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      什么是填料?

      作者:本站 來源:本站 時間:2020/7/12 15:04:26 次數:

      填料泛指被填充于其他物體中的物料。

      在化學工程中,填料指裝于填充塔內的惰性固體物料,例如鮑爾環和拉西環等,其作用是增大氣-液的接觸面,使其相互強烈混合。

      在化工產品中,填料又稱填充劑,是指用以改善加工性能、制品力學性能并(或)降低成本的固體物料。

      在污水處理領域,主要用于接觸氧化工藝,微生物會在填料的表面進行累積,以增大與污水的表面接觸,對污水進行降解處理。

      優點:結構簡單、壓力降小、易于用耐腐蝕非金屬材料制造等。對于氣體吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流體的操作,頗為適用。

      缺點:當塔頸增大時,引起氣液分布不均、接觸不良等,造成效率下降,即稱為放大效應。同時填料塔還有重量大、造價高、清理檢修麻煩、填料損耗大等缺點。

      填料選用準則

      填料的幾何特性數據主要包括比表面積、空隙率、填料因子等,是評價填料性能的基本參數。

      (1)比表面積單位體積填料的填料表面積稱為比表面積,以a表示,其單位為m2/m3。填料的比表面積愈大,所提供的氣液傳質面積愈大。因此,比表面積是評價填料性能優劣的一個重要指標。

      (2)空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率,以e 表示,其單位為m3/m3,或以%表示。填料的空隙率越大,氣體通過的能力越大且壓降低。因此,空隙率是評價填料性能優劣的又一重要指標。

      (3)填料因子填料的比表面積與空隙率三次方的比值,即a/e 3,稱為填料因子,以f表示,其單位為1/m。它表示填料的流體力學性能,f值越小,表明流動阻力越小。

      填料性能優劣主要取決于:

      有較大的比表面積(m2/m3填料層)

      液體在填料表面有較好的均勻分布性能

      氣流能在填料層中均勻分布

      調料具有較大的空隙率(m3/m3填料層)。

      在相同的操作條件下,填料的比表面積越大,氣液分布越均勻,表面的潤濕性能越好,則傳質效率越高;填料的空隙率越大,結構越開敞,則通量越大,壓降亦越低。

      采用模糊數學方法對九種常用填料的性能進行了評價,絲網波紋填料綜合性能最好,拉西環最差。

      填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生產工藝的要求,又要使設備投資和操作費用最低。

      1 填料種類的選擇

      填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求,通??紤]以下幾個方面:

      1)傳質效率要高一般而言,規整填料的傳質效率高于散裝填料。

      2)通量要大。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。

      3)填料層的壓降要低。

      4)填料抗污堵性能強,拆裝、檢修方便。

      2 填料規格的選擇

      填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積。

      (1)散裝填料規格的選擇

      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,尺寸越小,分離效率越高,但阻力增加,通量減少,填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中,又會產生液體分布不良及嚴重的壁流,使塔的分離效率降低。

      因此,對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定,一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于8。

      (2)規整填料規格的選擇

      工業上常用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,通量減少,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考慮,使所選填料既能滿足技術要求,又具有經濟合理性。

      3 填料材質的選擇

      填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。

      (1)陶瓷填料

      陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性,陶瓷填料價格便宜,具有很好的表面潤濕性能,質脆、易碎是其 最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。

      (2)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,國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好,可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好,可長期在100℃以下使用。

      塑料填料質輕、價廉,具有良好的韌性,耐沖擊、不易碎,可以制成薄壁結構。它的通量大、壓降低,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,但可通過適當的表面處理來改善其表面潤濕性能。

      (3)金屬填料

      金屬填料可用多種材質制成,選擇時主要考慮腐蝕問題。

      碳鋼填料造價低,且具有良好的表面潤濕性能,對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用。

      不銹鋼填料耐腐蝕性強,一般能耐除Cl- 以外常見物系的腐蝕,但其造價較高,且表面潤濕性能較差,在某些特殊場合(如極低噴淋密度下的減壓精餾過程),需對其表面進行處理,才能取得良好的使用效果。

      鈦材、特種合金鋼等材質制成的填料造價很高,一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。

      一般來說,金屬填料可制成薄壁結構,它的通量大、氣體阻力小,且具有很高的抗沖擊性能,能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用,應用范圍最為廣泛。
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