新型填料开发与应用

化工传质与分离过程读书报告

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2014 年 12 月 22日

化工传质与分离过程读书报告题目：对一些新型工业填料开发与应用的简述

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摘要

填料塔是广泛应用于化学工程、环境工程、生物工程等行业工业生产中的一种气液分离设备，填料作为填料塔的核心构件，其性能对填料塔的操作性能及应用范围有极大的影响。填料塔常用的填料主要有：以塑料、金属或陶瓷为材质的拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等散堆填料；也有以松木为材质的格栅填料（俗称木格子）或以金属（或塑料）为材质的板波纹填料等规整填料等等。随着生产力和科技水平进步，越来越多的新型工业填料出现在工业生产中。

本文总结了近几年报道的多种不同类型新型工业填料，并力求较为详尽的列举各类新型填料，比较其优劣势，在此基础上，对未来新型工业填料发展提出展望。

关键词：新型工业填料工业生产总结未来发展

ABSTRACT

Packed column is widely used in chemical engineering, environmental engineering, biological engineering and other industries in industrial production of a gas-liquid separation equipment, packing as a core member of the packed column, the performance of the operating performance and application packed tower has great affected. Commonly used packed tower packing are: plastic, metal or ceramic material Raschig rings, Pall rings, ladder ring, saddle ring and other random packings; also pine for grill filler material (commonly known as the wooden lattice) or metal (or plastic) plates for packing material and other structured packing and so on. With productivity and technology advances, more and more new industrial packing appeared in industrial production.

This article summarizes recent years reported a variety of different types of new industrial packing, and seeks a more detailed list of new types of packing, compare their advantages and disadvantages, on this basis, the future development of proposed new industrial packing prospects.

Keywords: new industrial packing industrial production summary for future development

目录

背景 (1)

新型工业填料举例 (2)

新型填料选择考量标准 (3)

填料应用前景展望 (4)

参考文献 (6)

背景

填料塔作为传质分离设备，涉及蒸馏、吸收、解吸、萃取、结晶、吸附、过滤、蒸发、干燥、离子交换和膜分离等单元操作过程，属于量大面广的重要单元设备，被广泛应用于石油炼制、天然气加工、石油化工、精细化工、化肥、医药及环保等领域，并取得了显著的经济和社会效益。特别是在二十世纪七十年代初，能源危机的出现使得填料塔技术取得了长足进步。近三十年来，多种新型高效填料的研究，特别是波纹填料的开发成功及相关理论的发展，进一步扩大了填料塔技术更为广泛的应用。美国著名学者Fair教授认为，最近的十年内，以气液接触的填料塔正在逐步取代板式塔；规整填料作为低压降下具有高传质效率的装置倍受青睐。在我国，随着石油化工的不断发展，传质分离工程学的研究日益深入填料塔技术及其应用进入了一个崭新的时期。

填料塔作为气液传质设备的历史最早可以追溯到1836年用来水吸收氯化氢的操作以及1881年用于蒸馏过程。1907年以焦炭、石砾、卵石等无定形的物体开始了填料的发展;而1914年出现的陶瓷拉西环填料(RashingRing),引领着填料塔的发展进入了科学轨道,标志着填料塔的研究进入了科学发展的年代。尽管其实际生产效果仍没有很大的提高,却引起人们意识到塔内的气液分布性能对填料塔操作的重要性。1937年斯特曼填料的出现,使填料和填料塔又进入了现代发展时期;20世纪30至50年代,由不同材质(包括金属、陶瓷和塑料)的各类散堆填料(拉西环、鲍尔环)涌入市场。

1950年后,填料塔进入了缓慢发展时期,在这个时期内,人们注意对塔内件的研究,力图解决填料塔的气液分布不均和“放大效应”的问题,但由于同时期的各种板式塔的出现及其成功应用,而使填料塔的应用和发展倍受冷落。而此时瑞士苏尔寿公司开始对气液分布不均的问题开始进行了深入研究,并成功的解决了规整填料的放大效应。1975年苏尔寿公司成功开发了一批塑料丝网波纹填料,之后并详细报道了其性能与应用,证明了它是一种现代新型高效吸收塔填料;此外,日本住友公司等也在经销塑料丝网波纹填料;在我国,上海化工研究院于1977年研制成功尼龙和聚丙烯塑料丝网波纹填料同时也测定了它们的性能,最终在工业应用也取得了良好的效果。

至80年代末,新型填料的研究一直处于十分活跃的状态,尤其是各类新型规整填料不断涌现市场,使得填料发展进入高峰期。整体来说,对于塔填料结构的研究又始终是沿着两个方面进行的,即同步开发散堆填料与规整填料。填料的另一个研究方向是填料进行材质的更换,以适应不同下业应用要求,从而达到提高填料塔内气液两相间的传质效率的日标,或是对填料进行适当的表面处理,以改变在填料表面的润湿性能,提高液相在填料表面铺展润湿的有效面积。