f第四章散堆填料ppt課件

1、4. 1 散堆填料散堆填料p早期：碎石、焦碳、石塊等不定型早期：碎石、焦碳、石塊等不定型物。物。p科學(xué)發(fā)展時(shí)期科學(xué)發(fā)展時(shí)期: 1914年瓷制拉西環(huán)。年瓷制拉西環(huán)。p科學(xué)發(fā)展時(shí)期科學(xué)發(fā)展時(shí)期: 1914年瓷制拉西環(huán)。年瓷制拉西環(huán)。 p改良：不斷改進(jìn)填料的形狀和結(jié)構(gòu)，改良：不斷改進(jìn)填料的形狀和結(jié)構(gòu)，以期改善流體力學(xué)性能，提高傳質(zhì)效以期改善流體力學(xué)性能，提高傳質(zhì)效率。率。p換代：經(jīng)歷了三代產(chǎn)品的更新?lián)Q代。換代：經(jīng)歷了三代產(chǎn)品的更新?lián)Q代。p分類：環(huán)形填料，鞍形填料，環(huán)鞍分類：環(huán)形填料，鞍形填料，環(huán)鞍形填料形填料p第一代：幾何形狀簡(jiǎn)單，如拉西環(huán)、第一代：幾何形狀簡(jiǎn)單，如拉西環(huán)、弧鞍環(huán)等。目前，已逐漸被各

2、種新型散弧鞍環(huán)等。目前，已逐漸被各種新型散堆填料取代。堆填料取代。p第二代：以鮑爾環(huán)為典型，目前廣泛第二代：以鮑爾環(huán)為典型，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐中。應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐中。p第三代：是第三代：是70年代后期開發(fā)的各種新年代后期開發(fā)的各種新型散堆填料，以金屬矩鞍環(huán)填料型散堆填料，以金屬矩鞍環(huán)填料IMTPIntalox Metal Tower Packing為代為代表，目前正在大力推廣應(yīng)用。表，目前正在大力推廣應(yīng)用。4. 1 散堆填料散堆填料4.1.1. 4.1.1. 環(huán)形填料環(huán)形填料(1) 拉西環(huán)及其改進(jìn)型拉西環(huán)及其改進(jìn)型拉西環(huán)拉西環(huán)(Raschig ring)構(gòu)成：外徑與高相等的薄壁圓環(huán)組成。構(gòu)成

3、：外徑與高相等的薄壁圓環(huán)組成。材質(zhì)：金屬、塑料、陶瓷、石墨等。材質(zhì)：金屬、塑料、陶瓷、石墨等。缺陷：容易產(chǎn)生架橋、空穴等現(xiàn)象，缺陷：容易產(chǎn)生架橋、空穴等現(xiàn)象，造成液體的偏流、溝流甚至嚴(yán)重的壁造成液體的偏流、溝流甚至嚴(yán)重的壁流。流。環(huán)、十字環(huán)、螺旋環(huán)環(huán)、十字環(huán)、螺旋環(huán)拉西環(huán)改進(jìn)：增大比表面積。拉西環(huán)改進(jìn)：增大比表面積。勒辛環(huán)：又稱勒辛環(huán)：又稱環(huán)，在環(huán)內(nèi)加一個(gè)豎直隔環(huán)，在環(huán)內(nèi)加一個(gè)豎直隔板。板。十字環(huán)：在環(huán)內(nèi)加一個(gè)十字形隔板。十字環(huán)：在環(huán)內(nèi)加一個(gè)十字形隔板。螺旋環(huán)：在環(huán)內(nèi)加單頭、雙頭或三頭螺螺旋環(huán)：在環(huán)內(nèi)加單頭、雙頭或三頭螺旋形隔板。旋形隔板。短拉西環(huán)短拉西環(huán)拉西環(huán)的改進(jìn)：減小高徑比。拉西環(huán)的改進(jìn)

4、：減小高徑比。高徑比：高徑比：1:2。特點(diǎn)：壓降小、分離效率高。特點(diǎn)：壓降小、分離效率高。4.1.1 4.1.1 環(huán)形填料環(huán)形填料4. 1 散堆填料散堆填料構(gòu)造：構(gòu)造：開槽：周壁開兩層帶葉片長方形槽，每層有開槽：周壁開兩層帶葉片長方形槽，每層有5個(gè)槽，兩個(gè)槽，兩層槽孔交錯(cuò)排列。層槽孔交錯(cuò)排列。葉片：一端與環(huán)壁相連，另一端彎向環(huán)中心。葉片：一端與環(huán)壁相連，另一端彎向環(huán)中心。5葉片于葉片于環(huán)中心相搭。環(huán)中心相搭。開槽面積：占整個(gè)環(huán)壁面積的開槽面積：占整個(gè)環(huán)壁面積的35%左右。左右。年代：年代： 50年代年代,德國及歐洲工業(yè)應(yīng)用。德國及歐洲工業(yè)應(yīng)用。材質(zhì)：材質(zhì)： 金屬、塑料和陶瓷等。金屬、塑料和陶瓷

5、等。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 氣液分布：環(huán)壁上開有許多窗口，使氣液兩相能夠從窗孔自由通過，氣液分布?xì)庖悍植迹涵h(huán)壁上開有許多窗口，使氣液兩相能夠從窗孔自由通過，氣液分布較拉西環(huán)有較大改善。較拉西環(huán)有較大改善。 潤濕性能：填料環(huán)內(nèi)表面容易被液體潤濕，使得內(nèi)外表面得以充分利用。潤濕性能：填料環(huán)內(nèi)表面容易被液體潤濕，使得內(nèi)外表面得以充分利用。 分離效率高、壓降低、操作彈性大：與同型號(hào)的拉西環(huán)相比，一般在同樣的壓分離效率高、壓降低、操作彈性大：與同型號(hào)的拉西環(huán)相比，一般在同樣的壓降下，處理能力增加降下，處理能力增加50%以上；在同樣的處理量下，壓降約小以上；在同樣的處理量下，壓降約小50%。(2) 鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)4.

6、 1 散堆填料散堆填料p 構(gòu)造：吸收短拉西環(huán)優(yōu)點(diǎn)，降低了環(huán)的高度，減薄構(gòu)造：吸收短拉西環(huán)優(yōu)點(diǎn)，降低了環(huán)的高度，減薄了材料的厚度，在環(huán)的側(cè)端增加了翻邊。了材料的厚度，在環(huán)的側(cè)端增加了翻邊。p 年代：年代：70年代初，英國傳質(zhì)公司年代初，英國傳質(zhì)公司Mass Tranfer Ltd.）p 材質(zhì)：各種塑料、金屬、陶瓷等。材質(zhì)：各種塑料、金屬、陶瓷等。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 高徑比低：氣體繞填料外壁流過的平均路徑比鮑爾環(huán)填料大大縮短，減高徑比低：氣體繞填料外壁流過的平均路徑比鮑爾環(huán)填料大大縮短，減小了氣體通過填料層的壓降。小了氣體通過填料層的壓降。 側(cè)端翻邊：增加機(jī)械強(qiáng)度，破壞了填料的軸對(duì)稱性。側(cè)端翻邊：增加機(jī)

7、械強(qiáng)度，破壞了填料的軸對(duì)稱性。 填料環(huán)隙之間以點(diǎn)接觸為主：增加了填料顆粒之間的空隙、減小氣流阻填料環(huán)隙之間以點(diǎn)接觸為主：增加了填料顆粒之間的空隙、減小氣流阻力；接觸點(diǎn)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯聚、分散點(diǎn)，有利于促進(jìn)液膜的力；接觸點(diǎn)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯聚、分散點(diǎn)，有利于促進(jìn)液膜的表面更新與氣液混合，提高傳質(zhì)效率。表面更新與氣液混合，提高傳質(zhì)效率。4.1.1 4.1.1 環(huán)形填料環(huán)形填料(3) 階梯環(huán)階梯環(huán)4. 1 散堆填料散堆填料構(gòu)造：短開孔環(huán)形填料，高徑比小約構(gòu)造：短開孔環(huán)形填料，高徑比小約1/3）。）。開孔：內(nèi)彎舌片改為連續(xù)內(nèi)彎弧形筋片。開孔：內(nèi)彎舌片改為連續(xù)內(nèi)彎弧形筋片。翻邊：取消。

8、翻邊：取消。順應(yīng)：液液萃取過程。順應(yīng)：液液萃取過程。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：減少了分散相液滴群的匯聚減少了分散相液滴群的匯聚環(huán)的翻邊環(huán)的翻邊內(nèi)彎葉片的端點(diǎn)內(nèi)彎葉片的端點(diǎn)特別適用于液液兩相的相對(duì)流動(dòng)，有效降低了填料層的軸向返混，提高特別適用于液液兩相的相對(duì)流動(dòng)，有效降低了填料層的軸向返混，提高了液液兩相間的傳質(zhì)效率。了液液兩相間的傳質(zhì)效率。低界面張力體系的液液萃取過程低界面張力體系的液液萃取過程軸向混合小軸向混合小處理能力大處理能力大傳質(zhì)效率提高傳質(zhì)效率提高20%以上以上4.1.1 4.1.1 環(huán)形填料環(huán)形填料(4) 扁環(huán)扁環(huán)4. 1 散堆填料散堆填料外形：馬鞍形。外形：馬鞍形。材質(zhì)：瓷質(zhì)。材質(zhì)：瓷質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)

9、：弧形面使液體易于分散，均優(yōu)點(diǎn)：弧形面使液體易于分散，均勻成膜，流體力學(xué)與傳遞性能優(yōu)于勻成膜，流體力學(xué)與傳遞性能優(yōu)于拉西環(huán)。拉西環(huán)。缺陷：結(jié)構(gòu)對(duì)稱，容易套疊、架橋。缺陷：結(jié)構(gòu)對(duì)稱，容易套疊、架橋。外形：與弧鞍填料的主要差別：兩端為矩形非圓弧形），上下兩面不對(duì)稱。外形：與弧鞍填料的主要差別：兩端為矩形非圓弧形），上下兩面不對(duì)稱。特點(diǎn)：由于不對(duì)稱性，克服了弧鞍容易套疊的缺點(diǎn)，使床層具有較大的空隙率。特點(diǎn)：由于不對(duì)稱性，克服了弧鞍容易套疊的缺點(diǎn)，使床層具有較大的空隙率。矩鞍填料床層內(nèi)多為圓弧形通道，減少了氣體阻力，液體分布均勻，壁效應(yīng)小。矩鞍填料床層內(nèi)多為圓弧形通道，減少了氣體阻力，液體分布均勻，壁

10、效應(yīng)小。材質(zhì)：金屬、瓷或塑料制成。其中瓷質(zhì)應(yīng)用最廣。材質(zhì)：金屬、瓷或塑料制成。其中瓷質(zhì)應(yīng)用最廣。4.1.2 4.1.2 鞍形填料鞍形填料（1弧鞍型填料（2矩鞍型填料4. 1 散堆填料散堆填料環(huán)鞍形填料環(huán)鞍形填料環(huán)形填料環(huán)形填料鞍形填料鞍形填料優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(Intalox Metal Tower Packing)構(gòu)造構(gòu)造:有環(huán)形填料的圓環(huán)、環(huán)壁開孔和內(nèi)伸的舍片；有環(huán)形填料的圓環(huán)、環(huán)壁開孔和內(nèi)伸的舍片；有矩鞍填料的圓弧形通道；有矩鞍填料的圓弧形通道；鞍形兩側(cè)有翻邊鞍形兩側(cè)有翻邊:增加了機(jī)械強(qiáng)度與剛度；兩端下部增加了機(jī)械強(qiáng)度與剛度；兩端下部有齒形結(jié)構(gòu)。有齒形結(jié)構(gòu)。年代年代:1977 美國

11、美國Norton公司公司特點(diǎn)特點(diǎn):開敞結(jié)構(gòu)開敞結(jié)構(gòu), 有利于液體的分布和促進(jìn)液體表面更新有利于液體的分布和促進(jìn)液體表面更新,是散堆填料發(fā)展的一是散堆填料發(fā)展的一個(gè)突破，具有低壓降、高通量、液體分布性能好、傳質(zhì)效率高、操作彈性大個(gè)突破，具有低壓降、高通量、液體分布性能好、傳質(zhì)效率高、操作彈性大等優(yōu)良的綜合性能。等優(yōu)良的綜合性能。 與相同尺寸的鮑爾環(huán)相比與相同尺寸的鮑爾環(huán)相比通量增大通量增大, 提高提高1530%壓降降低壓降降低, 降低降低4070%傳質(zhì)效率傳質(zhì)效率, 提高提高10%左右左右4.1.3 4.1.3 環(huán)鞍形填料環(huán)鞍形填料（1金屬環(huán)矩鞍填料4. 1 散堆填料散堆填料構(gòu)造：采用薄板沖壓制

12、成側(cè)壁開孔的環(huán)鞍形填料，構(gòu)造：采用薄板沖壓制成側(cè)壁開孔的環(huán)鞍形填料，鞍的背部有一個(gè)開有數(shù)個(gè)圓孔的凸緣加強(qiáng)筋，鞍的背部有一個(gè)開有數(shù)個(gè)圓孔的凸緣加強(qiáng)筋，筋的兩側(cè)有大小兩個(gè)與鞍反向的半圓環(huán)，筋的兩側(cè)有大小兩個(gè)與鞍反向的半圓環(huán)，鞍的兩個(gè)側(cè)面各有一個(gè)翻邊。鞍的兩個(gè)側(cè)面各有一個(gè)翻邊。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 鞍背的加強(qiáng)筋及兩側(cè)的翻邊，增加了填料的剛性，鞍背的加強(qiáng)筋及兩側(cè)的翻邊，增加了填料的剛性，可使用較薄的材料，減輕填料的重量；可使用較薄的材料，減輕填料的重量； 由于兩個(gè)反向半環(huán)的直徑不同，可避免填料堆積由于兩個(gè)反向半環(huán)的直徑不同，可避免填料堆積過程的套疊；過程的套疊； 有利于填料層內(nèi)液體的橫向擴(kuò)散和液膜的表面更有利于填料層內(nèi)液體的橫向擴(kuò)散和液膜的表面更新，使填料具有較高的表面利用率，有利于填料新，使填料具有較高的表面利用率，有利于填料層的傳質(zhì)和傳熱。層的傳質(zhì)和傳熱。（2納特環(huán)填料（Nutter Ring） 4. 1 散堆填料散堆填料構(gòu)造：構(gòu)造：相當(dāng)于將階梯環(huán)沿軸向?qū)Π肫书_，然后將其中的一半倒相當(dāng)于將階梯環(huán)沿軸向?qū)Π肫书_，然后將其中的一半倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180連接而成，其中每個(gè)半圓形構(gòu)件中間又有一個(gè)連接而成，其中每個(gè)半圓形構(gòu)件中間又有一個(gè)半環(huán)形筋片。半環(huán)形筋片。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 內(nèi)筋呈共軛環(huán)狀，對(duì)稱性較高，不會(huì)產(chǎn)生沿軸內(nèi)筋呈