填料塔中的填料技术进展

1、填料塔中的填料技术进展摘要：在现代工业中，填料塔广泛应用于石油、天然气加工，化学品的分离，香料 及医药生产屮。填料是填料塔的核心构件，为气液两相间热质传递提供了有效的相界面。 随着填料塔的推广，填料的类型也在不断地发展。随着新型塔填料的相继开发和应用， 填料塔的优点更显突出，应用范围日益扩大。关键词：填料塔；技术；进展在填料塔中，液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从 塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气休分布装置）分布后，与液体呈逆流 连续通过填料层的空隙。在填料表面上，气液两相密切接触进行传质和传热，从而达到 分离的效果。经过多年的研究与发展，目前工业中应用的

2、填料多种多样。按照装填方式，分为散 装填料和规整填料，按照材料种类，分为陶瓷填料，塑料填料和金属填料以及石墨填料。一、散装填料对于散装填料，最初的填料可以追溯到石块、焦炭等不定型物料的使用。1914年拉 西环的出现是填料塔的重大突破，可以说拉西环是现代填料的先张。拉西环是具有内外 表面的环形实壁填料，与原始填料相比，有较大的表面积，但是亦有缺点，即横放时内 表面不易被液体润湿，气体也不能从环内通过，致使液体阻力大，气液接触面积小。1948 年，徳国出现了被称为第二代产品的鲍尔环，特点是在拉西环的圆环壁上开两层矩形孔, 小孔的母材并不从环上剪下来，而是向中心弯入，这种结构提高了环内空间及环内表面

3、 的利用程度，减少了流体阻力，增大了气液接触面积，是一种优良的填料。这乂是填料 发展史上的新的重大突破。此后乂出现了阶梯环，它是在鲍尔环的基础上改进得到的， 阶梯环与鲍尔环一样开有矩形孔，并弯曲为向内的舌头。阶梯环的一端制成锥形翻边， 而口高径比较小，这些特点使得填料之间呈点式接触，形成的填料层均匀，有利于液体 的分布，具有更大的处理能力和更高的传质效率。鲍尔环阶梯环图1.环状填料结构示意图以上的三种填料都是环形填料，但是环形填料往往有一个缺点，就是液体沿环留下 的时候往往再分布性能比较并，于是在30年代后期出现了鞍型填料，主要包扌舌弧鞍形、 矩鞍形和环矩鞍形填料。弧鞍形填料性状如同马鞍，特点

4、是表面全部敞开，结构对称， 流体可以在填料两侧表而流动，表而利用率高，而且表而流道呈弧线形，故流体阻力小。 但是，由于其结构对称，容易重合，影响传质效率，口前已很少用。矩鞍形填料结构设 计的不对称，因此避免了填料的重叠，具有较好的传质效果。1978年，美国的norton 公司推出了金属环距鞍填料，其特点是将环形填料、阶梯环和鞍型填料的优点结合在一 起，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，口前广泛应用于工业上，被称为是第三代填料的标志。弧鞍形矩鞍形环矩鞍形图2.鞍形填料结构示意图近年来在塑料材质的设计方而，出现了由塑料诺派克环带头的格子结构的设计，紧 随

5、其后出现了金属，陶瓷的哈弗罗环，大量实验表明，格子结构填料是高性能的填料， 而月可以成功的用于热敏物系分离以及那些需要很多理论级及能量消耗较多的场合。另 外对于实验室或生产中，针对于沸点接近的难分离物质，研究出了高效散装填料，这些 高效填料尺寸相当小，一般只有1.510mm,但是比表而积很大。高效填料一般采用丝 网，细金属丝刺孔金属片等制造，常用的高效散装填料有（）网环、鞍型环、压延孔环、 螺线圈、网带卷等。不过虽然高效填料的分离效果显著，但是由于放大效应明显，月处 理量小，价格昂贵，一般不在工业上应用。我国在工业用散装填料方而也作出了很大的贡献，共轨环及扁环的开发扩大了散装 填料的应用范围。

6、二、规整填料规整填料是以整砌的方式装填在塔体中，它是与散装填料同步发展的。1937年，出 现了第一种规整填料斯特曼填料，随后岀现了司帕雷派克填料。在60年代以后，工业 生产规模大型化要求具有大通量，能改善液体均匀分布，以提高分离效率及克服放大效 应，降低填料层阻力及持液量，起到节能效果，规整填料在这方而冇明显的优点，从而 开始了快速的发展。首推的是瑞士苏尔寿公司开发的金屈丝网波纹填料，它是以细密的 丝网为材质制成的规整填料，具有密集的丝网结构，表而积大，且丝网具有毛细作用， 液体在丝网表面极易润湿仲展成膜，传质效率较高，但是填料材质较贵，因此常用于难 分离的物系。1977年，该公司又推岀了板片

7、波纹型的mellapark填料，是由金屈薄板先 冲孔后，再压制成波纹状板，平行叠合而成的圆盘单体。在填料塔内装填时，上下两盘 填料的排列方向交错90°角，气体通量大，流体流通阻力小，传质效率高，加工方便, 因而得到了广泛的推广。此后很多公司都推出了新的填料，几乎都是以mellapark填料为基础进行的改进。板波纹填料丝网波纹填料图3.规整填料结构示意图与散装填料相比，规整填料在整个塔截而上，几何形状规则、对称、均匀。在相同 的能量和压降下，规整填料可以安排更大的表而积，它规定了气液流路，改善了沟流和 壁流现象，压降可以很小。由于其结构的规整性，合理的设计几乎可以做到没有放大效 应，因

8、此在短短的几十年间就形成了比较完整的规整填料系列。我国国内在规整填料方而的工作也取的了很大的成绩，除对原有的金属丝网波纹填 料及板波纹填料进行试验及推广应用外，还相继开发了多种不同类型的规整填料，比如 以unapak命名宁德脉冲规整填料、碳钢渗铝板波纹填料、压延版波纹填料、板花规整 填料、lh型规整填料等都在工业上得到了成功的应用。在填料的材质屮，也是随着生 产的需要而不断发展的。三、各种材质的填料填料的材质也是随着生产的需要而不断发展的，如今已经有多种材质的填料应用于 工业生产中。陶瓷填料具有优异的耐酸耐热性能、能耐除氟氧酸以外的各种酸、碱的腐蚀。陶瓷 填料可用丁化工、冶金、制酸、煤气、制氧

9、、钢铁、制药、精细化工等行业的洗涤塔、 冷却塔、回收再生塔、脱硫塔、干燥塔、吸收塔及反应器的内衬。塑料填料具有重量轻、耐热、耐化学腐蚀等特点，具冇空隙率大、压降和传质单元 高度低、泛点高、汽液接触充分、传质效率高等特点。塑料填料广泛用于石油、化工、 氯碱、煤气、环保等行业的各种介质中的使用温度为60-280oc的填料塔中。金属填料是以碳钢、不锈钢及组合金等材料制成的塔填料。金屈填料具有壁薄、耐 冷热、空隙率大、通量大，压降低、阻力小、分离效果好、寿命长等优点，虽说一次性 投资稍大，但能充分发挥设备的潜在力。金屈填料适用于真空精饰塔，处理过敏性、易 分解、易紧合、易结碳的物料。填料塔用实体规整填

10、料，石墨填料相对于前面几种材料的填料，发展比较晚。这类填料的组合单元为单纯或 改性的碳，或右墨及其制品的波纹板。与现冇技术的金屈、陶瓷、塑料或碳纤维材质的 规整填料相比，具有良好的耐腐蚀性能，高传质效率，低阻力降和通用性强等有机结合 的明显优势，解决了腐蚀环境下的高效、高通量、低阻力降的气一液、液一液传质设备 问题。开发岀不同材质的填料为工业生产带来了很多便利，可以根据生产需要选择合适材 质的填料，获得最好的生产效率。四、展望前景随着新型塔填料的相继开发和应用，填料塔的优点更显突出，应用范围日益扩大。 在炼油、石油化工、精细化工、化肥、制药和原子能工业部门，以及环保领域的应用已 趋于成熟。而且

11、随着生产的需要，会有新的填料被不断地开发出来。估计以后会更倾向 于高效填料的发展，目前高效散装填料在工业上应用几乎没有，只是在实验室中使用， 而且价格昂贵。对于沸点接近的难以分离的物料，工业上仍难有很好的分离效果，所以 若能开发出能方便应用于工业大量生产的高效填料，将会带來很多便利。在2010中国 国际塔器与塔填料及内件展览会上，有50多种填料参展，数量很大。在中国填料网上, 可以看到各种各样的填料以及新研究出的产品，相信在以后的时间里，新的产甜会越來 越多！参考文献1曹纬.国外填料塔最新发展卩.石汕化工设备，2000, 29 (2)： 34-37.2李群生,马文涛,张泽廷.塔填料的研究现状及

12、发展趋势j.化工进展,2005, 24 (6)： 619-716.3王树楹.现代填料塔技术指南m.北京：中国石化岀版社，1998.1-8.4王树楹.填料塔技术进展与工业应用j.石油化工设计,1994, 11 (4)： 10-23.5李鑫钢.规整填料塔技术在炼油工业中的应用j.石油化工设计,1994, 11 (4)： 24-32.袁孝竞.塔器技术的最新进展j.石油化工设计，1994, 11 (4)： 1-9.7张近.塔填料研究进展j.化工进展,1989 (6)： 9-18.赵汝龙.波纹型规整填料塔的设计r.天津：天津大学填料塔新技术公司，1997李宝顺，张强，刘亚莉，郭泰，戚俊清.人型规整填料塔技术的现状及进展j化工装备技术， 2010, 31 (1)： 58-61.10赵