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塔器填料,不僅認識,更要會選
瀏覽次數:2079發布日期:2016-03-31

 

填料的類型

        填料作為填料塔的核心內件,與其他內件共同決定了填料塔的性能。因此,設計填料塔時,首先就要選擇填料,要想選好填料,就得先了解不同填料的性能。

       填料按裝填方法一般分為散裝填料和規整填料兩大類。

散裝填料

        散裝填料是指安裝以亂堆為主的填料,這種填料是具有一定外形結構的顆粒體,故又稱顆粒填料。根據形狀,可分為環形,鞍形,環鞍形。

 

        以下是zui常用的幾種散裝填料:

1

拉西環  

 

       1914年、拉西環填料誕生、是填料塔的新紀元。拉西環填料作為zui早提出的工業填料,其結構為外徑與高度相等的圓環,可用陶瓷,塑料,金屬等材質制造。

        其缺點是氣液分布較差,傳質效率低,阻力大,通量小,目前工業中已經很少應用。

 

2

鮑爾環  

 

       1948年、在德國首先出現。鮑爾環填料是在拉西環的基礎上改進而得。其結構為在拉西環的側壁上開出兩排長方形的窗孔,大大提高了環內空間及環內表面的利用率??梢杂锰沾?,金屬,塑料等材質制造。

        優點是與拉西環相比,其通量可增加50%以上,傳質效率提高30%左右。鮑爾環的氣流阻力小,液體分布均勻,是目前應用較廣泛的填料之一。 

 

3

階梯環  

 

        階梯環填料又是對鮑爾環填料的改進,與鮑爾環相比,階梯環高度減少了一般,并在一端增加了一個錐形翻遍。這樣由于高徑比的減少,使得氣體通過填料的阻力降低。

        同時由于錐形翻邊能增加填料的機械強度,同時使得填料之間由西安接觸變成點接觸為主,增加了填料間的空隙,有利于傳質效率的提高。目前是所使用的環形填料中*良的一種。

 

4

弧鞍填料  

 

        它屬于鞍形填料的一種,其形狀如同馬鞍,一般采用瓷質材料制成。其特點是表面全部敞開,不分內外,液體在表面兩側均勻流動,表面的利用率高,流到呈弧形,阻力小。

        但是缺點是容易發生套疊,致使一部分填料表面重合,傳質效率降低,同時本身強度較差,容易破碎,工業生產中應用并不多。

 

5

矩鞍填料  

 

        矩鞍填料是將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面,且兩面大小不等。這樣的好處是在堆積時不會發生套疊,液體分布較均勻。其材質一般也用瓷質材料,性能要優于拉西環,目前國內絕大多數應用瓷質拉西環的場合,均已被瓷矩鞍填料所取代。

 

6

環矩鞍填料(國外稱為Intalox)

 

        它是1978年美國NorTon公司推出的, 兼顧環形和鞍形結構特點而設計出的一種新型填料,該填料一般由金屬制成,故又稱金屬環鞍填料。

        環鞍形填料將環形填料和鞍形填料的優點集于一體,其綜合性能優于鮑爾環的階梯環,是工業應用的一種金屬散裝填料。

 

規整填料

        規整填料是一種在塔內按均勻幾何圖形排布,整齊堆砌的填料。由于具有比表面積大、壓降小、流體分均勻、傳質傳熱效率高等優點,因此得到了廣泛的應用。

        根據幾何結構可以分為格柵填料,波紋填料,脈沖填料等。工業上應用的規整填料絕大部分為波紋填料。zui早開發的是金屬規整填料,以后相繼開發的有塑料規整填料、陶瓷規整填料和碳纖維規整填料。

         金屬規整填料有孔板波紋填料、絲網波紋填料、刺孔板波紋填料、絲網波紋填料及環形波紋填料。

 

1

孔板波紋填料  

 

        孔板波紋填料是在金屬薄板表面孔,大波紋zui后組裝而成的規整填料,具有阻力小,氣液分布均勻,效率高,通量大、放大效應不明顯等特點,應用于負壓、常壓和加壓操作。

 

2

絲網波紋填料  

 

 

        絲網波紋填料是規整填料發展的一個重要里程碑,這種填料由壓成波紋的絲網片排列而成, 波紋片傾角30°或50°,相鄰兩波紋片方向相反,在塔內填裝時,上下兩人盤填料交錯90°疊放。 具有、壓降低和通量大的優點,產品有BX、CY型,常用于難分離和熱敏性物系的真空精餾, 常壓精餾和吸引過程。盡管其造價高,但因性能優良仍然得到了廣泛的應用。

 

3

刺孔板波紋填料  

 

        刺孔波紋填料是斜金屬薄板先碾壓出密度很高的小刺孔再壓成波紋板片組裝而成的規整填料,由于表面特殊等刺孔結構,提高了填料等潤滑性能,并能保持金屬絲網波紋填料等性能。

 

        波紋填料的優點就是結構緊湊,阻力小,傳質效率高,處理能力大,比表面積大。

        但是缺點是不適用與處理粘度大,易聚合或者有懸浮物的物料,且裝卸,清理困難,造價高。

填料的選擇

        填料的選擇包括確定填料的種類,規格及材質等。所選用的材料既要滿足生產工藝要求,又要使設備的投資和操作費用較低。因此選擇合適的填料至關重要。

 

*步:選擇填料種類

      

        填料種類的選擇需要考慮工藝分離的要求,通常從以下幾個方面去考慮。

 

1

傳質效率  

        傳質效率即分離效率,它有兩種表示方法:一種是以理論級進行計算的表示方法,以每個理論級當量的填料層高度表示,即HETP值;另一種是以傳質速率進行計算的表示方法,以每個傳質單元想當的填料層高度表示,即HTU值。在滿足工藝的前提下,應選用傳質效率高,即HETU(或HTU)值低的填料。對于常用的工業填料,HETU(或HTU)值可以由相關手冊或者文獻中查到,也可以通過一些經驗公式來估算。

 

2

通量  

        在相同的液體負荷下,填料的泛點氣速愈高或氣相動能因子愈大,則通量愈大,塔的處理能力也就越大。因此,在選擇填料的種類時,在保證具有較高傳質效率的前提下,應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料。對于大多數常用填料,其泛點氣速或氣相動能因子可由相關手冊或文獻中查到,也可以通過一些經驗公式來估算。

 

 

3

填料層的壓降

        填料層的壓降是填料的主要應用性能,填料層的壓降越低,動力消耗越低,操作費用越少。比較填料的壓降有兩種方法,一是比較填料層單位高度的壓降ΔP/Z;另一種是比較填料層單位傳質效率的比壓降ΔP/NT。填料層的壓降可用經驗公式計算,亦可從有關圖表中查出。

 

4

填料的操作性能  

        填料的操作性能主要是指操作彈性、扛污堵性及扛熱敏性等。所選填料應具有較大的操作彈性,以保證塔內氣液負荷發生波動時維持穩定操作。同時還應具有一定的抗污堵,抗熱敏能力,以適應物料的變化及塔內溫度的變化。

 

此外,所選的填料要便于安裝、拆卸和檢修。

 

第二步,填料規格的選擇

 

       通常,散裝填料和規整填料的規格表示方法不同,選擇的方法亦不盡相同,下面我們逐一進行介紹。

 

1

散裝填料規格的選擇 

        散裝填料規格通常是指填料的公稱直徑。工業塔常用的散裝填料主要有DN16,DN25,DN38,DN50,DN76等幾種規格。同類填料,吃寸越小,分離率越高,但阻力增加,通量減少,填料費用也會增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑的塔中,又會產生液體分布不均及嚴重的壁流,使塔的分離效率降低。因此對于塔徑和填料尺寸的比值要有一定的規定。

 

 

2

規整填料規格的選擇 

        工業常用的規整填料的型號和規格的表示方法很多,國內習慣用比表面積表示,主要有125,150,250,350,500,700等幾種規格,同種類型的規整填料,其比表面積越大,傳質效率越高,但阻力增加,通量減小,填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求,通量要求,場地條件,物料性質及設備投資、操作費用等方面綜合去考慮。

 

第三步,填料材質的選擇

 

工業上,填料的材質分為陶瓷,金屬,塑料三大類。

 

1

陶瓷填料  

  

        陶瓷填料具有良好的耐腐蝕性和耐熱性,一般能耐除氫氟酸以外的常見的各種有機酸,無機酸的腐蝕,對強堿介質,可以選用耐堿配方制造的耐堿陶瓷填料。

其質脆,易碎,不宜在高沖擊強度下使用。陶瓷填料的價格便宜,具有很好的表面潤濕性能,工業上,主要用于氣體吸收,氣體洗滌,液體萃取等過程。

 

2

金屬填料  

 

       金屬填料可以由多種材質制成,金屬材質的選擇主要是根據物系的腐蝕性和金屬材質的耐腐蝕性來綜合考慮的。碳鋼填料造價低,具有良好的表面潤濕性能,對于無腐蝕或低腐蝕性的物性應優先予以使用。不銹鋼填料耐腐蝕性強,一般能耐除Cl- 以外的常見物系的腐蝕,但是造價較高;鈦材,特種合金鋼等材質制成的填料造價*,一般只在某些腐蝕性*的物系下使用。工業上主要還是以金屬填料為主。

 

3

塑料填料  

 

        塑料填料的材質主要包括聚丙烯(PP),聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等,國內一般對采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好,可耐一般的無機酸,堿,有機溶劑的腐蝕。其耐溫性也良好,可長期在100℃的條件下使用。聚丙烯填料在低溫時具有冷脆性,在低于0℃的條件下使用要慎重,可選用耐低溫性能良好的聚氯乙烯填料。

        塑料填料具有質量輕,價廉,耐沖擊,不易破碎等優點,多用于吸收,解吸,萃取,除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差,在,某些特殊場合需要對其表面進行處理,以提高表面潤濕性能。

 

小結

       填料塔中填料的選取至關重要,一座塔填料塔可以選用同類型,同規格的填料,也可以選用同類型,不同規格的的填料;有的塔段可以選用規整填料,而有的塔段又可以用散裝填料。設計選用時,應靈活掌握,根據技術經濟統一的原則來選擇塔料的規格。

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