填料是什么，如何選用？
發(fā)布時(shí)間：2020-07-21 08:48:06 發(fā)布人：填料
一、什么是填料？
填料泛指被填充于其他物體中的物料。在化學(xué)工程中，填料指裝于填充塔內(nèi)的惰性固體物料，例如鮑爾環(huán)和拉西環(huán)等，其作用是增大氣-液的接觸面，使其相互強(qiáng)烈混合。
在化工產(chǎn)品中，填料又稱(chēng)填充劑，是指用以改善加工性能、制品力學(xué)性能并（或）降低成本的固體物料。在污水處理領(lǐng)域，主要用于接觸氧化工藝，微生物會(huì)在填料的表面進(jìn)行累積，以增大與污水的表面接觸，對(duì)污水進(jìn)行降解處理。
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降小、易于用耐腐蝕非金屬材料制造等。對(duì)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(diǎn)：當(dāng)塔頸增大時(shí)，引起氣液分布不均、接觸不良等，造成效率下降，即稱(chēng)為放大效應(yīng)。同時(shí)填料塔還有重量大、造價(jià)高、清理檢修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)。
1、塑性填料
塑性填料是經(jīng)模具壓制成型的填料，使用時(shí)不需要像編結(jié)填料那樣切斷后盤(pán)成環(huán)狀，而且是根據(jù)軸頸大小制成環(huán)形。塑性填料有棉狀和積層兩種形式。
a.綿狀填料
綿狀填料是把纖維、石墨、云母、金屬粉（或金屬鱗片）、油脂與彈性粘結(jié)劑相混合后，模壓成環(huán)形，再在外層編結(jié)一層石棉紗（根據(jù)需要也可用金屬絲）。
還有一種使用方式是將混合物直接放人填料腔，經(jīng)壓蓋壓緊后直接使用，由于填料沒(méi)有固定尺寸，填料裝填不當(dāng)容易影響密封性能，所以該方法較少使用。
可以根據(jù)工作條件調(diào)節(jié)綿狀填料中各種混合料的種類(lèi)和配比，例如高壓蒸汽密封加人銅粉、酸性介質(zhì)密封加人鉛?；蜚U片、軸有振動(dòng)時(shí)可加添較多的彈性良好的粘結(jié)劑等。由于這種填料不含潤(rùn)滑劑，所以高壓下其體積變化很小，可用于高速泵類(lèi)和高壓閥門(mén)密封。如加人固體潤(rùn)滑劑，則可以保證良好的自潤(rùn)滑性能，且結(jié)構(gòu)致密，有助于提高密封性。另外，綿狀填料有塑性流動(dòng)性，還可以與金屬填料組合使用。
b.積層填料
這種填料是在石棉布或帆布的表面上涂敷橡膠，經(jīng)疊合或者卷繞后熱壓硫化成型，還可以?xún)?nèi)夾橡膠芯等軟質(zhì)填料或嵌人彈簧，幾種積層填料的結(jié)構(gòu)。積層填料密封性良好，可用于120℃以下的低壓蒸汽、水和氨液，主要用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸封和閥桿的密封，無(wú)接口的圈裝積層填料還可以用作往復(fù)泵活塞環(huán)。由于積層填料中所含潤(rùn)滑劑不足，使用過(guò)程中需添加潤(rùn)滑劑。
2、四氟填料
聚四氟乙烯閥桿填料是以聚四氟乙烯細(xì)粉料為原料，采用全新的工藝加工而成的一種柔軟制品。
白色，連續(xù)繩狀，截面呈圓形。它具有高度的柔順性，極好的填充性、自潤(rùn)滑性、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕等性能。
優(yōu)點(diǎn)：
a. 裝填方便快捷。裝填時(shí)一般不必拆卸閥門(mén)，只需將繩狀填料繞在閥桿上，推入填料函，上緊函蓋帽，填料即被壓成一個(gè)密實(shí)的整體。
b. 密封性能優(yōu)異。膨脹聚四氟乙烯獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)賦予該產(chǎn)品極佳的柔韌性和模塑性，使它能輕易地將填料函內(nèi)部空隙，甚至閥桿、函體上的所有凹坑和溝槽填密，這也使腐蝕、磨損的舊閥門(mén)避免更換或修理。
c. 使用壽命長(zhǎng)。因它長(zhǎng)期保持的柔軟塑性，使泄漏缺口隨時(shí)被填塞，還因它不被腐蝕，不會(huì)老化，可保長(zhǎng)期使用。
d. 閥門(mén)開(kāi)閉靈活輕便。因?yàn)榫鬯姆蚁┚哂械偷哪Σ料禂?shù)和優(yōu)異的自潤(rùn)滑性。
e. 不污染管道中的流體。因?yàn)樗鼭嵃赘蓛?，不?huì)因腐蝕老化而脫落，使它特別適用于醫(yī)藥、精細(xì)化工、食品等行業(yè)。
f. 規(guī)格通用性好，減少填料儲(chǔ)存量，節(jié)約開(kāi)支。只需備置幾種粗細(xì)規(guī)格的閥桿填料，就能滿(mǎn)足大多數(shù)閥門(mén)之需求。
一般選用能用手嵌入的最大號(hào)這種填料，但較細(xì)的'該種填料，也可用于大規(guī)格的閥門(mén)中，壓緊后，也會(huì)塑變成型，得到密實(shí)的封填體。
二、如何選擇填料？
填料的選擇包括確定填料的種類(lèi)、規(guī)格及材質(zhì)等。所選填料既要滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用低。
1、填料種類(lèi)的選擇
考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個(gè)方面：傳質(zhì)效率要高一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散裝填料。
通量要大。在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料。
填料層的壓降要低。
填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便。
2、填料材質(zhì)的選擇
填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類(lèi)。
a. 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(jià)格便宜，具有很好的表面潤(rùn)濕性能，質(zhì)脆、易碎是其 缺點(diǎn)。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過(guò)程中應(yīng)用較為普遍。
b. 塑料填料
塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國(guó)內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長(zhǎng)期在100℃以下使用。
塑料填料質(zhì)輕、價(jià)廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。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(diǎn)是表面潤(rùn)濕性能差，但可通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥?lái)改善其表面潤(rùn)濕性能。
c. 金屬填料
金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時(shí)主要考慮腐蝕問(wèn)題。
碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好的表面潤(rùn)濕性能，對(duì)于無(wú)腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用。
不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐除Cl- 以外常見(jiàn)物系的腐蝕，但其造價(jià)較高，且表面潤(rùn)濕性能較差，在某些特殊場(chǎng)合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過(guò)程），需對(duì)其表面進(jìn)行處理，才能取得良好的使用效果。
鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價(jià)很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的物系下使用。
一般來(lái)說(shuō)，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，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(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍廣泛。
2、填料規(guī)格的選擇
填料規(guī)格是指填料的公稱(chēng)尺寸或比表面積。
a. 散裝填料規(guī)格的選擇
工業(yè)塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。
同類(lèi)填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱(chēng)直徑的比值D/d應(yīng)大于8。
b. 規(guī)整填料規(guī)格的選擇
工業(yè)上常用規(guī)整填料的型號(hào)和規(guī)格的表示方法很多，國(guó)內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規(guī)格。同種類(lèi)型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。
選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿(mǎn)足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。
三、總結(jié)：
選擇填料時(shí)，對(duì)于某種特殊應(yīng)用，填料標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)復(fù)合材料所期望達(dá)到的性能而定，必須考慮到下述基本原則。
1、填料在加工過(guò)程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無(wú)催化活性和低的吸附性。
2、填料必須與基材能夠相容，無(wú)腐蝕性。
3、容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無(wú)毒性。
4、必須易得，貨源充足，價(jià)格適中，質(zhì)量穩(wěn)定。
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