塔填料發展與選擇探討

塔填料是填料塔的關鍵組成部分。 它為氣液兩相之間的傳熱和傳質提供了有效的相界面。 只有具有理想塔內件的性能優異的塔填料工程才能構成技術先進的填料塔。

塔填料的發展大致可分為4個階段。
  • 初始階段在初始階段,使用焦炭,卵石,礫石和鐵屑作為填料。
  • 起始階段Raschig環1914年誕生,隨後1931年出現了Berl鞍環,標誌著塔填料科學研究的開始。
  • 1948的研究階段,帕爾環的誕生可以看作是第三階段的起點。 從那時起,幾乎所有的隨機填料,包括Pall環,都是從Rashig環和鞍環演變而來的。
  • 從20世紀70年代的發展階段來看,各種高效規整填料和隨機填料的開發和應用,特別是波紋板填料的開發和應用以及填料塔的大型化,使填料塔進入了一個黃金時代。
Tower packing products at different periods are placed together.
塔填料快速發展的原因

通過改善流體的均勻分布和傳輸效率,降低流動阻力和增加流體流量,塔填料滿足各種需求,包括降低消耗,節能,設備放大,高純度產品製備等。 目前,塔填料的發展,除了研究各種規整填料和無規填料結構外,我們還研究了填料材料、加工方法、表面性能等。

塔填料的選擇

塔填料有多種類型和結構。 對於相同的生產操作,可以使用各種類型的包裝,這可能會使用戶感到困惑並使他們難以選擇。

材料選擇

材料的選擇取決於要處理的材料的物理特性 (腐蝕性,表面張力等) 和操作條件 (溫度,壓力)。 此外,床的重量,承載能力,安裝和維護的難易程度,以及壓降,通量,效率和投資大小也密切相關。

  • 塑料材料具有良好的耐腐蝕性,優異的加工性能,重量最輕。 然而,它們的耐溫性差。
  • 普通金屬能承受較高的工作溫度,加工性能好,但易受介質腐蝕。
  • 陶瓷既耐腐蝕又耐高溫,但體積大,易碎。

以常用的帕爾環為例,對於相同的比表面積,陶瓷,金屬,塑料的重量比約為8:4.5:1。 陶瓷材料具有最小的孔隙率,而金屬和塑料是相似的。

選型

隨機包裝具有易填充、易清洗、適應性強、加工方便等優點。 然而,在使用期間的常見挑戰是如何確保包裝表面的最大潤濕。 為了實現這一目標,有必要保持均勻的床填料,特別是在塔壁區域,同時確保液體和氣體的良好初始分布。

規整填料雖然與隨機填料相比通常投資較高,但克服了隨機填料的缺點。 它具有最小的單位理論階段的壓降,適用於需要最低的能耗和分離過程的多個階段的情況。 對於涉及熱敏系統的分離,規整填料可以達到最低的塔底溫度。

尺寸、形狀和結構選擇

工業上散亂填料常用的公稱直徑通常為16/25/38/50/76毫米。 通常,填料直徑越大,壓降和效率越低。

此外,規整填料的比表面積可分為125/250/350/450/500/700 m2/M3。 填料的比表面積越大,壓降和效率越高。 填料的選擇應基於技術和經濟指標之間的平衡。 重要的是要注意,對於隨機填料,柱直徑與填料直徑之比不應小於10。

形狀/結構的選擇是最具挑戰性的,只能通過分析其特點和實踐經驗來確定。

Random packing in different materials, structures and sizes