这十种环保常用填料你都认识吗?

  填料泛指被填充于其他物体中的物料□□□□,被广泛应用于化工的生产过程中□□□□□□。今天小七为大家介绍各种常见填料的类型□□,同时介绍如何正确的选择填料□□□□□,并配上相应图片□□,让七友一目了然□□□□□。

  在化学工程中□□□□□□,填料指装于填充塔内的惰性固体物料□□□□□□,例如鲍尔环和拉西环等□□,其作用是增大气-液的接触面□□□,使其相互强烈混合□。

  在化工产品中□□,填料又称填充剂□,是指用以改善加工性能□□□□□□、制品力学性能并(或)降低成本的固体物料□□□□□。

  在污水处理领域□□□,主要用于接触氧化工艺□□□,微生物会在填料的表面进行累积□□□□□□,以增大与污水的表面接触□□□□□□,对污水进行降解处理□。

  优点□□□□□:结构简单□□、压力降小□□□□□、易于用耐腐蚀非金属材料制造等□□□□□。对于气体吸收□□□□□□、真空蒸馏以及处理腐蚀性流体的操作□□□□□,颇为适用□□□□。

  缺点□□□□□□:当塔颈增大时□□□□□□,引起气液分布不均□□、接触不良等□□□□,造成效率下降□,即称为放大效应□□。同时填料塔还有重量大□□□、造价高□□、清理检修麻烦□□□□、填料损耗大等缺点□□。

  填料的几何特性数据主要包括比表面积□□□□□、空隙率□□□□□□、填料因子等□□□□□,是评价填料性能的基本参数□□□□□。

  (1)比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积□□□□□,以a表示□,其单位为m2/m3□□□□。填料的比表面积愈大□□□□□,所提供的气液传质面积愈大□□□。因此□□□□□,比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标□□□□。

  (2)空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率□,以e 表示□,其单位为m3/m3□□□□□,或以%表示□□□□。填料的空隙率越大□□□□□□,气体通过的能力越大且压降低□□□。因此□□□,空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标□□□。

  (3)填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值□□□,即a/e 3□□□,称为填料因子□□□□,以f表示□□□□,其单位为1/m□□□□□□。它表示填料的流体力学性能□□□□□□,f值越小□□,表明流动阻力越小□□□。

  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□□□□,表面的润湿性能越好□□□□,则传质效率越高□□□;填料的空隙率越大□□,结构越开敞□□□□,则通量越大□□□,压降亦越低□。

  采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价□□,丝网波纹填料综合性能最好□□□□□□,拉西环最差□□。

  填料的选择包括确定填料的种类□□□□□、规格及材质等□□□□。所选填料既要满足生产工艺的要求□□□□□,又要使设备投资和操作费用最低□□□。

  2)通量要大□□□。在保证具有较高传质效率的前提下□,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料□。

  工业塔常用的散装填料主要有DN16□□□、DN25□□、DN38□、DN50□□□□□□、DN76等几种规格□□□□□□。

  同类填料□□□,尺寸越小□□,分离效率越高□□□□,但阻力增加□□□□□,通量减少□□□□□□,填料费用也增加很多□□□。而大尺寸的填料应用于小直径塔中□□□,又会产生液体分布不良及严重的壁流□□,使塔的分离效率降低□□□。

  因此□□□□□□,对塔径与填料尺寸的比值要有一规定□□□,一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8□。

  工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多□□□□□,国内习惯用比表面积表示□□□□,主要有125□□□□、150□□□、250□□、350□□、500□□□、700等几种规格□□。

  同种类型的规整填料□□□□□,其比表面积越大□□,传质效率越高□□□,但阻力增加□□□□,通量减少□□□□□□,填料费用也明显增加□□□。

  选用时应从分离要求□、通量要求□□、场地条件□□、物料性质及设备投资□□□、操作费用等方面综合考虑□□,使所选填料既能满足技术要求□□□□□□,又具有经济合理性□。

  陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性□□□,陶瓷填料价格便宜□□□□,具有很好的表面润湿性能□□□□,质脆□、易碎是其 最大缺点□□□□。在气体吸收□□、气体洗涤□□□、液体萃取等过程中应用较为普遍□□□。

  塑料填料的材质主要包括聚丙烯(PP)□□□、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等□□□□□,国内一般多采用聚丙烯材质□□。塑料填料的耐腐蚀性能较好□,可耐一般的无机酸□□、碱和有机溶剂的腐蚀□□□□□□。其耐温性良好□,可长期在100℃以下使用□□□□□。

  塑料填料质轻□□□□□□、价廉□□□,具有良好的韧性□□□,耐冲击□□□□□、不易碎□□□□□□,可以制成薄壁结构□□□□□。它的通量大□□□、压降低□□□□□,多用于吸收□、解吸□、萃取□□□□、除尘等装置中□□□□□。

  塑料填料的缺点是表面润湿性能差□□□□,但可通过适当的表面处理来改善其表面润湿性能□□□。

  碳钢填料造价低□□□,且具有良好的表面润湿性能□□□□,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用□□□□□。

  不锈钢填料耐腐蚀性强□□,一般能耐除Cl- 以外常见物系的腐蚀□□,但其造价较高□□□,且表面润湿性能较差□□□□,在某些特殊场合(如极低喷淋密度下的减压精馏过程)□□□□□,需对其表面进行处理□,才能取得良好的使用效果□□□。

  钛材□□、特种合金钢等材质制成的填料造价很高□□□□□□,一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用□。

  一般来说□,金属填料可制成薄壁结构□□□□,它的通量大□□□□、气体阻力小□□□□□□,且具有很高的抗冲击性能□□□□□□,能在高温□□□□、高压□□□□□□、高冲击强度下使用□,应用范围最为广泛□□□□。

  拉西环填料于1914年由拉西(F□. Rashching)发明□□□□□,为外径与高度相等的圆环□□□□。拉西环填料的气液分布较差□□□□,传质效率低□□□□□□,阻力大□□□,通量小□□□□□,工业上已较少应用□□□。

  鲍尔环填料是对拉西环的改进□□□,在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔□□□□□,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连□□□□□,另一侧向环内弯曲□□□□□,形成内伸的舌叶□□,诸舌叶的侧边在环中心相搭□□。

  鲍尔环由于环壁开孔□□□,大大提高了环内空间及环内表面的利用率□□,气流阻力小□□□,液体分布均匀□□□。与拉西环相比□□□□,鲍尔环的气体通量可增加50%以上□,传质效率提高30%左右□□□□□。鲍尔环是一种应用较广的填料□□□□□。

  阶梯环填料是对鲍尔环的改进□□,与鲍尔环相比□,阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边□□□。

  由于高径比减少□,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短□□□□□□,减少了气体通过填料层的阻力□□□。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度□□□,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主□□□□,这样不但增加了填料间的空隙□□,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点□□,可以促进液膜的表面更新□□□□□,有利于传质效率的提高□□□□□□。

  弧鞍填料的特点是表面全部敞开□,不分内外□□□□□□,液体在表面两侧均匀流动□□□□□,表面利用率高□□□□,流道呈弧形□□□□□□,流动阻力小□□□□□□。

  其缺点是易发生套叠□□□□□,致使一部分填料表面被重合□,使传质效率降低□□□□□□。弧鞍填料强度较差□□□,容破碎□□□□□,工业生产中应用不多□□□□□。

  矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面□□□□,且两面大小不等□□□□,即成为矩鞍填料□□。

  矩鞍填料堆积时不会套叠□,液体分布较均匀□□□□□。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成□□□□□,其性能优于拉西环□□□□。国内绝大多数应用瓷拉西环的场合□□□,均已被瓷矩鞍填料所取代□□□□□□。

  环矩鞍填料(国外称为Intalox)是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料□□□□,该填料一般以金属材质制成□□□□□□,故又称为金属环矩鞍填料□□□□□。

  环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体□□□□,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环□□□□□,在散装填料中应用较多□□□□□。

  球形填料一般采用塑料注塑而成□□□□□□,其结构有多种□□□。球形填料的特点是球体为空心□□□□,可以允许气体□□□□□、液体从其内部通过□□。由于球体结构的对称性□□□□□,填料装填密度均匀□□,不易产生空穴和架桥□□□,所以气液分散性能好□□□□。球形填料一般只适用于某些特定的场合□□□,工程上应用较少□□□□。

  除上述几种较典型的散装填料外□□□□,不断有构型独特的新型填料开发出来□□,如共轭环填料□、海尔环填料□、纳特环填料等□□□□。

  规整填料是按一定的几何构形排列□□,整齐堆砌的填料□□□□。规整填料种类很多□□□□,根据其几何结构可分为格栅填料□□□□□、波纹填料等□□□□□。

  格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的□,具有多种结构形式□□□。工业上应用最早的格栅填料为木格栅填料□□。

  应用较为普遍的有格里奇格栅填料□□□、网孔格栅填料□□□□、蜂窝格栅填料等□□,其中以格里奇格栅填料最具代表性□。 格栅填料的比表面积较低□□,主要用于要求压降小□□□□、负荷大及防堵等场合□□□□。

  波纹填料在工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料□□,它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料□,波纹与塔轴的倾角有30°和45°两种□□□□,组装时相邻两波纹板反向靠叠□□□。各盘填料垂直装于塔内□,相邻的两盘填料间交错90°排列□□□。

  波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填料两大类□□□□□,其材质又有金属□□□□、塑料和陶瓷等之分□□。

  金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式□□□□□□,它是由金属丝网制成的□□。金属丝网波纹填料的压降低□□□,分离效率很高□□□,特别适用于精密精馏及真空精馏装置□,为难分离物系□□□、热敏性物系的精馏提供了有效的手段□□□□□。尽管其造价高□□□□,但因其性能优良仍得到了广泛的应用□□□□□。

  金属板波纹填料是板波纹填料的一种主要形式□□□□□□。该填料的波纹板片上冲压有许多f5mm左右的小孔□□□□,可起到粗分配板片上的液体□□□□□□、加强横向混合的作用□□□□。波纹板片上轧成细小沟纹□□□□□□,可起到细分配板片上的液体□□□、增强表面润湿性能的作用□□□□□□。金属孔板波纹填料强度高□□□,耐腐蚀性强□□□,特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场合□□□。

  金属压延孔板波纹填料是另一种有代表性的板波纹填料□□□□。它与金属孔板波纹填料的主要区别在于板片表面不是冲压孔□□□□□,而是刺孔□□□,用辗轧方式在板片上辗出很密的孔径为0□□□□.4~0□□.5mm小刺孔□□□□□。其分离能力类似于网波纹填料□□□□□□,但抗堵能力比网波纹填料强□□,并且价格便宜□□□□□,应用较为广泛□□□□。

  波纹填料的优点是结构紧凑□□,阻力小□,传质效率高□□□□□□,处理能力大□□□,比表面积大(常用的有125□□□、150□、250□、350□、500□□□□□□、700等几种)□□□□□。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大□、易聚合或有悬浮物的物料□,且装卸□□□、清理困难□□□□□□,造价高□。

  脉冲填料组装后□□□□□,会形成带缩颈的多孔棱形通道□□,其纵面流道交替收缩和扩大□□,气液两相通过时产生强烈的湍动□□。在缩颈段□□□□□□,气速最高□□□□□□,湍动剧烈□□□□□,从而强化传质□□□□。在扩大段□□□□□,气速减到最小□□,实现两相的分离□□□□□□。流道收缩□、扩大的交替重复□□□,实现了□□□“脉冲□□□□□”传质过程□□□□□。

  脉冲填料的特点是处理量大□□□□,压降小□□□□,是真空精馏的理想填料□。因其优良的液体分布性能使放大效应减少□□,故特别适用于大塔径的场合□□□□。

  聚四氟乙烯阀杆填料是以聚四氟乙烯细粉料为原料□□□,采用全新的工艺加工而成的一种柔软制品□□。白色□□□□,连续绳状□,截面呈圆形□□□。它具有高度的柔顺性□□□□□□,极好的填充性□□、自润滑性□□□、低摩擦系数□□□、耐腐蚀等性能□□□□□□。

  装填方便快捷□□□□□□。装填时一般不必拆卸阀门□□□,只需将绳状填料绕在阀杆上□□,推入填料函□□□□□,上紧函盖帽□□□□□,填料即被压成一个密实的整体□□□□□□。

  密封性能优异□□□□□。膨胀聚四氟乙烯独特的微观结构赋予该产品极佳的柔韧性和模塑性□□□□□□,使它能轻易地将填料函内部空隙□□□,甚至阀杆□□、函体上的所有凹坑和沟槽填密□□□□□□,这也使腐蚀□、磨损的旧阀门避免更换或修理□□□□□。

  使用寿命长□□。因它长期保持的柔软塑性□,使泄漏缺口随时被填塞□□,还因它不被腐蚀□□□□□□,不会老化□□□□□□,可保长期使用□□□□。

  不污染管道中的流体□□□□□。因为它洁白干净□□□□,不会因腐蚀老化而脱落□□□□□□,使它特别适用于医药□□□、精细化工□□□□□、食品等行业□□。

  规格通用性好□□□□□,减少填料储存量□□□□,节约开支□□□□□。只需备置几种粗细规格的阀杆填料□,就能满足大多数阀门之需求□□□□。

  一般选用能用手嵌入的最大号这种填料□□□□,但较细的该种填料□,也可用于大规格的阀门中□□,压紧后□□□□□,也会塑变成型□□□□□,得到密实的封填体□□□□。

  塑性填料是经模具压制成型的填料□□□□□,使用时不需要像编结填料那样切断后盘成环状□,而且是根据轴颈大小制成环形□□□□□□。塑性填料有棉状和积层两种形式□□□□□□。

  绵状填料是把纤维□□□、石墨□□、云母□□、金属粉(或金属鳞片)□、油脂与弹性粘结剂相混合后□□,模压成环形□□□,再在外层编结一层石棉纱(根据需要也可用金属丝)□。

  还有一种使用方式是将混合物直接放人填料腔□□□□□,经压盖压紧后直接使用□,由于填料没有固定尺寸□□□□□□,填料装填不当容易影响密封性能□□,所以该方法较少使用□□□□。

  可以根据工作条件调节绵状填料中各种混合料的种类和配比□,例如高压蒸汽密封加人铜粉□、酸性介质密封加人铅粒或铅片□□□、轴有振动时可加添较多的弹性良好的粘结剂等□□□□□□。

  由于这种填料不含润滑剂□□□□□□,所以高压下其体积变化很小□□,可用于高速泵类和高压阀门密封□。如加人固体润滑剂□□,则可以保证良好的自润滑性能□□□□□,且结构致密□□□□□□,有助于提高密封性□。另外□□,绵状填料有塑性流动性□,还可以与金属填料组合使用□□□□□□。

  这种填料是在石棉布或帆布的表面上涂敷橡胶□□□□,经叠合或者卷绕后热压硫化成型□□□□,还可以内夹橡胶芯等软质填料或嵌人弹簧□□,几种积层填料的结构□□□□。

  积层填料密封性良好□□□□□□,可用于120℃以下的低压蒸汽□□□□□□、水和氨液□□□,主要用作往复运动的轴封和阀杆的密封□,无接口的圈装积层填料还可以用作往复泵活塞环□□□。由于积层填料中所含润滑剂不足□□□,使用过程中需添加润滑剂□□□□□□。

  选择填料时□□□□□□,对于某种特殊应用□□,填料的最佳标准是根据复合材料所期望达到的性能而定□□□□□□,必须考虑到下述基本原则□。

  1□□□□□□、填料在加工过程中必须保持其原有结构□□□□□□,并保持惰性□□□、不溶性□□□□□□、热稳定性□□□□、不挥发性□□、无催化活性和低的吸附性□□□。

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