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填料的类型和选择
发布时间:2020-06-08 21:36:31

填料的定义

填充物通常指填充在其他物体中的材料。


在本项目中,填料指惰性固体材料,如保龄球环和拉西环等。安装在填料塔中,用于增加气液接触表面,并使它们彼此强烈混合。


在产品中,填料,也称为填料,是指用于提高产品加工性能、机械性能和/或降低成本的固体材料。


在污水处理领域,主要用于接触氧化工艺。微生物聚集在填料表面,以增加与污水表面的接触并降解污水。


优点:结构简单,压降小,耐腐蚀非金属材料容易制造等。它非常适合气体吸收、真空蒸馏和处理腐蚀性流体。


缺点:当塔颈增大时,会造成气液分布不均匀、接触不良等。,导致效率降低,这称为放大效应响应。同时,填料塔存在重量大、成本高、清洗维护麻烦、填料损失大等缺点。


包装选择标准

填料的几何特征数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。,这是评估填料性能的基本参数。


(1)比表面积每体积填料的填料表面积称为比表面积,用A表示,单位为m2/m3。填料的比表面积越大,提供的气液传质面积越大。因此,比表面积是评价填料性能的重要指标。


(2)空隙体积单位体积填料中的空隙体积称为空隙体积,用E表示,其单位为m3/m3,或用%表示。填料的孔隙率越大,气体通过能力越大,压力越低。因此,孔隙率是评价填料性能的另一个重要指标。


(3)填料因子填料的比表面积与空隙率的三次方的比值,即a/e 3,称为填料因子,以f表示,单位为1/m。它表示填料的流体力学性能。F值越小,流动阻力越小。


填料的性能主要取决于:


具有较大的比表面积(m2/m3填料层)


液体在填料表面具有良好的均匀分布性能。


气流可以均匀地分布在填料层中


调味料的空隙率很大(m3/m3填料层)


在相同的操作条件下,填料的比表面积越大,气液分布越均匀,表面润湿性越好,传质效率越高。填料的孔隙率越大,结构越开放,通量越大,压降越低。


用模糊数学方法评价了9种常用填料的性能。丝网波纹填料综合性能好,拉西环差。


填料的选择包括确定填料的类型、规格和材料。所选择的填料不仅要满足生产过程的要求,还要大限度地降低设备投资和运行成本。


填料类型的选择

填料类型的选择应考虑分离过程的要求,通常考虑以下几个方面:


1)传质效率较高。一般来说,规整填料的传质效率高于散装填料。


2)通量应该大。在保证较高传质效率的前提下,应选择具有较高淹没点气速或气相动能因子的填料。


3)填料层的压降较低。


4)填料防污性能强,便于拆卸、组装和维修。


包装规格的选择

包装规格是指包装的公称尺寸或比表面积。


(1)散装包装规格的选择

工业塔中常用的散装填料有DN16DN25DN38DN50DN76等规格。


对于相似的填料,粒径越小,分离效率越高,但阻力增加,通量降低,填料成本也增加很多。然而,当大尺寸填料应用于小直径塔时,会出现液体分布不良和严重的壁流,这将降低塔的分离效率。


因此,应该对塔直径与填料尺寸的比率进行规定。通常,塔直径与公称填料直径的比值D/d应大于8


(2)常规包装规格的选择

工业上常用的规整填料的类型和规格有多种表达方式。在中国,习惯用比表面积来表示类型和规格。主要有125150250350500700等规格。


对于相同类型的规整填料,比表面积越大,传质效率越高,但阻力增大,通量减小,填料成本明显增加。


选择时,应综合考虑分离要求、通量要求、场地条件、材料性能、设备投资、运行费用等方面,使所选填料既能满足技术要求,又具有经济合理性。


填料的选择

填料分为三类:陶瓷、金属和塑料。


(1)陶瓷填料

陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性和耐热性。陶瓷填料价格便宜,表面润湿性好。易碎是它大的缺点。广泛应用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程。


(2)塑料填料

塑料填料的材料主要有聚丙烯、聚乙烯和聚氯乙烯等。聚丙烯在中国被广泛使用。该塑料填料具有良好的耐腐蚀性,能抵抗普通无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。耐温性好,可在100℃以下长期使用。


塑料填料重量轻、价格便宜、韧性好、耐冲击、不易碎,可制成薄壁结构。流量大,压力低,主要用于吸收、解吸、萃取、除尘等设备。

塑料填料的缺点是表面润湿性差,但通过适当的表面处理可以改善其表面润湿性。


(3)金属填料

金属填料可以由各种材料制成,腐蚀是选择的主要考虑因素。


碳钢填料成本低,表面润湿性好。对于无腐蚀性或低腐蚀性的材料,应优先选用。


不锈钢填料具有很强的耐腐蚀性,一般能抵抗除氯离子以外的常见物质的腐蚀,但成本较高,表面润湿性差。在某些特殊场合(如极低喷雾密度下的真空蒸馏过程),必须对其表面进行处理才能获得良好的应用效果。


由钛、特殊合金钢和其他材料制成的填料成本高,通常仅用于一些高腐蚀性材料。


一般来说,金属填料可以制成大流量、小气体阻力和高抗冲击性的薄壁结构。它可以在高温、高压和高冲击强度下使用,应用范围广。


填料的类型

拉西包装

拉西克填料是由拉申在1914年发明的,是一种外径和高度相同的环。拉西环填料气液分布差、传质效率低、阻力大、通量小,在工业上应用较少。


鲍尔环包装

打包机是拉西环的改进。拉西环的侧壁上有两排矩形窗口。切割环壁的一侧仍与壁面连接,另一侧弯入环中形成向内延伸的舌片,舌片的侧边在环的中心重叠。


由于环壁上有孔,贝尔环大大提高了环内部空间和内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。与拉西环相比,包环的气体流量可提高50%以上,传质效率可提高30%左右。打包环是一种广泛使用的填料。


级联填料环

级联环填料是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比,叶栅环的高度降低了一半,一端增加了一个锥形翻边。


由于纵横比的减小,气体围绕填料外壁的平均路径大大缩短,并且气体通过填料层的阻力减小。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料由线接触变为点接触,不仅增加了填料之间的间隙,而且成为沿填料表面流动的液体的聚集和分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于提高传质效率。


级联环具有比鲍尔环更好的综合性能,成为好的环填料。


马鞍形填料

弧形马鞍形填料是马鞍形填料的一种,它的形状像马鞍,一般由瓷材料制成。

弧形鞍形填料的特点是表面开放,内外不区分,表面两侧液体流动均匀,表面利用率高,流道呈弧形,流阻小。


其缺点是容易重叠,导致部分填料表面重叠,从而降低传质效率。弧形鞍状填料强度和破碎能力差,在工业生产中应用不广泛。


矩形鞍形填料

矩形鞍形填料将弧形鞍形填料两端的弧形面变为矩形面,两个面大小不同,成为矩形鞍形填料。

当堆叠时,矩形鞍状填料不重叠,并且液体分布相对均匀。矩形鞍形填料一般由瓷材料制成,其性能优于拉西环。瓷拉西环在国内的绝大多数应用已经被瓷鞍填料所取代。