關于環保填料的定義及選用準則介紹
關于環保填料的定義及選用準則介紹
一、填料的定義
填料泛指被填充于其他物體中的物料。
在化學工程中，填料指裝于填充塔內的惰性固體物料，例如鮑爾環和拉西環等，其作用是增大氣-液的接觸面，使其相互強烈混合。
在化工產品中，填料又稱填充劑，是指用以改善加工性能、制品力學性能并(或)降低成本的固體物料。
在污水處理領域，主要用于接觸氧化工藝，微生物會在填料的表面進行累積，以增大與污水的表面接觸，對污水進行降解處理。
優點：結構簡單、壓力降小、易于用耐腐蝕非金屬材料制造等。對于氣體吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流體的操作，頗為適用。
缺點：當塔頸增大時，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。同時填料塔還有重量大、造價高、清理檢修麻煩、填料損耗大等缺點。
二、填料選用準則
填料的幾何特性數據主要包括比表面積、空隙率、填料因子等，是評價填料性能的基本參數。
(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，所提供的氣液傳質面積愈大。因此，比表面積是評價填料性能優劣的一個重要指標。
(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，空隙率是評價填料性能優劣的又一重要指標。
(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性能，f值越小，表明流動阻力越小。
填料性能優劣主要取決于：
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，則傳質效率越高;填料的空隙率越大，結構越開敞，則通量越大，壓降亦越低。
采用模糊數學方法對九種常用填料的性能進行了評價，絲網波紋填料綜合性能好，拉西環差。
填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生產工藝的要求，又要使設備投資和操作費用低。
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,通常考慮以下幾個方面：
1)傳質效率要高一般而言，規整填料的傳質效率高于散裝填料。
2)通量要大。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)填料層的壓降要低。
4)填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便。
2、 填料材質的選擇
填料的材質分為陶瓷、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，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質脆、易碎是其 大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。
(2)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，國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。
塑料填料質輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結構。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。
塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當的表面處理來改善其表面潤濕性能。
(3)金屬填料
金屬填料可用多種材質制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。
3 、填料規格的選擇
填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積。
(1)散裝填料規格的選擇
工業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。
同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。
因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于8。
(2)規整填料規格的選擇
工業上常用規整填料的型號和規格的表示方法很多，國內習慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格。
同種類型的規整填料，其比表面積越大，傳質效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。
選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經濟合理性。
碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用。
不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl- 以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，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)，需對其表面進行處理，才能取得良好的使用效果。
鈦材、特種合金鋼等材質制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。
一般來說，金屬填料可制成薄壁結構，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、高沖擊強度下使用，應用范圍為廣泛。
