f第四章4-1散堆填料.ppt

4. 1 散堆填料,早期：碎石、焦碳、石块等不定型物。 科学发展时期: 1914年瓷制拉西环。 科学发展时期: 1914年瓷制拉西环。 改进：不断改进填料的形状和结构，以期改善流体力学性能，提高传质效率。 换代：经历了三代产品的更新换代。 分类：环形填料，鞍形填料，环鞍形填料,第一代：几何形状简单，如拉西环、弧鞍环等。目前，已逐渐被各种新型散堆填料取代。 第二代：以鲍尔环为典型，目前广泛应用于工业实践中。 第三代：是70年代后期开发的各种新型散堆填料，以金属矩鞍环填料IMTP（Intalox Metal Tower Packing）为代表，目前正在大力推广应用。,4. 1 散堆填料,4.1.1. 环形填料,(1) 拉西环及其改进型,拉西环(Raschig ring),构成：外径与高相等的薄壁圆环组成。 材质：金属、塑料、陶瓷、石墨等。 缺点：容易产生架桥、空穴等现象，造成液体的偏流、沟流甚至严重的壁流。,环、十字环、螺旋环,拉西环改进：增大比表面积。 勒辛环：又称环，在环内加一个竖直隔板。 十字环：在环内加一个十字形隔板。 螺旋环：在环内加单头、双头或三头螺旋形隔板。,短拉西环,拉西环的改进：减小高径比。 高径比：1:2。 特点：压降小、分离效率高。,4.1.1 环形填料,4. 1 散堆填料,结构： 开槽：周壁开两层带叶片长方形槽，每层有5个槽，两层槽孔交错排列。 叶片：一端与环壁相连，另一端弯向环中心。5叶片于环中心相搭。 开槽面积：占整个环壁面积的35%左右。 年代： 50年代,德国及欧洲工业应用。 材质： 金属、塑料和陶瓷等。,优点： 气液分布：环壁上开有许多窗口，使气液两相能够从窗孔自由通过，气液分布较拉西环有较大改善。 润湿性能：填料环内表面容易被液体润湿，使得内外表面得以充分利用。 分离效率高、压降低、操作弹性大：与同型号的拉西环相比，一般在同样的压降下，处理能力增加50%以上；在同样的处理量下，压降约小50%。,(2) 鲍尔环,4. 1 散堆填料,结构：吸收短拉西环优点，降低了环的高度，减薄了材料的厚度，在环的侧端增加了翻边。 年代：70年代初，英国传质公司（Mass Tranfer Ltd.） 材质：各种塑料、金属、陶瓷等。,优点： 高径比低：气体绕填料外壁流过的平均路径比鲍尔环填料大大缩短，减小了气体通过填料层的压降。 侧端翻边：增加机械强度，破坏了填料的轴对称性。 填料环隙之间以点接触为主：增加了填料颗粒之间的空隙、减小气流阻力；接触点成为液体沿填料表面流动的汇聚、分散点，有利于促进液膜的表面更新与气液混合，提高传质效率。,4.1.1 环形填料,(3) 阶梯环,4. 1 散堆填料,结构：短开孔环形填料，高径比小（约1/3）。 开孔：内弯舌片改为连续内弯弧形筋片。 翻边：取消。,适应：液液萃取过程。,优点： 减少了分散相液滴群的汇聚,环的翻边 内弯叶片的端点,特别适用于液液两相的相对流动，有效降低了填料层的轴向返混，提高了液液两相间的传质效率。,低界面张力体系的液液萃取过程,轴向混合小 处理能力大 传质效率提高20%以上,4.1.1 环形填料,(4) 扁环,4. 1 散堆填料,形状：马鞍形。 材质：瓷质。 优点：弧形面使液体易于分散，均匀成膜，流体力学与传递性能优于拉西环。 缺点：结构对称，容易套叠、架桥。,形状：与弧鞍填料的主要差别：两端为矩形（非圆弧形），上下两面不对称。 特点：由于不对称性，克服了弧鞍容易套叠的缺点，使床层具有较大的空隙率。 矩鞍填料床层内多为圆弧形通道，减少了气体阻力，液体分布均匀，壁效应小。 材质：金属、瓷或塑料制成。其中瓷质应用最广。,4.1.2 鞍形填料,（1）弧鞍型填料,（2）矩鞍型填料,4. 1 散堆填料,环鞍形填料,环形填料 鞍形填料,优点结合起来,(Intalox Metal Tower Packing),结构:有环形填料的圆环、环壁开孔和内伸的舍片； 有矩鞍填料的圆弧形通道； 鞍形两侧有翻边:增加了机械强度与刚度；两端下部有齿形结构。,年代:1977 美国Norton公司,特点:开敞结构, 有利于液体的分布和促进液体表面更新,是散堆填料发展的一个突破，具有低压降、高通量、液体分布性能好、传质效率高、操作弹性大等优良的综合性能。,与相同尺寸的鲍尔环相比,通量增大, 提高1530% 压降降低, 降低4070% 传质效率, 提高10%左右,4.1.3 环鞍形填料,（1）金属环矩鞍填料,4. 1 散堆填料,结构：采用薄板冲压制成侧壁开孔的环鞍形填料， 鞍的背部有一个开有数个圆孔的凸缘加强筋， 筋的两侧有大小两个与鞍反向的半圆环， 鞍的两个侧面各有一个翻边。,特点： 鞍背的加强筋及两侧的翻边，增加了填料的刚性，可使用较薄的材料，减轻填料的重量； 由于两个反向半环的直径不同，可避免填料堆积过程的套叠； 有利于填料层内液体的横向扩散和液膜的表面更新，使填料具有较高的表面利用率，有利于填料层的传质和传热。,（2）纳特环填料,（Nutter Ring）,4. 1 散堆填料,结构： 相当于将阶梯环沿轴向对半剖开，然后将其中的一半倒转180连接而成，其中每个半圆形构件中间又有一个半环形筋片。,特点： 内筋呈共轭环状，对称性较高，不会产生沿轴