化工填料如何分類、如何選擇填料的種類
什么是化工填料?
化工填料在很多行業都運用廣泛,具有優異的耐酸耐熱性能,能耐除氫氟酸以外的各種無機酸、有機酸及有機溶劑的腐蝕,可在各種高,低場合使用,是填料塔中氣液接觸的基本構件,其性能的優劣是決定填料塔操作性能的主要因素。
按材質分類:
①陶瓷填料。陶瓷填料具有較好的耐腐蝕性及耐熱性,一般可耐出氫氟酸以外的其他各種無機酸和有機酸。陶瓷填料易碎,不宜在高沖擊強度下使用,但具有較好的潤濕性能。
②金屬填料。金屬填料可用多種材質制成,碳鋼填料造價低,且具有較好的表面潤濕性能,可適用于無腐蝕或低腐蝕的體系;不銹鋼填料耐腐蝕性強,但造價較高。金屬填料的抗沖擊性強,能在高溫、高壓、高強度下應用,工業上主要以金屬填料為主。
③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,其耐腐蝕性能較好,可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑等,但具有冷脆性,不宜在0℃一下使用,但表面潤濕性能稍差。
按裝填方式分類:
A、散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體,一般以隨機的方式堆積在塔內,又稱為亂堆填料或顆粒填料,主要包括:①拉西環填料;②鮑爾環填料;③階梯環填料;④弧鞍填料;⑤矩鞍填料;⑥環矩鞍填料等。
B、規整填料是按一定的集合圖形排列,蒸汽堆徹的填料。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、脈沖填料等,目前工業上常用的規整填料為波紋填料,其基本類型有絲網形和孔板形兩大類,可用陶瓷、塑料、金屬等材質制造。加工中,波紋與塔軸的傾角有300和450兩種,傾角為300的用代號BX(或X)表示,傾角為450用代號CY(或Y)表示。
金屬絲網波紋填料是網波紋填料的主要形式,是由金屬絲網制成的。其特點是壓降低、分離效率高,特別適用于精密精餾及真空精餾裝置,為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。
金屬網板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多φ4-φ6mm的小孔,可起到分配板片上的液體,加強橫向混合的作用。金屬孔板波紋填料強度高,耐腐蝕性強,特別適用于大直徑塔及氣液負荷較大的場合。
總體來講,規整填料可以實現單位理論級的壓降*小,從而它們非常適合于要求能耗*小并需要很多理論級的分離過程。分離熱敏性物系時,它們又可使塔底溫度*低。盡管規整填料的投資一般比散裝填料高,但對分離過程的經濟考察發現,在總費用中能耗經常是決定性因素,因此,許多情況下,寧可采用規整填料而不用散裝填料。
如何選擇填料的種類?
填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求,通??紤]一下幾個方面。
①傳質效率
傳質效率即分離效率,它有兩種表示方法:一是以理論級進行計算的表示方法,以每個理論級當量的填料層高度表示,即HETP值;另一是以傳質效率進行計算的表示方法,以每個傳質單元高度相當的填料層高度表示,即HTU值。在滿足工藝要求的前提下,應選用傳質效率高,即HETP值低的填料。
②填料的泛點氣速
通量在相同的液體負荷下,填料的泛點氣速愈高或氣相動能因子愈大,則通量愈大,塔的處理能力愈大。因此,在選擇填料種類時,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
填料層的壓降是填料的主要應用性能,填料層的壓降愈低,動力消耗越低,操作費用愈小。選擇低壓降的填料對熱敏性物系的分離尤為重要。
④填料的操作性能
填料的操作性能主要指操作彈性、抗污阻性及抗熱敏性等。所選填料應具有較大的操作彈性,以保證塔內氣液負荷發生波動時維持操作穩定。同時,還應具有一定的抗污阻、抗熱敏能力,以適應物料的變化及塔內溫度的變化。
⑤填料層分段
當確定了總填料層高度后,應考慮填料層是否需分段,分段的目的是保證填料層中分布均勻,同時為上升氣體提供橫向混合的空間和機會,從而減小放大效應,提高傳質效率。
使用壽命:
化工填料里面的種類繁多,陶瓷、塑料、金屬填料的使用壽命根據使用環境、使用溫度不同、使用的壽命不一樣,舉例來說:
陶瓷的比塑料和金屬的使用壽命要更長一些,可長達10多年,短的時間也有一年半載就更換的。蜂窩陶瓷蓄熱體平均一年到一年半更換一次為好。蜂窩陶瓷鑄造片都是一次性使用的,陶粒濾料是消耗品,每年增加5%即可。研磨瓷球根據磨耗不一,使用時間也不一樣。
