關(guān)于環(huán)保填料的定義及選用準(zhǔn)則介紹
關(guān)于環(huán)保填料的定義及選用準(zhǔn)則介紹
一、填料的定義
填料泛指被填充于其他物體中的物料。
在化學(xué)工程中，填料指裝于填充塔內(nèi)的惰性固體物料，例如鮑爾環(huán)和拉西環(huán)等，其作用是增大氣-液的接觸面，使其相互強(qiáng)烈混合。
在化工產(chǎn)品中，填料又稱填充劑，是指用以改善加工性能、制品力學(xué)性能并(或)降低成本的固體物料。
在污水處理領(lǐng)域，主要用于接觸氧化工藝，微生物會(huì)在填料的表面進(jìn)行累積，以增大與污水的表面接觸，對(duì)污水進(jìn)行降解處理。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、壓力降小、易于用耐腐蝕非金屬材料制造等。對(duì)于氣體吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流體的操作，頗為適用。
缺點(diǎn)：當(dāng)塔頸增大時(shí)，引起氣液分布不均、接觸不良等，造成效率下降，即稱為放大效應(yīng)。同時(shí)填料塔還有重量大、造價(jià)高、清理檢修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)。
二、填料選用準(zhǔn)則
填料的幾何特性數(shù)據(jù)主要包括比表面積、空隙率、填料因子等，是評(píng)價(jià)填料性能的基本參數(shù)。
(1)比表面積單位體積填料的填料表面積稱為比表面積，以a表示，其單位為m2/m3。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。因此，比表面積是評(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。
(2)空隙率單位體積填料中的空隙體積稱為空隙率，以e 表示，其單位為m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，氣體通過的能力越大且壓降低。因此，空隙率是評(píng)價(jià)填料性能優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。
(3)填料因子填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即a/e 3，稱為填料因子，以f表示，其單位為1/m。它表示填料的流體力學(xué)性能，f值越小，表明流動(dòng)阻力越小。
填料性能優(yōu)劣主要取決于：
有較大的比表面積(m2/m3填料層)
液體在填料表面有較好的均勻分布性能
氣流能在填料層中均勻分布
調(diào)料具有較大的空隙率(m3/m3填料層)。
在相同的操作條件下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面的潤濕性能越好，則傳質(zhì)效率越高;填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開敞，則通量越大，壓降亦越低。
采用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)九種常用填料的性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，絲網(wǎng)波紋填料綜合性能好，拉西環(huán)差。
填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用低。
1、 填料種類的選擇
填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求,通常考慮以下幾個(gè)方面：
1)傳質(zhì)效率要高一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料。
2)通量要大。在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料。
3)填料層的壓降要低。
4)填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便。
2、 填料材質(zhì)的選擇
填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。
(1)陶瓷填料
陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價(jià)格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 大缺點(diǎn)。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應(yīng)用較為普遍。
(2)塑料填料
塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。
塑料填料質(zhì)輕、價(jià)廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。
塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤濕性能差，但可通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳破浔砻鏉櫇裥阅堋?
(3)金屬填料
金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時(shí)主要考慮腐蝕問題。
3 、填料規(guī)格的選擇
填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。
(1)散裝填料規(guī)格的選擇
工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。
同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。
因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應(yīng)大于8。
(2)規(guī)整填料規(guī)格的選擇
工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號(hào)和規(guī)格的表示方法很多，國內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格。
同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。
選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。
碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的表面潤濕性能，對(duì)于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用。
不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐除Cl- 以外常見物系的腐蝕，但其造價(jià)較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合(如極低噴淋密度下的減壓精餾過程)，需對(duì)其表面進(jìn)行處理，才能取得良好的使用效果。
鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。
一般來說，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍為廣泛。
