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技术专辑 | 教你如何正确选择填料！一文图解不同结构的填料优缺点!常见填料，优缺点一目了然，

填料泛指被填充于其他物体中的物料，被广泛应用于化工的生产过程中。今天为大家介绍各种常见填料的类型，图解不同结构的填料优缺点，同时介绍如何正确的选择填料，并配上相应图片，让微友一目了然。

　　填料的定义

　　填料泛指被填充于其他物体中的物料。

　　在工程中，填料指装于填充塔内的惰性固体物料，例如鲍尔环和拉西环等，其作用是增大气-液的接触面，使其相互强烈混合。

　　在产品中，填料又称填充剂，是指用以改善加工性能、制品力学性能并(或)降低成本的固体物料。

　　在污水处理领域，主要用于接触氧化工艺，微生物会在填料的表面进行累积，以增大与污水的表面接触，对污水进行降解处理。

　　优点： 结构简单、压力降小、易于用耐腐蚀非金属材料制造等。对于气体吸收、真空蒸馏以及处理腐蚀性流体的操作，颇为适用。

　　缺点： 当塔颈增大时，引起气液分布不均、接触不良等，造成效率下降，即称为放大效应。同时填料塔还有重量大、造价高、清理检修麻烦、填料损耗大等缺点。

　　填料选用准则

　　填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料性能的基本参数。

　　(1)比表面积单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以a表示，其单位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。

　　(2)空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以e 表示，其单位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。

　　(3)填料因子填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a/e 3，称为填料因子，以f表示，其单位为1/m。它表示填料的流体力学性能，f值越小，表明流动阻力越小。

　　填料性能优劣主要取决于：

　　有较大的比表面积(m2/m3填料层)

　　液体在填料表面有较好的均匀分布性能

　　气流能在填料层中均匀分布

　　调料具有较大的空隙率(m3/m3填料层)。

　　在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率越高;填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。

　　采用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价，丝网波纹填料综合性能最好，拉西环最差。

　　填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。

　　填料种类的选择方法

　　填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,通常考虑以下几个方面：

　　1)传质效率要高一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料。

　　2)通量要大。在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料。

　　3)填料层的压降要低。

　　4)填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。

　　

　　填料规格的选择原则

　　填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。

　　(1)散装填料规格的选择

　　工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。

　　同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。

　　因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。

　　(2)规整填料规格的选择

　　工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比表面积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格。

　　同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。

　　选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。

填料常见结构分类

按照填料形式分类，填料可分为：规整填料、拉喜欢填料和鲍尔环填料。

1、规整填料

优点：空隙大，故生产能力大，压降小，且因流道规则，所以只要液体初始分布均匀，则在全塔中分布也均匀，因此规整填料几乎无放大效应，通常具有很高的传质效率。

缺点：造价较高，易堵塞难清洗，因此工业上一般用于较难分离或分离要求很高的情况。

2、拉西环(Raschig ring)填料

拉西环填料于1914年由拉西（F. Rashching）发明，为外径与高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，工业上已较少应用。

优点：易于制造，价格低廉，且对它的研究较为充分，所以在过去较长的时间内得到了广泛的应用。

缺点：由于高径比大，堆积时填料间易形成线接触，因此液体在填料层流动时，常存在严重的沟流和壁流现象。且拉西环填料的内表面润湿率较低，因而传质速率也不高。

3、鲍尔环(Pall ring)填料.

在拉西环的基础上发展起来的鲍尔环是是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔——一层或两层长方形小孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭。小孔的母材并不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。

鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。

比之拉西环，鲍尔环不仅具有较大的生产能力和较低的压降，且分离效率较高，沟流现象也大大降低。

4、阶梯环填料(Stair ring);

阶梯环填料是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。

阶梯环填料的环壁上开有长方形小孔，环内有两层交错45°的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形状的翻边。

这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高约10%，压降则可降低25%，且由于填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象。

由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。

阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为所使用的环形填料中最为优良的一种。

5、弧鞍形(Berl saddle)矩鞍形(Intalox saddle)填料;

优点：与拉西环相比，空隙率高，气体阻力小，液体分布性能较好，性能优于拉西环。

缺点：相邻填料易发生互套叠现象，使填料有效表面降低，从而影响传质速率，因此弧鞍填料很快就被矩鞍填料所取代。

矩鞍是在弧鞍基础上发展起来的一种结构不对称的鞍形填料。矩鞍填料的两端为矩形，且填料的两面大小不等。这样的结构使矩鞍克服了弧鞍填料相互重叠的缺点，填料的均匀性得到改善。因而使液体分布均匀，气液传质速率得到提高。瓷矩鞍填料是目前采用最多的一种瓷质填料。

6、金属英特洛克斯(Intalox)填料（金属环矩鞍填料）

环矩鞍填料（国外称为Intalox）将环形结构与鞍形结构的特点集于一体而形成的一种独特结构的填料，具有生产能力大、压降低、液体分布性能好、传质速率高及操作弹性大等优良性能，因而获得广泛应用，在减压蒸馏中其优势更为显著。

金属英特洛克斯(Intalox)填料是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。

金属英特洛克斯(Intalox)填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶梯环，在散装填料中应用较多。

7、球形填料

球形填料一般采用塑料注塑而成，其结构有多种。球形填料的特点是球体为空心，可以允许气体、液体从其内部通过。由于球体结构的对称性，填料装填密度均匀，不易产生空穴和架桥，所以气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定的场合，工程上应用较少。

除上述几种较典型的散装填料外，不断有构型独特的新型填料开发出来，如共轭环填料、海尔环填料、纳特环填料等。

按照填料材质分类，填料按材质可分为：陶瓷填料、金属填料和塑料填料。

1、陶瓷填料;

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。陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其最大缺点。在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。可用于化工、冶金、制酸、煤气、制氧、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。

1）.陶瓷散堆填料包括三Y环、拉西环、十字隔板环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环等四十多种陶瓷散堆填料。

2）.陶瓷波纹规整填料与散堆填料相比具有效率高、降压低、处理量大、持液量小、放大效应不明显，操作弹性大等一系列优点。它由许多具有相同几何形状的填料单元体构成。陶瓷规整波纹板填料的单元体是相互平行叠加的波纹片。根据波纹竖同倾角的不同，可分为X型和Y型两大类，X型的倾角为30°，Y型的倾角为45°。我公司可生产下列定型产品，并可根据用户委托，生产不同比表面积的非定型规整填料。

一般说来，X型具有较小的压降，而Y型则具有更好的传质性能。为了兼顾压降和传质性能，可在板上开孔。由于规整填料无明显的放大效应，其表面粗糙度和材质独具的抗腐蚀特性，在石油化工的蒸馏、汽提、吸收、抽提等传质过程中，有着广泛的应用前景和明显的商业竞争优势。

陶瓷波纹规整填料适用场合：

(1).卤化有机化合物的精馏;

(2).对压降和理论板数有严格要求的腐蚀性混合物的精馏、吸收等过程;

(3).硫酸吸收、硝酸提浓及化肥厂气体净化等含有大量本性介质的塔中;

(4).绝压从100Pa起的真空操作;

(5).用作换热器、除雾器或催化剂载体等。

2、金属填料;

金属填料是以碳钢、不锈钢及组合金等材料制成的塔填料。金属填料具有壁薄、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。

金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。

碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用。

不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除Cl- 以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的减压精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效果。

钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。

一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最为广泛。

金属填料适用场合：

金属填料适用于真空精馏塔，处理过敏性、易分解、易紧合、易结碳的物料。金属填料广泛用于石化、化肥、化工、环保等行业的填料塔中。

(一)金属散堆填料：

金属散堆填料的分类有三Y环、共轭环、八四内弧环、扁环、矩鞍环、阶梯环等产品。

(二)金属规整填料：

1、金属丝网波纹填料

金属丝网波纹填料特性：

(1)比表面积大、孔隙率大、重量轻;

(2)气相通路倾角小、有规则、压降低;

(3)径向扩散良好、气液接触充分。

金属丝网波纹填料适用场合：

(1)250(AX)生产能力大、理论级数较少的精密精馏;

(2)500(BX)热敏性，难分离特系的真空精馏，尤其是压力小于7KPa的真空精馏;

(3)700(CY)同位素混合物、同分异构混合物的分离。

2、金属孔板波纹填料

金属孔板波纹填料性能特点：

金属孔板波纹填料采用表面有沟纹的孔板制成，保持了金属波纹填料结构特点，增加了液体的均布和填料润湿性能，提高了传质效率。直径超过1.5m，填料制成分块形式。金属孔板波纹填料是在金属薄板孔面打孔、轧制小纹、大波纹最后组装而成，具有阻力小，气液分布均匀，效率高，通量大，放大效应不明显等特点，应用于负压常压和加压操作。用金属孔板波纹填料改造板式塔效果尤为明显。加工填料的塔径范围为φ150mm～12000mm以上。下表为金属孔板波纹填料的特性数据。

金属孔板波纹填料适用场合：金属孔板波纹填料具有通量大、阻力小、效率高、抗堵能力强的优点。在精馏、吸收、萃取等单元操作中广泛应用。根据填料型号，最小直径为80~200mm，最大直径已达13m，液体喷淋密度可从0.2~220m3/m2.hr，压力范围可从真空到高压。是适用于化工、化肥、炼油、石油化工、天然气等工业的通用性高效规整填料。

金属孔板波纹填料是应用最广泛的规整填料之一，金属孔板波纹填料是由金属薄片压成带斜齿的波纹行片组合成的填料盘，波纹对轴线倾角30度或45度，板片上可小孔，以促进液体的分散和横向混合。保持了金属波纹填料结构特点，增加了液体的均布和填料润湿性能，提高了传质效率。具有效率高、压降低、通量大、抗堵能力强等特点。每盘单元高度为50-200mm，根据填料型号，最小直径为80-200mm,最大直径已达13m。直径超过1.5m ，填料制成分块形式。液体喷淋密度可从0.2~220m3/m2.hr，压力范围可从真空到高压。

3、压延刺孔板波纹填料

压延刺孔板波纹填料在金属板片上，每平方厘米辗出70个带刺微细小孔，而后将刺孔板压制成波纹板片，最后组装成盘。

压延刺孔板波纹填料性能特点：

填料的润湿性增大，在流量较大时，仍能保持丝网填料的优良分离性能。

压延刺孔板波纹填料适用场合：

适用于分离要求较高的化工、精细化工、溶剂回收、化工产品精制等领域。

4、金属网板波纹填料

金属网板波纹填料将金属薄带拉制成特定规定的菱形网板，省去了拉丝编网的复杂工序，仍操持丝网波纹填料的优良分离性能。

金属网板波纹填料适用场合：

1、常压与真空精馏;

2、特殊工艺，如需要钛、铝等网状填料。

3、要求阻力小的吸收和热泵蒸馏等。

5、HT 半管式规整填料

HT 半管式规整填料具有通量小、阻力小、传质效率高，抗污染气液分布均匀等优点。

3、塑料填料

塑料填料具有重量轻、耐热、耐化学腐蚀等特点，包括PP、PE、RPP、PVC、CPVC、PVDF等材料制成的塔填料，塑料填料具有空隙率大、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。在各种介质中的使用温度为60-150℃，塑料填料广泛用于石油、化工、氯碱、煤气、环保等待业的填料塔中。

塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。

塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。

塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。

1）.塑料散堆填料

塑料散堆填料主要包括：多面空心球、花环、海尔环、阶梯环、共轭环、鲍尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环、拉西环、雪花环、六棱形环、旋转环、五角环、锥形环、网环、十字球形环、浮球、液面覆盖球、菱形覆盖球等。

塑料规整填料具有重量轻、大容量、低压降、高比表面积、易更换等优点。丝网波纹填料由聚丙烯与聚丙烯腈线混合编织网组成。斜波纹填料用聚丙烯或PVDF板，为提高传质效率，板上可开孔。

塑料散堆填料主要技术特点及性能：在填料片上开有小孔，具有大能量、低压降和高的比表面积，在提高产量，降低能耗，提高效率上有较大的优势。同时由于填料的有序排列，物料中含有的固相颗粒可通过填料的波纹底排出，因此抗堵性能优良，操作弹性比一般通用塔器大，取代散装塔填料，可提高生产能力5%，提高生产效率50%。同时具有质轻、价廉的特点，适用大容积塔器。该产品主要为聚丙烯材质，可耐温100℃;对于玻纤增强聚丙烯材质塑料规整填料，使用温度范围为小于等于120℃。两种材质的产品均具有耐化学腐蚀性强，耐次氯酸钠氧化、耐强酸、碱溶液腐蚀等优点。

5）.

塑料规整波纹填料产品介绍：

塑料规整波纹填料是继金属板波纹填料开发应用之后开发的板波纹填料。它质轻、通量大，适宜大容塔器。90年代以来在气体净化、化肥、环保、冶金等行业中得到广泛应用。

塑料规整波纹填料产品主要技术特点及性能：

在填料片上开有小孔，具有大能量、低压降和高的比表面积，在提高产量，降低能耗，提高效率上有较大的优势。同时由于填料的有序排列，物料中含有的固相颗粒可通过填料的波纹底排出，因此抗堵性能优良，操作弹性比一般通用塔器大，取代散装塔填料，可提高生产能力5%，提高生产效率50%。同时具有质轻、价廉的特点，适用大容积塔器。该产品主要为聚丙烯材质，可耐温100℃;对于玻纤增强聚丙烯材质塑料规整填料，使用温度范围为小于等于120℃。两种材质的产品均具有耐化学腐蚀性强，耐次氯酸钠氧化、耐强酸、碱溶液腐蚀等优点。

目前国外最大的塑料填料塔已达11米,最小可用于直径200米的塔器,可在负压及加压状态下操作.广泛用于各种吸收和解吸单元操作,如盐酸、硫酸工业、天然气行业、环保废气净化处理及解吸脱气装置等，均取得喜人的效果。

小编总结

选择填料时，对于某种特殊应用，填料的最佳标准是根据复合材料所期望达到的性能而定，必须考虑到下述基本原则。

1、填料在加工过程中必须保持其原有结构，并保持惰性、不溶性、热稳定性、不挥发性、无催化活性和低的吸附性。

2、填料必须与基材能够相容，无腐蚀性。

3、容易处理，堆积密度高，水分含量低，低尘，无毒性。

4、必须易得，货源充足，价格适中，质量稳定。