一、什麽是填料(liào)?
填料泛指被填充於其(qí)他物體中的物料。
在化學工程中,填料(liào)指裝於(yú)填(tián)充塔內的惰性固體物料,例如(rú)鮑爾環和拉西環等,其作用是增大氣液的接觸麵,使其相互強(qiáng)烈混合。
在化工產品中,填料又稱填充劑,是指用以加(jiā)工性能、製品力學性能(néng)並(bìng)(或(huò))降低成本的固體物料。
在汙水處(chù)理領域,主(zhǔ)要用於接觸氧化工藝,微生物會在填料的表麵進行累積,以增大與汙水的表麵接觸,對汙(wū)水進行降解處理。
優點:結構簡單、壓力降小、易於用耐用腐蝕非(fēi)金屬材料製(zhì)造(zào)等。對於氣體吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流(liú)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(chēng)為放大效應。同時填料塔還有重量大、造價高、清理(lǐ)檢修麻煩、填料損耗大等缺(quē)點。
填料
二(èr)、填料有哪些種類(lèi)?
1、塑性填(tián)料
塑性填料是經模(mó)具壓(yā)製(zhì)成型的填料,使用時不需要(yào)像編結填料那樣(yàng)切斷(duàn)後盤成環狀,而且是(shì)根據軸頸大小製成環形。塑(sù)性填料有棉狀和積層兩種形式。
❶ 綿狀填料
綿狀填(tián)料是把纖維、石(shí)墨、雲母、金屬粉(或金屬鱗片)、油脂與彈(dàn)性粘結劑相混合後,模壓成環形,再在外層編結一層石棉紗(根(gēn)據需要也(yě)可用金屬絲)。
還有一種使(shǐ)用方式是(shì)將混合(hé)物直接放人填料腔,經壓蓋壓緊後直接使用,由於填料沒有固定(dìng)尺寸,填料裝填不當容易(yì)影響密封性(xìng)能,所以該方法(fǎ)較少使用。
可以根據工作條件調節綿狀填料中各種(zhǒng)混合料的種類和配比,例如高壓蒸汽密封加人銅粉、酸性介(jiè)質密封加人鉛粒或鉛(qiān)片、軸有振動時可加添較多的彈性良好的粘結劑等。
由於這種填料不含潤滑劑,所以高(gāo)壓(yā)下其(qí)體積變化很小,可用於高速泵類和高壓閥門密封。如加人(rén)固體(tǐ)潤滑劑,則可以良好的(de)自潤滑性能,且結構致(zhì)密,有助於提高密封性。另外,綿狀(zhuàng)填料(liào)有塑(sù)性流(liú)動性,還可以與金(jīn)屬填料(liào)組合使用。
❷ 積層填料
這種填料是在石棉布或帆布的表(biǎo)麵上塗敷橡膠,經疊合或者卷(juàn)繞後熱壓硫化成型,還可以內(nèi)夾(jiá)橡(xiàng)膠芯(xīn)等軟質填料或嵌人彈簧,幾(jǐ)種積層填料的結構。
積層填料密封性良好,可(kě)用於120℃以下的低壓蒸汽、水和氨液,主要用作往複運動的軸封和閥杆的密封,無接口的(de)圈(quān)裝積層填料還可以用作往複泵活塞環。由於積層填(tián)料中所含潤滑劑不足,使用過程中需添(tiān)加潤滑(huá)劑。
2、矩鞍填料
矩(jǔ)鞍填料將弧鞍填料兩(liǎng)端的弧形麵改為(wéi)矩形麵,且兩麵大小不等,即成(chéng)為矩(jǔ)鞍填料(liào)。
矩鞍填料堆積時不會套疊,液(yè)體分布(bù)較(jiào)均勻。矩鞍填料一般采用瓷質材料製成,其性能優於拉西環。國內絕大多數應用瓷拉西環的場合,均已被瓷矩鞍填料所取(qǔ)代。
3、金屬環矩鞍填料
環矩鞍填料(國外稱為Intalox)是兼顧環形和鞍形結構(gòu)特點而設計出的一種新型(xíng)填料,該填料一般以金屬材質製成(chéng),故又稱為金屬環矩鞍填(tián)料。
環矩(jǔ)鞍填料將環形填料和鞍形填料(liào)兩者的優(yōu)點集於(yú)一體,其綜(zōng)合性能優於鮑爾環和(hé)階梯環,在散裝填料中應用較多。
4、球形填料
球形填料一般(bān)采用(yòng)塑料(liào)注(zhù)塑而成,其結構(gòu)有多(duō)種。球形填料的特點是球體為空心,可以允許氣體、液體從其內部(bù)通過。
由於球體結構的對稱性,填(tián)料裝填密度均(jun1)勻,不易產生空穴和架橋,所以氣液分散性能好。球形填料一般隻適用於某(mǒu)些特定的場合,工(gōng)程上應用較少。
除上述幾種較典型的散裝填(tián)料外,不斷有構型的新型填料開發出來,如共軛環填料、海爾環填料、納特(tè)環填料等。
5、規整填(tián)料
規整填料是按幾何(hé)構形(xíng)排列,整齊堆砌的填料。規整填料種類很多,根據其幾何結構可分為格柵填料、波紋填料等。
❶ 格柵填料
格柵填料是以條(tiáo)狀單元體經規則組(zǔ)合而成的,具有多種結構形式。工業上應用早的格柵(shān)填(tián)料為木格柵填料。
應用較(jiào)為普遍的有格裏奇格柵填料、網孔格(gé)柵填料、蜂窩格柵填(tián)料等,其中以格裏奇格柵填料具代表(biǎo)性。格(gé)柵填料的比(bǐ)表麵積較低,主要用於要求壓降小、負荷大及防堵等場合。
❷ 波紋填料(liào)
波紋填料在工業上應用(yòng)的規整填料絕大部分為波紋填(tián)料,它是由許多波紋薄板組成的圓盤(pán)狀填料,波紋與塔軸的傾角有30°和45°兩種,組(zǔ)裝時相鄰兩波紋板反向靠(kào)疊。各盤填(tián)料(liào)垂直裝於塔內,相鄰的兩(liǎng)盤填料間交錯90°排列(liè)。
波紋填料按結構可分為網波(bō)紋填料和板波紋填料兩大(dà)類(lèi),其材質又有金屬、塑料和陶(táo)瓷等之分(fèn)。
金屬絲網波紋填料是網波紋填料的主要形式,它是由金屬絲(sī)網製成的。金屬絲網波紋填料的壓降低,分離效(xiào)率很高,特別適用於精密精餾及真空精(jīng)餾裝置,為(wéi)難分離物係、熱敏性物(wù)係的精餾提供(gòng)了有效的手(shǒu)段。盡管其造價(jià)高(gāo),但因其性能優良仍得到了廣泛(fàn)的應用。
金屬板波紋(wén)填(tián)料是板波紋填料的一種主要形式。該填料的(de)波紋板片上(shàng)衝壓有許多f5mm左右的小孔,可起到粗分配板片上的液體、加強橫向混(hún)合的(de)作用。
波紋板(bǎn)片上(shàng)軋成細(xì)小溝紋,可起(qǐ)到細分配板片上的液體、增強表麵潤(rùn)濕性能(néng)的(de)作用。金屬孔板波紋(wén)填料強度高,耐用腐蝕(shí)性強,特別適用於大直徑塔及氣(qì)液負荷較大的場(chǎng)合(hé)。
金屬壓(yā)延孔板波紋填料是另一種有代(dài)表(biǎo)性的板波紋填料。它與金屬孔板波紋填料的主要區別在於(yú)板片表麵不是衝壓孔,而是刺孔,用輾軋方式在板片上輾出很密的孔徑為0.4~0.5mm小刺孔。
其分離能力類似(sì)於網波紋(wén)填料,但抗堵能力比網(wǎng)波紋(wén)填料強,並且價格便宜,應用較(jiào)為廣泛。
波紋填料的優點(diǎn)是結構緊湊,阻力(lì)小,傳質效率高,處理能力大,比表麵積大(常用的有125、150、250、350、500、700等幾種)。波紋填料的缺點是不(bú)適於處理粘度(dù)大、易聚合或有(yǒu)懸浮物的物(wù)料,且裝卸、清理困難,造價高。
❸ 脈衝填料
脈衝填(tián)料是由帶縮頸的中空棱柱形個體,按方式拚裝而成的一種規整填料。
脈衝填(tián)料組裝後,會形成帶縮頸的多孔棱形通道,其縱麵流道(dào)交替(tì)收縮和擴大,氣液(yè)兩相通過時產生強烈的湍動。在縮頸段,氣速高,湍動劇烈,從而強化傳質。在擴大段,氣速減到小,實現兩相的分離。流道收縮、擴大的交(jiāo)替重複,實現(xiàn)了“脈衝”傳(chuán)質過程。
脈衝填料的特點是處理量大,壓(yā)降小,是(shì)真空精餾的理(lǐ)想填(tián)料。因其優良的液體分布性能使放大效應減少,故特別適用於大塔徑的場合。
6、四氟填料
聚四氟乙烯(xī)閥杆填料是以聚四氟乙烯細粉料(liào)為原料,采用全新的工藝加工而成的(de)一種柔軟製品。
白色,連續繩(shéng)狀,截麵呈圓形。它具有(yǒu)高度的柔順性,好填(tián)充性、自潤滑性、低摩擦係數、承受(shòu)腐(fǔ)蝕(shí)等性能。
優點:
❶ 裝填方便快捷。裝填時一般(bān)不必(bì)拆卸閥門,隻需將繩狀填料繞在閥杆上,推入填料函,上緊函蓋帽,填料(liào)即被(bèi)壓成一個密實的整體。
❷ 密封性(xìng)能優異。膨脹聚四氟乙烯的微觀結構賦予該產品的柔韌性(xìng)和(hé)模塑性,使它能輕易(yì)地將填料函內部空隙,甚至閥杆、函體上的(de)所有(yǒu)凹坑和溝槽(cáo)填密,這也使腐蝕、磨損的舊閥門避免更換或修理。
❸ 使用壽命長。因它長期保持的柔軟塑性(xìng),使泄漏缺口隨時被填塞,還因它不被腐蝕,不會老化,可保長期使用。
❹ 閥門開閉靈活輕便。因為聚四氟乙烯具(jù)有低的摩擦係數和優(yōu)異的(de)自潤滑(huá)性。
❺ 不汙染(rǎn)管道中的流體。因為它潔(jié)白幹淨(jìng),不會因腐(fǔ)蝕老化而脫落,使它特別適用於醫藥(yào)、精細化工、食品(pǐn)等行業。
❻ 規格通用性好,減少填(tián)料儲存量,節約開支。隻需備置幾種粗細規格的閥杆填料(liào),能滿足大(dà)多數閥門之需求。
一般選用能用手嵌入的大號這種填料(liào),但較細的'該種填料,也可用於大規(guī)格(gé)的閥門中(zhōng),壓緊後,也會塑變成型,得到密實的封填(tián)體。
7、拉西環(huán)填料
拉西環填料於1914年由拉西(F. Rashching)發明,為外徑與高度相(xiàng)等的圓環。拉西環填料的氣液分布較差,傳質效率(lǜ)低,阻力(lì)大(dà),通(tōng)量小,工(gōng)業上已較少應用。
8、鮑爾環填料
鮑爾環填料是對拉西環的改進,在拉西環的側壁上開出兩(liǎng)排長方(fāng)形的窗孔,被切開的環(huán)壁的一側仍與(yǔ)壁麵相連,另一側向環內彎曲,形成內伸(shēn)的舌(shé)葉,諸舌葉的側邊在環中心相搭。
鮑爾環由於環壁開孔,大大提高了(le)環內空間及環內表麵的利用率,氣(qì)流阻力(lì)小,液體分布均勻。與拉西(xī)環相比,鮑爾(ěr)環的氣體通量可(kě)增加50%以上,傳質效率提(tí)高30%左右。鮑爾(ěr)環是一種應用(yòng)較(jiào)廣的(de)填(tián)料。
9、階梯環填料(liào)
階梯環填料是對鮑爾環的改進,與鮑爾環相比,階梯環高度(dù)減少了(le)一半並在一端增加(jiā)了一個錐形翻邊。
由於高徑比減少,使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短,減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強(qiáng)度,而(ér)且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主,這樣不但增(zēng)加了填料間的空隙,同時成為液體沿填(tián)料表(biǎo)麵(miàn)流動的匯集(jí)分散點,可(kě)以促進(jìn)液膜的表麵更新(xīn),有利於傳質效(xiào)率的提高。
階梯環的綜合性能優於鮑爾環,成為所使用的環形填料中為優良的一種。
10、弧鞍填料(liào)
弧(hú)鞍填料屬鞍形填料(liào)的一種,其形狀如同馬鞍,一般采用瓷質材料製成。
弧鞍填料的特點是表麵全部(bù)敞開,不分內外,液體(tǐ)在(zài)表麵(miàn)兩側均勻流動(dòng),表麵利用(yòng)率高,流道呈弧(hú)形,流動阻力小。
其缺點是易發生套疊,致(zhì)使一部分填料表(biǎo)麵被重(chóng)合,使傳質效率降(jiàng)低。弧鞍填料強(qiáng)度較差,容破碎,工(gōng)業生產中應用(yòng)不多。