常用填料的類型
1) 散堆填料
(1) 拉西環(huán) 拉西環(huán)是一外徑與高相等的圓環(huán)。由于構(gòu)造簡單、制造容易,曾得到了廣泛的應(yīng)用,其流體力學(xué)性能及傳質(zhì)規(guī)律已有較詳細的研究。由于其存在較嚴重的塔壁偏流和溝流現(xiàn)象,傳質(zhì)效率很低。
(2) 鮑爾環(huán) 鮑爾環(huán)的構(gòu)造是在拉西環(huán)的壁上開兩排長方形窗口,被切開的環(huán)壁形成葉片,一邊與壁相連,另一端向環(huán)內(nèi)彎曲,并在中心處與其它葉片相搭。鮑爾環(huán)的構(gòu)造提高了環(huán)內(nèi)空間和環(huán)內(nèi)表面的有效利用率,使氣體阻力降低,液體分布有所改善,提高了傳質(zhì)效果。
(3) 階梯環(huán) 階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進而發(fā)展起來的新型環(huán)形填料。環(huán)壁上開有窗口,環(huán)內(nèi)有一層互相交錯的十字形翅片,翅片交錯45°角。圓筒一端為向外翻卷的喇叭口,其高度約為全高的1/5,而直筒高度為填料直徑的一半。由于兩端形狀不對稱,在填料中各環(huán)相互呈點接觸,增大了填料的空隙率,使填料的表面積得以充分利用,因此可使壓降降低,傳質(zhì)效果提高。
(4) 鞍型類填料 鞍型填料主要有弧鞍形填料、矩鞍形填料和環(huán)矩鞍填料。弧鞍形填料:弧鞍形填料的形狀如馬鞍,結(jié)構(gòu)簡單,用陶瓷制成,由于兩面對稱結(jié)構(gòu),在填料中互相重疊,使填料表面不能充分利用,影響傳質(zhì)效果。 矩鞍形填料:將弧鞍型改制成兩面不對稱,大小不等的矩鞍形。它在填料中不能互相重疊,因此填料表面利用率好,傳質(zhì)效果比相同尺寸的拉西環(huán)好。
環(huán)矩鞍填料:環(huán)矩鞍填料是結(jié)合了開孔環(huán)形填料和矩鞍形填料的優(yōu)點而開發(fā)出來的新型填料,即將矩鞍環(huán)的實體變?yōu)閮蓷l環(huán)形筋,而鞍形內(nèi)側(cè)成為有兩個伸向中央的舌片的開孔環(huán)。這種結(jié)構(gòu)有利于流體分布和增加了氣體通道,因而具有阻力小,通量大,效率高的特點。
(5) 十字環(huán)填料 十字環(huán)是由拉西環(huán)改進而成,操作時可使塔內(nèi)壓降相對降低,溝流和壁流較少,效率較拉西環(huán)高。
(6) θ環(huán)形填料: 這種填料是由拉西環(huán)改進而成,在環(huán)的中間有一隔板,增大了填料的比表面積,可用陶瓷、石墨、塑料或金屬制成。
(7) 網(wǎng)形填料 網(wǎng)形填料主要有θ網(wǎng)環(huán)、壓延孔環(huán)、網(wǎng)形弧鞍和雙層網(wǎng)環(huán)。
θ網(wǎng)環(huán):θ網(wǎng)環(huán)填料由金屬絲網(wǎng)做成,由于絲網(wǎng)的毛細作用,使液體能很好地分散,可消除溝流現(xiàn)象。金屬絲網(wǎng)一般用60~100目、環(huán)直徑1~6㎜,是一種高效填料。
壓延孔環(huán):壓延孔環(huán)填料是由沖有許多小孔的薄的金屬片卷成,但沖孔不去掉金屬,而使其突出,成為粗糙的表面,有利于液體在填料表面的潤濕。是一種高效填料。
網(wǎng)形弧鞍:網(wǎng)形弧鞍填料是由金屬絲網(wǎng)做成鞍形狀的填料,它具有金屬絲網(wǎng)分散液體的特點,又有弧形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。一般由一系列網(wǎng)目80~100目的金屬絲網(wǎng)壓成。
雙層θ網(wǎng)環(huán):是用雙層絲網(wǎng)繞成的θ環(huán),雙層網(wǎng)的優(yōu)點是強度較好,用雙層后網(wǎng)孔間的表面張力作用更顯著,因而潤濕性非常好。
2). 規(guī)整填料
規(guī)整填料是由許多具有相同幾何形狀的填料單體組成的,它們以整砌的方式裝填在塔內(nèi)。
規(guī)整填料的分類:規(guī)整填料主要有波紋類填料、柵格類填料及脈沖填料。規(guī)整填料可使化工生產(chǎn)的塔壓降低,操作氣速高,分離程度增加,同時可按人為規(guī)定的路徑使氣液接觸,因而使填料在大直徑時仍能保持高效率,是填料發(fā)展的趨勢。但規(guī)整填料的造價相應(yīng)較高。
(1) 波紋填料 波紋填料由許多波紋薄板垂直方向疊加在一起,組成盤狀。分為網(wǎng)狀和實體兩大類。由于結(jié)構(gòu)緊湊,具有很大的比表面積,且壓降比亂堆填料小,因而空塔氣速可以提高。同時液體在填料中的流動不斷重新分布,改善了填料表面潤濕狀況。
(2) 柵格類填料 柵格類填料是最早形成的規(guī)整填料,后來經(jīng)過研究改進開發(fā)了多種新型結(jié)構(gòu)。具有氣體定向偏射的特點,并且液相呈膜滴結(jié)合狀態(tài),使液體分散并不斷更新界面。
(3) 脈沖填料 脈沖填料是由帶縮頸的中空三棱柱填料單元排列成規(guī)整填料。一般采用交錯收縮堆砌。氣液兩相流過交替收縮和擴大的通道,產(chǎn)生強烈湍流,從而強化了傳質(zhì)。其特點是處理量大,阻力小,氣液分布均勻。
填料是填料塔的核心構(gòu)件,它提供了塔內(nèi)氣—液兩相接觸而進行傳質(zhì)或傳熱的表面,與塔的結(jié)構(gòu)一起決定了填料塔的性能。現(xiàn)代工業(yè)填料大體可分為實體填料和網(wǎng)體填料兩大類,而按裝填方式可分為亂堆填料和規(guī)整填料。以下分別介紹幾種常用的填料類型。