填料在工業運用中的型別及特點

2021-08-04 11:37:39 字數 5868 閱讀 8476

1樓:

填料的作用是為氣、液兩相提供充分的接觸面,併為提高其湍動程度(主要是氣相)創造條件,以利於傳質(包括傳熱)。它們應能使氣、液接觸面大、傳質係數高,同時通量大而阻力小,所以要求填料層空隙率高、比表面積大、表面溼潤效能好,並在結構上還要有利於兩相密切接觸,促進喘流。製造材料又要對所處理的物料有耐腐蝕性,並具有一定的機械強度,使填料層底部不致因受壓而碎裂、變形常用的塔填料可分為兩大類:

散裝填料與規整填料。

a.散裝填料

散裝填料有中空的環形填料,表面敞開的鞍形填料等。常用的構造材料包括陶瓷、金屬、玻璃、石墨等。幾種主要散裝填料的特點如下。

(1)拉西環拉西環為高與直徑相等的圓環,常用的直徑為25~75mm(亦有小至6mm,大至150mm的,但少用),陶瓷環壁厚2.5~9.5mm,金屬環壁厚0.

8~1.6mm。填料多亂堆在塔內,直徑大的亦可整砌,以降低阻力及減少液體流向塔壁的趨勢。

拉西環結構簡單,但與其他填料相比,氣體通過能力低,阻力也大,液體到達環內部比較困難,因而溼潤不易充分,傳質效果差,故近年來使用較少。

在拉西環內部空間的直徑位置上加一隔板,即成為列辛環;環內加螺旋形隔板則成為螺旋環。隔板有提高填料能力與增大表面的作用。

(2)弧鞍

弧鞍又稱貝爾鞍(berl saddle),是出現較早的鞍形填料,形如馬鞍,大小自25mm至50mm的較常用。弧鞍的表面不分內外,全部敞開,流體在兩側表面分佈同樣均勻。它的另一特點是堆放在塔內時,對塔壁側壓力比環形填料小。

但由於兩側表面構形相同,堆放時填料容易疊合,因而減少暴露的表面,最近已漸為構形改善了的矩鞍填料所代替。弧鞍填料多用陶瓷製造。

(3)矩鞍

矩鞍兩側表面不能疊合,且較耐壓力,構形簡單,加工比弧鞍方便,多用陶瓷製造。在以陶瓷為材料的填料中,此種填料的水力效能與傳質效能都比較優越。

以上各種散裝填料的壁上不開孔或槽,多用陶瓷製成。此外,又有在壁上開孔或槽的,多用金屬或塑料製成。後者的效能比前者的提高很多,因此被稱為“高效”填料。常見的散裝開孔填料有下列幾種

(4)鮑爾環(pall ring)

鮑爾環的構造,相當於在金屬拉西環的壁面上開一排或兩排正方形或長方形孔,開孔時只斷開四條邊中的三條邊,另一邊保留,使原來的金屬材料片呈舌狀彎入環內,這些舌片在環內幾乎對接起來。填料的空隙率與比表面並未因而增加。但堆成層後氣、液流動通暢,有利於氣、液流動通暢,有利於氣、液進入環內。

因此,鮑爾環比拉西環氣體通過能力與體積傳質係數都有顯著提高,阻力也減少。鮑爾環還可用塑料製造。

(5)階梯環(cascade miniring)

階梯環是一端有喇叭口的開孔環形填料,環高與直徑之比略小於1,環內有筋,起加固與增大接觸面的作用,喇叭口能防止填料凍死靠緊,使空隙率提高,並使表面更易暴露。製造材料多為金屬或塑料。

(6)金屬鞍環

用金屬作的矩鞍,並在鞍的背部衝出兩條狹帶,彎成環形筋,筋上又衝出四個小爪彎入環內。它在構形上是鞍與環的結合,又兼有鞍形填料液體分佈均勻和開孔環形填料氣體通量大、阻力小的優點,故稱鞍環為環矩鞍。

b.規整填料

規整填料不同散裝填料,在於它具有成塊的規整結構,可在塔內逐層疊放。最早出現的規整填料是由機木板條排列成的柵板,後來也有用金屬條或塑料板條做的。柵板填料氣流阻力小,傳質效果卻比較差,現已不大用於氣液傳質裝置,但在涼水塔中仍有使用。

20世紀60年代以後開發出來的絲網波紋填料和板波紋填料,是目前使用比較廣泛的規整填料。現將它們的構形和特點分述如下:

(1)絲網波紋填料

將金屬絲網切成寬50~100mm的矩形條,並壓出波紋,波紋與長邊的斜角為30°,45°或60°,網條上打出小孔以利氣體穿過。然後將若干網條並排成較塔內截面略小的一圓盤,盤高與條寬相等,許多盤在塔內疊成所需的高度。若塔徑大,則將一盤分成幾份,安裝時再併合。

一盤之內,左右相鄰兩盤的網條又互成90°交叉。

這種結構的優點是:

1)各片排列整齊而峰谷之間空隙大,氣流阻力小;

2)波紋間通道的方向頻繁改變,氣流滑動加劇

3)片與片之間以及盤與盤之間網條交錯,促使液體不斷再分佈;

4)絲網細密,液體可在網面形成穩定薄膜,即使液體噴淋密度小,也易於達到完全潤溼。

上述特點使這種填料層的通量大,在大直徑塔內使用也沒有液體分佈不勻及填料表面潤溼不良的缺點。

絲網波紋填料的缺點:

1)造價高;

2)裝砌要求高,塔身安裝的垂直度要求嚴格,盤與塔壁間的縫隙要堵實;

3)填料內部通道狹窄,易被堵塞且不易清洗。然而,由於其傳質效率很高且阻力很小,在精密精餾和真空精餾中使用很合適。開始時,多用於直徑比較小的塔,現可用於直徑達幾米的塔,使用領域也不再侷限於蒸餾。

(2)板波填料

為了克服絲網波紋填料**高及安裝要求高的缺點,將絲網條改為板條,填料的構形相同,構造材料除金屬外,還可用塑料。板波填料的傳質效能雖低於絲網波紋填料,但仍屬高效填料之列。

2樓:江郎刀客

填料按材質可分為:陶瓷填料、金屬填料和塑料填料。

一、陶瓷填料具有優異的耐酸耐熱效能、能耐除氟氧酸以外的各種酸、鹼的腐蝕。可用於化工、冶金、制酸、煤氣、製氧、鋼鐵、製藥、精細化工等行業的洗滌塔、冷卻塔、**再生塔、脫硫塔、乾燥塔、吸收塔及反應器的內襯。

(一)陶瓷散堆填料包括三y環、拉西環、十字隔板環、鮑爾環、矩鞍環、異鞍環、共軛環、扁環等四十多種陶瓷散堆填料。

(二)陶瓷波紋規整填料與散堆填料相比具有效率高、降壓低、處理量大、持液量小、放大效應不明顯,操作彈性大等一系列優點。它由許多具有相同幾何形狀的填料單元體構成。陶瓷規整波紋板填料的單元體是相互平行疊加的波紋片。

根據波紋豎同傾角的不同,可分為x型和y型兩大類,x型的傾角為30°,y型的傾角為45°。我公司可生產下列定型產品,並可根據使用者委託,生產不同比表面積的非定型規整填料。

一般說來,x型具有較小的壓降,而y型則具有更好的傳質效能。為了兼顧壓降和傳質效能,可在板上開孔。由於規整填料無明顯的放大效應,其表面粗糙度和材質獨具的抗腐蝕特性,在石油化工的蒸餾、汽提、吸收、抽提等傳質過程中,有著廣泛的應用前景和明顯的商業競爭優勢。

陶瓷波紋規整填料適用場合:

(1) 鹵化有機化合物的精餾;

(2) 對壓降和理論板數有嚴格要求的腐蝕性混合物的精餾、吸收等過程;

(3) 硫酸吸收、硝酸提濃及化肥廠氣體淨化等含有 大量本性介質的塔中;

(4) 絕壓從100pa起的真空操作;

(5) 用作換熱器、除霧器或催化劑載體等。

二、金屬填料是以碳鋼、不鏽鋼及組合金等材料製成的塔填料。金屬填料具有壁薄、耐冷熱、空隙率大、通量大,壓降低、阻力小、分離效果好、壽命長等優點,雖說一次性投資稍大,但能充分發揮裝置的潛在力。金屬填料適用於真空精餾塔,處理過敏性、易分解、易緊合、易結碳的物料。

金屬填料廣泛用於石化、化肥、化工、環保等行業的填料塔中。

(一) 金屬散堆填料有三y環、共軛環、八四內弧環、扁環、矩鞍環、階梯環等產品。

(二)金屬規整填料:

1、金屬絲網波紋填料特性:

(1) 比表面積大、孔隙率大、重量輕;

(2) 氣相通路傾角小、有規則、壓降低;

(3) 徑向擴散良好、氣液接觸充分。

適用場合:

(1) 250(ax) 生產能力大、理論級數較少的精密精餾;

(2) 500(bx) 熱敏性,難分離特系的真空精餾,尤其是壓力小於7kpa 的真空精餾;

(3) 700(cy) 同位素混合物、同分異構混合物的分離。

2、金屬孔板波紋填料採用表面有溝紋的孔板製成,保持了金屬波紋填料結構特點,增加了液體的均布和填料潤溼效能,提高了傳質效率。直徑超過1.5m ,填料製成分塊形式。

適用場合:金屬孔板波紋填料具有通量大、阻力小、效率高、抗堵能力強的優點。在精餾、吸收、萃取等單元操作中廣泛應用。

根據填料型號,最小直徑為80~200mm,最大直徑已達13m,液體噴淋密度可從0.2~220m3/m2.hr,壓力範圍可從真空到高壓。

是適用於化工、化肥、煉油、石油化工、天然氣等工業的通用性高效規整填料。

3、壓延刺孔板波紋填料在金屬板片上,每平方釐米輾出70個帶刺微細小孔,而後將刺孔板壓制成波紋板片,最後組裝成盤。效能特點:填料的潤溼性增大,在流量較大時,仍能保持絲網填料的優良分離效能。

適用場合:適用於分離要求較高的化工、精細化工、溶劑**、化工產品精製等領域。

4、金屬網板波紋填料將金屬薄帶拉制成特定規定的菱形網板,省去了拉絲編網的複雜工序,仍操持絲網波紋填料的優良分離效能。適用場合:1、常壓與真空精餾;2、特殊工藝,如需要鈦、鋁等網狀填料。

3、要求阻力小的吸收和熱泵蒸餾等。

5、ht 半管式規整填料具有通量小、阻力小、傳質效率高,抗汙染氣液分佈均勻等優點。

金屬孔板波紋填料是應用最廣泛的規整填料之一,金屬孔板波紋填料是由金屬薄片壓成帶斜齒的波紋行片組合成的填料盤,波紋對軸線傾角30度或45度,板片上可小孔,以促進液體的分散和橫向混合。保持了金屬波紋填料結構特點,增加了液體的均布和填料潤溼效能,提高了傳質效率。具有效率高、壓降低、通量大、抗堵能力強等特點。

每盤單元高度為50-200mm,根據填料型號,最小直徑為80-200mm,最大直徑已達13m。直徑超過1.5m ,填料製成分塊形式。

液體噴淋密度可從0.2~220m3/m2.hr,壓力範圍可從真空到高壓。

金屬孔板波紋填料適用場合:金屬孔板波紋填料具有通量大、阻力小、效率高、抗堵能力強的優點。在精餾、吸收、萃取等單元操作中廣泛應用。

是適用於化工、化肥、煉油、石油化工、天然氣等工業的通用性高效規整填料。

金屬孔板波紋填料是在金屬薄板孔面打孔、軋製小紋、大波紋最後組裝而成,具有阻力小,氣液分佈均勻,效率高,通量大,放大效應不明顯等特點,應用於負壓常壓和加壓操作。用金屬孔板波紋填料改造板式塔效果尤為明顯。加工填料的塔徑範圍為φ150mm~12000mm以上。

下表為金屬孔板波紋填料的特性資料。

三、塑料填料具有重量輕、耐熱、耐化學腐蝕等特點,包括pp、pe、rpp、pvc、cpvc、pvdf等材料製成的塔填料,塑料填料具有空隙率大、壓降和傳質單元高度低、泛點高、汽液接觸充分、傳質效率高等特點。在各種介質中的使用溫度為60-150℃,塑料填料廣泛用於石油、化工、氯鹼、煤氣、環保等待業的填料塔中。

塑料散堆填料主要包括:多面空心球、花環、海爾環、階梯環、共軛環、鮑爾環、矩鞍環、異鞍環、共軛環、扁環、拉西環、雪花環、六稜形環、旋轉環、五角環、錐形環、網環、十字球形環、浮球、液麵覆蓋球、菱形覆蓋球等。

塑料規整填料具有重量輕、大容量、低壓降、高比表面積、易更換等優點。絲網波紋填料由聚丙烯與聚丙烯腈線混合編織網組成。斜波紋填料用聚丙烯或pvdf板,為提高傳質效率,板上可開孔。

主要技術特點及效能:在填料片上開有小孔,具有大能量、低壓降和高的比表面積,在提高產量,降低能耗,提高效率上有較大的優勢。同時由於填料的有序排列,物料中含有的固相顆粒可通過填料的波紋底排出,因此抗堵效能優良,操作彈性比一般通用塔器大,取代散裝塔填料,可提高生產能力5%,提高生產效率50%。

同時具有質輕、價廉的特點,適用大容積塔器。該產品主要為聚丙烯材質,可耐溫100℃;對於玻纖增強聚丙烯材質塑料規整填料,使用溫度範圍為小於等於120℃。兩種材質的產品均具有耐化學腐蝕性強,耐次氯酸鈉氧化、耐強酸、鹼溶液腐蝕等優點。

塑料規整波紋填料

1. 產品介紹

塑料規整波紋填料是繼金屬板波紋填料開發應用之後開發的板波紋填料。它質輕、通量大,適宜大容塔器。90年代以來在氣體淨化、化肥、環保、冶金等行業中得到廣泛應用。

產品主要技術特點及效能:在填料片上開有小孔,具有大能量、低壓降和高的比表面積,在提高產量,降低能耗,提高效率上有較大的優勢。同時由於填料的有序排列,物料中含有的固相顆粒可通過填料的波紋底排出,因此抗堵效能優良,操作彈性比一般通用塔器大,取代散裝塔填料,可提高生產能力5%,提高生產效率50%。

同時具有質輕、價廉的特點,適用大容積塔器。該產品主要為聚丙烯材質,可耐溫100℃;對於玻纖增強聚丙烯材質塑料規整填料,使用溫度範圍為小於等於120℃。兩種材質的產品均具有耐化學腐蝕性強,耐次氯酸鈉氧化、耐強酸、鹼溶液腐蝕等優點。

目前國外最大的塑料填料塔已達11米,最小可用於直徑200米的塔器,可在負壓及加壓狀態下操作.廣泛用於各種吸收和解吸單元操作,如鹽酸、硫酸工業、天然氣行業、環保廢氣淨化處理及解吸脫氣裝置等,均取得喜人的效果

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