常用散堆填料

常用散堆填料汇总
散堆填料是指填料的安装以填料乱堆为主，该类填料是具有一定外形结构的颗粒体。

根据填料的形状，此类填料分为许多类型，同一类型的填料按气特殊部位，尺寸的差别分为不同的规格
一环形填料
1.1拉西环填料：高与直径相等的圆环，以环的外径为其特征尺寸。

有陶瓷，金属盒非金属材料。

装填方式：大尺寸(100mm以上)采用整砌方式规则填充
小尺寸(75mm以下)采用乱堆方式装填
优点：开发最早，结构简单，价格便宜
缺点：在乱堆填充时填料间容易产生架桥、空穴等现象，影响了填料层液体的流动，使部分填料环内液体不易流入，造成填料层内液体的偏流、沟流、股硫甚至严重的壁流，恶化了填料层的操作工况。

同时，由于这种填料层内液体的持液量大，气体通过填料层时的折返路径长，所以气体通过填料层时的阻力大，通量小。

1.2开孔环形填料：在环形填料的环壁上开孔，使所开窗孔的孔壁形成一个内弯的舌片指向环的中心。

优点：充分利用了填料的材料表面，而又在原先实体环壁上开出许多窗洞，从而大大改善了气液两相通过填料床层时的流动状况，不但缩短了气体通过填料时的路径行程，而且减少了流动阻力，增大了气体通量，而且使液体分布更趋均匀，能较容易地流入填料环的内部，从而增加了填料床层的润湿表面积，提高了填料的传质效率。

1.2.1 鲍尔环填料
鲍尔环填料是一种高径相等的开孔环形填料，每层窗孔有5个舌叶，每个舌叶内弯指向环心，上下两层窗孔的位置相反错开，一般开孔面积约占环壁总面积的30%左右。

有金属和瓷质之分，但是由于瓷质抗冲击强度差，容易破损，故已基本被淘汰。

同样材质、同样尺寸的鲍尔环填料与拉西环填料的几何外形尺寸、空隙率、比表面积几乎完全相同，但由于鲍尔环填料在环壁上开了许多窗孔，使得填料塔内的气体和液体能够从窗孔自由通过，所以填料层内的气体和液体分布情况较之拉西环有较大的改善，尤其是填料环内表面容易被液体润湿，使得内表面得以充分利用。

因此，同种材质、同样规格的鲍尔环填料，较之拉西环不但具有较大的通过能力和较低的压降，而且使塔的分离效率有所提高，操作弹性也有所增大。

一般在同样的压降下，鲍尔环的处理能力较拉西环增加50%以上；在同样的处理量下，鲍尔环填料的压降仅为拉西环的一半；同样材质、同样尺寸的鲍尔环填料，其相对效率可较拉西环高出30%左右，所以鲍尔环填料的性能全面优于同样尺寸的拉西环填料。

塑料鲍尔环填料几何特性数据
(井)系指填料内筋形式为井形内筋
(米)系指内筋形式为两层十字形内筋，其他尺寸塑料鲍尔环填料的内筋均为二层十字形内筋的形式
1.2.2 阶梯环填料(CMR)
这种填料吸收了短拉西环的特点，改变了填料环高与直径相等的传统习惯，降低了环的高度，减薄了材质的厚度，并在环的侧端增加了翻边。

由于阶梯环填料的高度较鲍尔环填料降低近1/2~1/3，使得气体绕填料外壁流过的平均路径较鲍尔环填料大大缩短，从而减小了气体通过填料层的压降，这与短拉西环填料可以减小气体通过填料层的阻力，增大气体通量的结论是一致的。

由于阶梯环填料的侧端增加了翻边，不但可以增加填料环的机械强度，而且由于破坏了填料结构的轴对称性，因而增加了填料投放时的定向几率。

又由于翻边的影响，使得填料在堆积时填料环隙之间的接触由以线性基础为主变为以点接触为主。

这样，不但增加了填料颗粒之间的空隙，减小了气体穿过填料层的阻力，而且这些接触点还可以成为液体沿填料表面流动的汇聚分散点，从而促进了液膜的表面更新，有利于干填料传质效率的提高。

因此，阶梯环填料的性能较鲍尔环填料又有了进一步的提高。

国产塑料阶梯环填料几何特性数据
国产金属阶梯环填料几何特性数据
Dg50塑料短阶梯环填料几何特性数据
美国传质公司阶梯环填料几何特性数据
1.2.3 扁环填料(QH-1或SMR)
该填料是国内开发并获得国家专利的一种特别适用于液液萃取过程的新型填料，它属于短开孔环型填料，简称为QH-1型或SMR。

特点：它把填料的环壁的开孔窗叶由传统的断开式内弯舌片状改为连续内弯的弧形筋片，并且取消了环壁端面的翻边；它采用了较小的环的高径比，使环的高径比达到约1/3。

优点：由于结构上的改变，特别是减少了填料层内由环的翻边及内弯叶片的端点所形成的汇聚分散点，特别适用于液液两相的相对流动，减少了分散相液滴群在此处的汇结；而结构对称均匀的内弯弧形筋片结构，对流体流动的均匀性有较好的影响，促进了液滴群的分散-汇合-再分散的循环过程，有效地降低了填料层的轴向返混，提高了液液两相间的传质效率。

所以此种填料用于液液传质的萃取过程，取得了很好的技术经济效果。

此种填料用于低界面张力体系的液液萃取过程时，其性能明显优于鲍尔环和矩鞍填料，轴向混合小，处理能力大，其传质效率可提高20%以上。

此种填料也可适用于气液传质过程。

扁环填料几何特性数据
二鞍形填料
鞍形填料类似马鞍形状，最早出现的为瓷质马鞍形填料，称之为弧鞍（Bcrl saddle）填料。

这种填料层中主要为弧形的液体通道，填料层内的空隙较环形填料（尤其较拉西环填料）更加连续，可使气体向上流动时主要沿弧形通道流动。

对于向下流动的液体则有减少壁流的趋势。

因此使填料层气液流动情况得以改善，后来发展的矩鞍型填料克服了弧鞍填料易叠套的缺点，得到了更广泛的应用。

2.1弧鞍型填料
缺点：此类填料最初选用瓷质材料采用冲模或注模加工而成。

由于此类填料易产生叠合和架空，致使一部分填料表面不能被润湿，即不能成为气液传质的有效表面，从而导致填料层中气液流动状况不佳，现已很少用于工业过程。

2.2矩鞍型填料
主要采用瓷质材料制造。

它与弧鞍填料的主要差别是矩鞍填料的两端为矩形，而非圆弧形，它可以采用连续挤出的工艺进行加工，所以生产成本较低，而且克服了弧鞍填料容易套叠的缺点。

瓷质矩鞍填料是目前应用较多的一种瓷质填料。

优点：瓷质矩鞍填料与同种材质的拉西环填料相比，具有通量大、压降低、效率高等优点。

主要是因为同种规格的矩鞍填料床层具有较大的空隙率，床层内多为圆弧形液体通道，减小了气体通过床层的阻力，也使液体向下流动时的径向扩散系数减小。

因此，矩鞍填料层较拉西环填料层的液体壁流效应要小，液体分布的保持性好，即在良好的初始液体分布情况下，使填料层保持较好的液体分布状态，有利于传质系数的提高。

鞍形填料是继拉西环填料之后开发的另一种形状较好的填料，特别是瓷质矩鞍填料，在相当长的一段时间内，是与金属鲍尔环填料并驾齐驱的一种优质填料。

目前在国内外绝大部分应用瓷拉西环的场合，都已被瓷矩鞍填料所取代（提高产量，减小压降，提高工艺指标的效果）。

矩鞍填料也有采用塑料材质制成的，经国内实验验证，塑料矩鞍填料的流体力学性能不如同样尺寸的塑料鲍尔环，因此塑料矩鞍填料未被广泛应用，现已被塑料鲍尔环、塑料阶梯环或其他新型填料所取代。

2.3瓷质异鞍填料
将矩鞍填料的平滑弧形侧面改为锯齿形或有波纹凸起的侧面。

这样在填料床层内，增加了填料间接触的空隙，使之更有利于气体和液体在填料层中的流动和分散。

瓷矩异鞍填料几何特性数据
三环鞍形填料
将开孔环形填料及鞍形填料的优点结合在一起，基本分为两大类：
一，以鞍形为基础的结构。

如金属环矩鞍填料、Nutter环填料、共轭环填料等
二，以环形为基础的结构。

如半环形填料等
3.1金属环矩鞍填料/IMTP
结构特点：既有类似于开孔环形填料的圆环、环壁开孔和内伸的舌片，也有类似于矩鞍填料的圆弧形通道。

此外，鞍形两侧的翻边与两端下部的齿形结构共同增加了填
料间的点接触，使填料间的空隙率得以增大，液体汇聚和分散点增多。

优点：这种填料开敞的结构使得填料的通量增大，压降降低，也有利于液体在填料表面的分布和促进液体表面更新，从而有利于提高填料的传质性能。

与同样尺寸的鲍尔环填料相比，无论是在流体力学性能上，还是在传质性能上，金属环矩鞍填料都是较优的。

金属环矩鞍填料鞍形两侧的翻边结构增加了填料的机械强度和刚度，同时，由冲压制成的环形圈也对填料起了加强筋的作用，环矩鞍填料的鞍形整体结构，使之较矩鞍和鲍尔环填料有更高的强度，因此可以采用较薄的金属进行轧制。

国外诺顿公司生产的Dg50、Dg40、Dg25等几个不同尺寸的不锈钢金属英特洛克斯填料，均采用厚度为0.4mm的钢板制成，不但减少了填料层的堆积密度，而且降低了填料的生产成本。

IMTP填料的特性数据
对比金属英特洛克斯填料(IMTP)、金属鲍尔环填料、瓷矩鞍填料可知：IMTP填料的通量最大，压降最低。

对比国产金属环矩鞍，金属阶梯环、金属鲍尔环填料可知：同样尺寸的三种金属填料中，气体通量以金属环矩鞍填料最大，金属阶梯环次之，金属鲍尔环最小；压降以金属环矩鞍填料最低，金属阶梯环次之，金属鲍尔环最高。

由此可知，金属环矩鞍填料较常用的金属鲍尔环填料具有通量大，阻力小，效率高的优点。

金属环矩鞍填料与板式塔相比，也具有通量大、阻力小、效率高的优点。

国产金属环矩鞍填料与金属英特洛克斯填料在结构形状与结构尺寸上有一定的差异，尤其是装填个数相差较大，同种尺寸的金属英特洛克斯填料的装填个数较国产金属环矩鞍填料要多近1 /2，这意味着单位体积金属英特洛克斯填料的加工费用较国产金属环矩鞍高1/2。

而两种填料的性能却相差不大。

由以上比较可知，国产金属环矩鞍填料与国外英特洛克斯填料相比，虽其结构、尺寸、几何特性数据存在着较大的差异，但其性能差异不大。

由于填料塔单位容积中国产金属环矩鞍的装填个数较国外英特洛克斯填料少，所以单位容积中国产金属环矩鞍填料的价格要相对便宜许多。

不难看出，价格与性能之比，国产金属环矩鞍填料优于国外英特洛克斯填料。

3.2 金属双弧填料
3.3 纳特环填料
这种填料形似环与鞍之间。

采用薄板冲压制成侧壁开孔的环鞍形填料，在鞍的背部有一个开有数个圆孔的凸缘加强筋，在筋的两侧有两个域鞍反向的半圆环，半圆环的直径一个大，一个小，在鞍的两个侧面各有一个翻边。

鞍背的加强筋及两侧的翻边，不仅增加了填料的刚性，而且可以使用较薄的材料制成，减轻填料的重量，又由于两个反向半环的直径不同，可避免填料堆积时的套叠，形成均匀开敞的填料层，有利于填料层内液体的横向扩散剂液膜的表面更新，可以使填料层具有较高的表面利用率，有利于填料层的传质和传热。

这种填料具有压降低、通量大、效率高等优点，由于填料强度对重量比值的增大，填料装填高度最高可允许15m
纳特环填料几何特性数据。