填料在工业运用中的类型及特点_丝网填料——河北天大化工设备有限公司

料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度(主要是气相)创造条件，以利于传质(包括传热)。它们应能使气、液接触面大、传质系数高，同时通量大而阻力小，所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面湿润性能好，并在结构上还要有利于两相密切接触，促进喘流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性，并具有一定的机械强度，使填料层底部不致因受压而碎裂、变形常用的塔填料可分为两大类：散装填料与规整填料。   
 a.散装填料
散装填料有中空的环形填料，表面敞开的鞍形填料等。常用的构造材料包括陶瓷、金属、玻璃、石墨等。几种主要散装填料的特点如下。
    (1)拉西环拉西环为高与直径相等的圆环，常用的直径为25～75mm(亦有小至6mm，大至150mm的，但少用)，陶瓷环壁厚2.5～9.5mm，金属环壁厚0.8～1.6mm。填料多乱堆在塔内，直径大的亦可整砌，以降低阻力及减少液体流向塔壁的趋势。拉西环结构简单，但与其他填料相比，气体通过能力低，阻力也大，液体到达环内部比较困难，因而湿润不易充分，传质效果差，故近年来使用较少。
在拉西环内部空间的直径位置上加一隔板，即成为列辛环；环内加螺旋形隔板则成为螺旋环。隔板有提高填料能力与增大表面的作用。
    (2)弧鞍
弧鞍又称贝尔鞍(Berl saddle)，是出现较早的鞍形填料，形如马鞍，大小自25mm至50mm的较常用。弧鞍的表面不分内外，全部敞开，流体在两侧表面分布同样均匀。它的另一特点是堆放在塔内时，对塔壁侧压力比环形填料小。但由于两侧表面构形相同，堆放时填料容易叠合，因而减少暴露的表面，最近已渐为构形改善了的矩鞍填料所代替。弧鞍填料多用陶瓷制造。
   (3)矩鞍
矩鞍两侧表面不能叠合，且较耐压力，构形简单，加工比弧鞍方便，多用陶瓷制造。在以陶瓷为材料的填料中，此种填料的水力性能与传质性能都比较优越。
以上各种散装填料的壁上不开孔或槽，多用陶瓷制成。此外，又有在壁上开孔或槽的，多用金属或塑料制成。后者的性能比前者的提高很多，因此被称为“高效”填料。常见的散装开孔填料有下列几种
    (4)鲍尔环(Pall ring)
 鲍尔环的构造，相当于在金属拉西环的壁面上开一排或两排正方形或长方形孔，开孔时只断开四条边中的三条边，另一边保留，使原来的金属材料片呈舌状弯入环内，这些舌片在环内几乎对接起来。填料的空隙率与比表面并未因而增加。但堆成层后气、液流动通畅，有利于气、液流动通畅，有利于气、液进入环内。因此，鲍尔环比拉西环气体通过能力与体积传质系数都有显著提高，阻力也减少。鲍尔环还可用塑料制造。
    (5)阶梯环(Cascade miniring)
  阶梯环是一端有喇叭口的开孔环形填料，环高与直径之比略小于1，环内有筋，起加固与增大接触面的作用，喇叭口能防止填料冻死靠紧，使空隙率提高，并使表面更易暴露。制造材料多为金属或塑料。
    (6)金属鞍环
    用金属作的矩鞍，并在鞍的背部冲出两条狭带，弯成环形筋，筋上又冲出四个小爪弯入环内。它在构形上是鞍与环的结合，又兼有鞍形填料液体分布均匀和开孔环形填料气体通量大、阻力小的优点，故称鞍环为环矩鞍。
    b.规整填料 规整填料不同散装填料，在于它具有成块的规整结构，可在塔内逐层叠放。最早出现的规整填料是由机木板条排列成的栅板，后来也有用金属条或塑料板条做的。栅板填料气流阻力小，传质效果却比较差，现已不大用于气液传质设备，但在凉水塔中仍有使用。20世纪60年代以后开发出来的丝网波纹填料和板波纹填料，是目前使用比较广泛的规整填料。现将它们的构形和特点分述如下：
    (1)丝网波纹填料
 将金属丝网切成宽50～100mm的矩形条，并压出波纹，波纹与长边的斜角为30°，45°或60°，网条上打出小孔以利气体穿过。然后将若干网条并排成较塔内截面略小的一圆盘，盘高与条宽相等，许多盘在塔内叠成所需的高度。若塔径大，则将一盘分成几份，安装时再并合。一盘之内，左右相邻两盘的网条又互成90°交叉。
这种结构的优点是：
    1)各片排列整齐而峰谷之间空隙大，气流阻力小；
   2)波纹间通道的方向频繁改变，气流滑动加剧
    3)片与片之间以及盘与盘之间网条交错，促使液体不断再分布；
    4)丝网细密，液体可在网面形成稳定薄膜，即使液体喷淋密度小，也易于达到完全润湿。
上述特点使这种填料层的通量大，在大直径塔内使用也没有液体分布不匀及填料表面润湿不良的缺点。
丝网波纹填料的缺点：
  1)造价高；
   2)装砌要求高，塔身安装的垂直度要求严格，盘与塔壁间的缝隙要堵实；
    3)填料内部通道狭窄，易被堵塞且不易清洗。然而，由于其传质效率很高且阻力很小，在精密精馏和真空精馏中使用很合适。开始时，多用于直径比较小的塔，现可用于直径达几米的塔，使用领域也不再局限于蒸馏。
(2)板波填料
为了克服丝网波纹填料价格高及安装要求高的缺点，将丝网条改为板条，填料的构形相同，构造材料除金属外，还可用塑料。板波填料的传质性能虽低于丝网波纹填料，但仍属高效填料之列。

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填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度(主要是气相)创造条件，以利于传质(包括传热)。它们应能使气、液接触面大、传质系数高，同时通量大而阻力小，所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面湿润性能好，并在结构上还要有利于两相密切接触，促进喘流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性，并具有一定的机械强度，使填料层底部不致因受压而碎裂、变形常用的塔填料可分为两大类：散装填料与规整填料。
a.散装填料
散装填料有中空的环形填料，表面敞开的鞍形填料等。常用的构造材料包括陶瓷、金属、玻璃、石墨等。几种主要散装填料的特点如下。
(1)拉西环拉西环为高与直径相等的圆环，常用的直径为25～75mm(亦有小至6mm，大至150mm的，但少用)，陶瓷环壁厚2.5～9.5mm，金属环壁厚0.8～1.6mm。填料多乱堆在塔内，直径大的亦可整砌，以降低阻力及减少液体流向塔壁的趋势。拉西环结构简单，但与其他填料相比，气体通过能力低，阻力也大，液体到达环内部比较困难，因而湿润不易充分，传质效果差，故近年来使用较少。
在拉西环内部空间的直径位置上加一隔板，即成为列辛环；环内加螺旋形隔板则成为螺旋环。隔板有提高填料能力与增大表面的作用。
(2)弧鞍
弧鞍又称贝尔鞍(Berl saddle)，是出现较早的鞍形填料，形如马鞍，大小自25mm至50mm的较常用。弧鞍的表面不分内外，全部敞开，流体在两侧表面分布同样均匀。它的另一特点是堆放在塔内时，对塔壁侧压力比环形填料小。但由于两侧表面构形相同，堆放时填料容易叠合，因而减少暴露的表面，最近已渐为构形改善了的矩鞍填料所代替。弧鞍填料多用陶瓷制造。
(3)矩鞍
矩鞍两侧表面不能叠合，且较耐压力，构形简单，加工比弧鞍方便，多用陶瓷制造。在以陶瓷为材料的填料中，此种填料的水力性能与传质性能都比较优越。
以上各种散装填料的壁上不开孔或槽，多用陶瓷制成。此外，又有在壁上开孔或槽的，多用金属或塑料制成。后者的性能比前者的提高很多，因此被称为“高效”填料。常见的散装开孔填料有下列几种
(4)鲍尔环(Pall ring)
鲍尔环的构造，相当于在金属拉西环的壁面上开一排或两排正方形或长方形孔，开孔时只断开四条边中的三条边，另一边保留，使原来的金属材料片呈舌状弯入环内，这些舌片在环内几乎对接起来。填料的空隙率与比表面并未因而增加。但堆成层后气、液流动通畅，有利于气、液流动通畅，有利于气、液进入环内。因此，鲍尔环比拉西环气体通过能力与体积传质系数都有显著提高，阻力也减少。鲍尔环还可用塑料制造。
(5)阶梯环(Cascade miniring)
阶梯环是一端有喇叭口的开孔环形填料，环高与直径之比略小于1，环内有筋，起加固与增大接触面的作用，喇叭口能防止填料冻死靠紧，使空隙率提高，并使表面更易暴露。制造材料多为金属或塑料。
(6)金属鞍环
用金属作的矩鞍，并在鞍的背部冲出两条狭带，弯成环形筋，筋上又冲出四个小爪弯入环内。它在构形上是鞍与环的结合，又兼有鞍形填料液体分布均匀和开孔环形填料气体通量大、阻力小的优点，故称鞍环为环矩鞍。
b.规整填料

规整填料不同散装填料，在于它具有成块的规整结构，可在塔内逐层叠放。最早出现的规整填料是由机木板条排列成的栅板，后来也有用金属条或塑料板条做的。栅板填料气流阻力小，传质效果却比较差，现已不大用于气液传质设备，但在凉水塔中仍有使用。20世纪60年代以后开发出来的丝网波纹填料和板波纹填料，是目前使用比较广泛的规整填料。现将它们的构形和特点分述如下：
(1)丝网波纹填料
将金属丝网切成宽50～100mm的矩形条，并压出波纹，波纹与长边的斜角为30°，45°或60°，网条上打出小孔以利气体穿过。然后将若干网条并排成较塔内截面略小的一圆盘，盘高与条宽相等，许多盘在塔内叠成所需的高度。若塔径大，则将一盘分成几份，安装时再并合。一盘之内，左右相邻两盘的网条又互成90°交叉。
这种结构的优点是：
1)各片排列整齐而峰谷之间空隙大，气流阻力小；
2)波纹间通道的方向频繁改变，气流滑动加剧
3)片与片之间以及盘与盘之间网条交错，促使液体不断再分布；
4)丝网细密，液体可在网面形成稳定薄膜，即使液体喷淋密度小，也易于达到完全润湿。
上述特点使这种填料层的通量大，在大直径塔内使用也没有液体分布不匀及填料表面润湿不良的缺点。
丝网波纹填料的缺点：
1)造价高；
2)装砌要求高，塔身安装的垂直度要求严格，盘与塔壁间的缝隙要堵实；
3)填料内部通道狭窄，易被堵塞且不易清洗。然而，由于其传质效率很高且阻力很小，在精密精馏和真空精馏中使用很合适。开始时，多用于直径比较小的塔，现可用于直径达几米的塔，使用领域也不再局限于蒸馏。
(2)板波填料
为了克服丝网波纹填料价格高及安装要求高的缺点，将丝网条改为板条，填料的构形相同，构造材料除金属外，还可用塑料。板波填料的传质性能虽低于丝网波纹填料，但仍属高效填料之列。

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liouxing_82 | 发布于2016-03-28

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填料按材质可分为：陶瓷填料、金属填料和塑料填料。
一、陶瓷填料具有优异的耐酸耐热性能、能耐除氟氧酸以外的各种酸、碱的腐蚀。可用于化工、冶金、制酸、煤气、制氧、钢铁、制药、精细化工等行业的洗涤塔、冷却塔、回收再生塔、脱硫塔、干燥塔、吸收塔及反应器的内衬。
(一)陶瓷散堆填料包括三Y环、拉西环、十字隔板环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环等四十多种陶瓷散堆填料。
(二)陶瓷波纹规整填料与散堆填料相比具有效率高、降压低、处理量大、持液量小、放大效应不明显，操作弹性大等一系列优点。它由许多具有相同几何形状的填料单元体构成。陶瓷规整波纹板填料的单元体是相互平行叠加的波纹片。根据波纹竖同倾角的不同，可分为X型和Y型两大类，X型的倾角为30°，Y型的倾角为45°。我公司可生产下列定型产品，并可根据用户委托，生产不同比表面积的非定型规整填料。
一般说来，X型具有较小的压降，而Y型则具有更好的传质性能。为了兼顾压降和传质性能，可在板上开孔。由于规整填料无明显的放大效应，其表面粗糙度和材质独具的抗腐蚀特性，在石油化工的蒸馏、汽提、吸收、抽提等传质过程中，有着广泛的应用前景和明显的商业竞争优势。

陶瓷波纹规整填料适用场合：
(1) 卤化有机化合物的精馏；
(2) 对压降和理论板数有严格要求的腐蚀性混合物的精馏、吸收等过程；
(3) 硫酸吸收、硝酸提浓及化肥厂气体净化等含有大量本性介质的塔中；
(4) 绝压从100Pa起的真空操作；
(5) 用作换热器、除雾器或催化剂载体等。
二、金属填料是以碳钢、不锈钢及组合金等材料制成的塔填料。金属填料具有壁薄、耐冷热、空隙率大、通量大，压降低、阻力小、分离效果好、寿命长等优点，虽说一次性投资稍大，但能充分发挥设备的潜在力。金属填料适用于真空精馏塔，处理过敏性、易分解、易紧合、易结碳的物料。金属填料广泛用于石化、化肥、化工、环保等行业的填料塔中。

(一) 金属散堆填料有三Y环、共轭环、八四内弧环、扁环、矩鞍环、阶梯环等产品。
(二)金属规整填料：
1、金属丝网波纹填料特性：
(1) 比表面积大、孔隙率大、重量轻；
(2) 气相通路倾角小、有规则、压降低；
(3) 径向扩散良好、气液接触充分。
适用场合：
(1) 250(AX) 生产能力大、理论级数较少的精密精馏；
(2) 500(BX) 热敏性，难分离特系的真空精馏，尤其是压力小于7KPa 的真空精馏；
(3) 700(CY) 同位素混合物、同分异构混合物的分离。
2、金属孔板波纹填料采用表面有沟纹的孔板制成，保持了金属波纹填料结构特点，增加了液体的均布和填料润湿性能，提高了传质效率。直径超过1.5m ，填料制成分块形式。适用场合：金属孔板波纹填料具有通量大、阻力小、效率高、抗堵能力强的优点。在精馏、吸收、萃取等单元操作中广泛应用。根据填料型号，最小直径为80~200mm，最大直径已达13m，液体喷淋密度可从0.2~220m3/m2.hr，压力范围可从真空到高压。是适用于化工、化肥、炼油、石油化工、天然气等工业的通用性高效规整填料。
3、压延刺孔板波纹填料在金属板片上，每平方厘米辗出70个带刺微细小孔，而后将刺孔板压制成波纹板片，最后组装成盘。性能特点：填料的润湿性增大，在流量较大时，仍能保持丝网填料的优良分离性能。
适用场合：适用于分离要求较高的化工、精细化工、溶剂回收、化工产品精制等领域。
4、金属网板波纹填料将金属薄带拉制成特定规定的菱形网板，省去了拉丝编网的复杂工序，仍操持丝网波纹填料的优良分离性能。适用场合：1、常压与真空精馏；2、特殊工艺，如需要钛、铝等网状填料。3、要求阻力小的吸收和热泵蒸馏等。
5、HT 半管式规整填料具有通量小、阻力小、传质效率高，抗污染气液分布均匀等优点。
金属孔板波纹填料是应用最广泛的规整填料之一，金属孔板波纹填料是由金属薄片压成带斜齿的波纹行片组合成的填料盘，波纹对轴线倾角30度或45度，板片上可小孔，以促进液体的分散和横向混合。保持了金属波纹填料结构特点，增加了液体的均布和填料润湿性能，提高了传质效率。具有效率高、压降低、通量大、抗堵能力强等特点。每盘单元高度为50-200mm，根据填料型号，最小直径为80-200mm,最大直径已达13m。直径超过1.5m ，填料制成分块形式。液体喷淋密度可从0.2~220m3/m2.hr，压力范围可从真空到高压。
金属孔板波纹填料适用场合：金属孔板波纹填料具有通量大、阻力小、效率高、抗堵能力强的优点。在精馏、吸收、萃取等单元操作中广泛应用。是适用于化工、化肥、炼油、石油化工、天然气等工业的通用性高效规整填料。
金属孔板波纹填料是在金属薄板孔面打孔、轧制小纹、大波纹最后组装而成，具有阻力小，气液分布均匀，效率高，通量大，放大效应不明显等特点，应用于负压常压和加压操作。用金属孔板波纹填料改造板式塔效果尤为明显。加工填料的塔径范围为φ150mm～12000mm以上。下表为金属孔板波纹填料的特性数据。
三、塑料填料具有重量轻、耐热、耐化学腐蚀等特点，包括PP、PE、RPP、PVC、CPVC、PVDF等材料制成的塔填料，塑料填料具有空隙率大、压降和传质单元高度低、泛点高、汽液接触充分、传质效率高等特点。在各种介质中的使用温度为60-150℃，塑料填料广泛用于石油、化工、氯碱、煤气、环保等待业的填料塔中。
塑料散堆填料主要包括：多面空心球、花环、海尔环、阶梯环、共轭环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环、拉西环、雪花环、六棱形环、旋转环、五角环、锥形环、网环、十字球形环、浮球、液面覆盖球、菱形覆盖球等。
塑料规整填料具有重量轻、大容量、低压降、高比表面积、易更换等优点。丝网波纹填料由聚丙烯与聚丙烯腈线混合编织网组成。斜波纹填料用聚丙烯或PVDF板，为提高传质效率，板上可开孔。
主要技术特点及性能：在填料片上开有小孔，具有大能量、低压降和高的比表面积，在提高产量，降低能耗，提高效率上有较大的优势。同时由于填料的有序排列，物料中含有的固相颗粒可通过填料的波纹底排出，因此抗堵性能优良，操作弹性比一般通用塔器大，取代散装塔填料，可提高生产能力5%，提高生产效率50%。同时具有质轻、价廉的特点，适用大容积塔器。该产品主要为聚丙烯材质，可耐温100℃;对于玻纤增强聚丙烯材质塑料规整填料，使用温度范围为小于等于120℃。两种材质的产品均具有耐化学腐蚀性强，耐次氯酸钠氧化、耐强酸、碱溶液腐蚀等优点。
塑料规整波纹填料
1. 产品介绍
塑料规整波纹填料是继金属板波纹填料开发应用之后开发的板波纹填料。它质轻、通量大，适宜大容塔器。90年代以来在气体净化、化肥、环保、冶金等行业中得到广泛应用。
产品主要技术特点及性能：在填料片上开有小孔，具有大能量、低压降和高的比表面积，在提高产量，降低能耗，提高效率上有较大的优势。同时由于填料的有序排列，物料中含有的固相颗粒可通过填料的波纹底排出，因此抗堵性能优良，操作弹性比一般通用塔器大，取代散装塔填料，可提高生产能力5%，提高生产效率50%。同时具有质轻、价廉的特点，适用大容积塔器。该产品主要为聚丙烯材质，可耐温100℃;对于玻纤增强聚丙烯材质塑料规整填料，使用温度范围为小于等于120℃。两种材质的产品均具有耐化学腐蚀性强，耐次氯酸钠氧化、耐强酸、碱溶液腐蚀等优点。目前国外最大的塑料填料塔已达11米,最小可用于直径200米的塔器,可在负压及加压状态下操作.广泛用于各种吸收和解吸单元操作,如盐酸、硫酸工业、天然气行业、环保废气净化处理及解吸脱气装置等，均取得喜人的效果