接式实质上是一体式在竖直方向上被分隔成多个拼接模块，以方便应用在直径500mm以上的大塔内，而一体式直接是一个完整的圆筒状结构更方便应用于直径500mm以下的小塔内。所述的拼接式的填料框的各个拼接模块内设置有同类型或不同类型的散堆填料。各个拼接模块在安装时可拼接成一个完整的填料框，各个拼接模块内可放不同类型的填料。
相对于现有技术，本实用新型所述的新型填料具有以下优势：
(1)本实用新型所述的新型填料通过设置填料框，在填料框中设置散堆填料，在将多个所述填料通过设于支撑板和限定板上的承插结构层层承插叠放的方式实现散堆填料在塔内的装填，散堆填料被填料框保护起来，避免了下层散堆填料被上层散堆填料挤压变形、破裂而出现损坏设备的情况，也能够解决散堆填料被物料冲击而在局部出现断层，影响传质效率的问题。
(2)本实用新型所述的新型填料，通过承插的方式在塔内进行装填，在工业化应用时实现了模块化，便于安装和拆卸。
(3)本实用新型所述的新型填料使用时是层层叠放的方式，每个新型填料都有自己起到支撑和盛放散堆填料的填料框，使散堆填料的堆积密度固定，不会出现下层填料堆积密度偏大，导致各段填料压降不同的情况。实现了散堆填料在工业化装置中的连续化，稳定化应用。
(4)本实用新型所述的新型填料在使用时，相邻的填料之间留有足够的空隙，有助于促进气液交换。防止上层填料的支撑板和下层填料的限定板直接接触而使局部气液通道变小，出现局部液泛的情况。
(5)本实用新型所述的新型填料可以为拼接式，每个拼接模块内可以填装与其他拼接模块不同型号的散堆填料，再将各个拼接模块安装拼接为一个完整的圆筒状结构，从而实现在同一盘填料的不同位置装填不同型号的散堆填料，实现了根据实际需要调整物料的径向分布的功能，进一步提高传质效率。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例1所述的新型填料的剖面结构示意图；
图2为本实用新型实施例1所述的支撑板的结构示意图；
图3为本实用新型实施例1所述的限定板的结构示意图；
图4为本实用新型实施例2所述的拼接式的填料框的结构示意图；
图5为本实用新型实施例3所述的拼接式的填料框的结构示意图。
附图标记说明：
1-填料框；2-侧围板；3-限定板；4-支撑板；5-支撑骨架；6-圆形多孔板；7-插入结构；8-限定骨架；9-圆形丝网板；10-承接结构；11-防壁流结构；12-拼接模块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
实施例1
本实施例是采用304不锈钢制成的直径300mm的一体式的新型填料。
如图1所示，一种新型填料，包括填料框1和散堆填料(散堆填料未画出)；填料框1为横截面为圆形的筒状结构，包括侧围板2和设于侧围板2顶部的限定板3及设于侧围板2底部的支撑板4；其中，侧围板2的外侧壁设有向外延伸的防壁流结构11，防壁流结构11为沿侧围板2外侧壁周向设置的多个倾斜向外的矩形片；限定板3和支撑板4上均设有网孔，限定板3的上端面和支撑板4的下端面上设有相互匹配的承插式结构；散堆填料装填于填料框1的内腔，散堆填料为金属16#鲍尔环，散堆填料的直径大于网孔的直径；
如图2所示，支撑板4包括支撑骨架5及设于支撑骨架5上的圆形多孔板6；支撑骨架5的下端面设有插入结构7，插入结构7采用厚度2mm的不锈钢片加工成图2中所示形状，再与支撑骨架5焊接而成；圆形多孔板6的开孔率为25％；
如图3所示，限定板3包括限定骨架8及设于限定骨架8上的圆形丝网板9；限定骨架8的上端面设有承接结构10，承接结构10沿限定骨架8的形状设置，承接结构10上设有与插入结构7匹配的承接槽，承接结构10与插入结构7配套加工，以使承接结构10能够与上层的填料的插入结构7完美插接；圆形丝网板9通过焊接的方式与限定骨架8相连，圆形丝网板9的丝网目数为20目；
其中，支撑骨架5和限定骨架8均包括环形的支撑圈和设于支撑圈内的呈十字形设置的加强肋。
本实用新型所述新型填料的限定板和支撑板上设有相互匹配的承插式结构，即新型填料在安装时可通过由上到下层层承插的方式实现多个新型填料的叠放，叠放后相邻新型填料的限定板和支撑板之间留有0.3m的空隙；填料框起到了支撑和盛放散堆填料的作用。填料框和散堆填料的材质可以为金属、陶瓷或塑料。
采用直径300mm的精馏塔，正庚烷-甲基环己烷物系在常压全回流的条件下精馏测定16#金属鲍尔环填料的理论板数，与直接将填料堆积到塔内相比，采用本实用新型所述新型填料后每米高度理论板数升高15％～20％。
实施例2
在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，本实施例是采用304不锈钢制成的直径1200mm的具有拼接式的填料框1的新型填料，如图4所示，拼接式的填料框1包括三个拼接模块12，三个拼接模块12在水平方向上可拼接成横截面为圆形的筒状结构的填料框1，各个拼接模块12内可装填同类型或不同类型的散堆填料。即本实施例中拼接式实质上是一体式在竖直方向上被分隔成三个拼接模块12，以方便应用在直径500mm以上的大塔内，保证其能够从人孔进入，便于安装。
实施例3
在实施例1的基础上，与实施例1不同的是，本实施例是采用304不锈钢制成的直径1200mm的具有拼接式的填料框1的新型填料，如图5所示，拼接式的填料框1包括三个与实施例2不同形状的拼接模块12，三个拼接模块12在水平方向上可拼接成横截面为圆形的筒状结构的填料框1，各个拼接模块12内可按照需求装填不同类型的散堆填料，可以调节物料在同一截面下的径向分布，进一步提高传质效率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种新型填料，其特征在于：包括填料框(1)和散堆填料；所述填料框(1)为横截面为圆形的筒状结构，包括侧围板(2)和设于所述侧围板(2)顶部的限定板(3)及设于所述侧围板(2)底部的支撑板(4)，所述限定板(3)和所述支撑板(4)上均设有网孔，所述限定板(3)的上端面和所述支撑板(4)的下端面上设有相互匹配的承插式结构；所述散堆填料设于所述填料框(1)的内腔，所述散堆填料的直径大于所述网孔的直径。
2.根据权利要求1所述的新型填料，其特征在于：所述支撑板(4)包括支撑骨架(5)及设于所述支撑骨架(5)上的圆形多孔板(6)，所述支撑骨架(5)的下端面设有插入结构(7)；所述限定板(3)包括限定骨架(8)及设于所述限定骨架(8)上的圆形丝网板(9)，所述限定骨架(8)的上端面设有承接结构(10)；所述插入结构(7)与所述承接结构(10)可匹配插接。
3.根据权利要求2所述的新型填料，其特征在于：所述支撑骨架(5)和所述限定骨架(8)均包括环形的支撑圈和设于所述支撑圈内的多个加强肋。
4.根据权利要求2所述的新型填料，其特征在于：所述插入结构(7)为沿所述支撑骨架(5)的形状设置的板材；所述承接结构(10)沿所述限定骨架(8)的形状设置，所述承接结构(10)上设有与所述插入结构(7)匹配的承接槽。
5.根据权利要求4所述的新型填料，其特征在于：所述插入结构(7)和所述承接结构(10)的高度为0.01m～0.5m。
6.根据权利要求5所述的新型填料，其特征在于：所述插入结构(7)和所述承接结构(10)的高度为0.01m～0.3m。
7.根据权利要求2所述的新型填料，其特征在于：所述圆形多孔板(6)的开孔率为5％～50％；所述圆形丝网板(9)的丝网目数为1目～40目。
8.根据权利要求7所述的新型填料，其特征在于：所述圆形多孔板(6)的开孔率为15％～35％；所述圆形丝网板(9)的丝网目数为1目～20目。
9.根据权利要求1所述的新型填料，其特征在于：所述填料框(1)的高度为50mm～500mm。
10.根据权利要求9所述的新型填料，其特征在于：所述填料框(1)的高度为100mm～300mm。
11.根据权利要求1所述的新型填料，其特征在于：所述侧围板(2)的外侧壁设有向外延伸的防壁流结构(11)，所述防壁流结构(11)为沿所述侧围板(2)外侧壁周向设置的多个倾斜向外的矩形片。
12.根据权利要求1所述的新型填料，其特征在于：所述散堆填料为拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍形环、θ环、螺旋线圈中的一种，所述散堆填料直径为1mm～100mm。
13.根据权利要求12所述的新型填料，其特征在于：所述散堆填料直径为4mm～80mm。
14.根据权利要求1到13任一项所述的新型填料，其特征在于：所述填料框(1)为一体式或拼接式；所述拼接式的填料框(1)包括多个拼接模块(12)，多个所述拼接模块(12)在水平方向上可拼接成横截面为圆形的筒状结构的填料框(1)；所述的拼接式的填料框(1)的各个拼接模块(12)内设置有同类型或不同类型的散堆填料。
技术总结