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“工业陶瓷填料”是什么?
2019年03月04日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:148
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“填料”其实是泛指被填充于其他物体中的物料。但细分来看,填料在不同领域中的所呈现的形态有着巨大区别。

譬如说在化学工程中,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。

本文主角“工业陶瓷填料”主要是指化学工程中的填充塔内的惰性固体物料。对于填充塔大家可能比较陌生——它其实是塔设备的一种,在塔内填充适当高度的填料,可用于增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时,液体由塔的上部通过分布器进入,沿填料表面下降,除此外还被广泛应用于蒸馏、萃取等操作。

填料塔结构

对于这些堪称填充塔“核心部件”的物料,人们赋予它们一个统称——“塔填料”。塔填料的材质主要可分为陶瓷、塑料、金属,其性质决定了填料塔的操作,只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件才能构成技术上先进的填料塔。

其中,陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性、耐热性及很好的表面润湿性能,且价格便宜。但是质脆、易碎是其最大缺点,目前在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。下文小编将以散堆填料和规整填料两大类来说明工业陶瓷填料的应用及优势。

一、散堆填料

散堆填料是具有一定几何尺寸的颗粒体,在塔内以散堆方式堆积。散堆填料及其塔设备可用在吸收、解吸、精馏、干燥和萃取等气-液或液-液接触的传质传热过程以及反应蒸馏、流化干燥和超重力分离等领域。根据国内外最新的研究工作表明,在液液萃取、液气比很大的吸收和高压精馏的情况下,应用散堆填料的操作性能优于规整填料和塔盘。

1.拉西环填料

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。

 

2.鲍尔环填料

陶瓷鲍尔环填料是在陶瓷拉西环的基础上开发的一种高径相等的开孔环型填料,每层窗孔有5个舌叶,每个舌叶内弯指向环心,上下两层窗孔的位置相反错开。由于环壁开孔,填料塔内的气体和液体能够从窗孔自由通过,改善了气液分布,充分利用了环的内表面。与拉西环相比,气体通量可增加50%以上,传质效率提高30%左右,是一种应用较广的填料。

 

3.阶梯环填料

阶梯环吸收了拉西环的特点,而对鲍尔环的改进,环的高径比为1:2,并在一端增加了锥形翻边,减少了气体通过床层的阻力,并增大了通量,填料强度较高,由于其结构特点,使气液分布均匀,增加了气液接触面积而提高了传质效率。其综合性能优于鲍尔环,成为所使用的环形填料中最为优良的一种。

 

4.弧鞍填料

弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成。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,且强度较差,易破碎,工业生产中应用不多。

5.矩鞍填料

为了克服弧鞍填料容易套叠的缺点,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,如此一来填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀,且较耐压力,构型简单。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。

 

二、规整填料

规整填料是一种在塔内按均匀几何图形排布、整齐堆砌的填料,具有比表面积大、压降小、流体分均匀、传质传热效率高等优点,是继散堆填料之后在近20年来发展的新型高效填料。最早开发的是金属规整填料,以后相继开发的有塑料规整填料、陶瓷规整填料和碳纤维规整填料。

规整填料根据其结构特点可以分为两大类:波纹型和非波纹型。前者又分,垂直波纹型和水平波纹型;后者又分,栅格型和板片型等。

1.波纹填料

陶瓷波纹填料是一种新型规整填料,它是由许多具有相同几何形状的填料单元体组成。由于陶瓷独特的结构,具有良好的亲水性能,其表面可形成极薄的液膜的湍动及气流的倾斜曲折通道能促进气流但又不阻挡气流使陶瓷填料能与金属填料相匹敌,而其耐腐蚀、耐高温性能金属填料却无法相比。表面结构有良好的湿润性能,能使液体加快流动、使填料滞液量降至最低。从而降低了过热、聚合和结焦的机会。

 

2.格珊填料

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。它能使气体和液体有固定走向,流体在板片之间不断冲刷接触,使得两者均不会在填料表面停滞、沉积和堵塞,是一种高效、大通量、低压降的新型规整填料,主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。

 

瓷质规整六棱组合环系列高效规整填料

 

资料来源:

填料塔常用填料.ppt(华东理科大学)

格栅填料在脱硫塔和煤气洗涤塔应用中的节能减排技术,沈树荣。

粉体圈 小榆整理

 


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