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各種填料的不斷涌現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，給化工裝置生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而單體填料僅僅是完成一定的傳質(zhì)傳熱過程的填料床層系統(tǒng)的一個(gè)傳熱傳質(zhì)單元，所以說填料的選擇不是孤立的，而是需要結(jié)合物系的特點(diǎn)、性質(zhì)、床層的結(jié)構(gòu)和安排、填料熱床層的支撐等因素綜合考慮的。這些因素在某種程度上對(duì)填料的選擇起著重要作用，甚至是決定性作用。現(xiàn)在來說說對(duì)于特定的傳熱傳質(zhì)過程，如何選擇填料？

1、填料的比表面積——傳熱傳質(zhì)性能

填料的研發(fā)通常注重兩個(gè)參數(shù)，即比表面積和空隙率。填料的比表面積就是單位體積填料所具有的表面積，是提供氣液熱交換和組分交換的場(chǎng)所，直接關(guān)系到傳質(zhì)傳熱的效率，對(duì)于同一類型的填料比表面積越高，傳質(zhì)傳熱效率也越高。當(dāng)然，不同形式和結(jié)構(gòu)的填料其比表面積在傳質(zhì)傳熱過程中的作用也是不相同的。比表面積的作用取決于填料的濕潤度和對(duì)氣液均勻分布、接觸的程度。也正因?yàn)槿绱耍艜?huì)出現(xiàn)各種不同結(jié)構(gòu)、規(guī)格和形式的填料。

填料的傳質(zhì)性能通常用等理論板高度來表示，等理論板高度越低說明這種填料的傳質(zhì)傳熱性能越好。當(dāng)然，研究文獻(xiàn)給出的等理論板高度通常是在空氣和水的物系中的研究成果，工程應(yīng)用中必須結(jié)合實(shí)際物系的具體情況，通過已有工程應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行必要的調(diào)整。

2、填料的通量——流通能力

前邊提到填料的空隙率，這是體現(xiàn)填料流通能力的關(guān)鍵因素。填料的空隙率是單位體積填料空間所占的比例，是氣體和液體流動(dòng)的通道，對(duì)于同一類型的填料，空隙率越高流通能力越大。當(dāng)然，不同形式和結(jié)構(gòu)的填料，空隙率對(duì)填料的流通能力的作用也是不相同的。對(duì)于特定的傳熱傳質(zhì)過程，填料的流通能力通常采用能力因子或液泛點(diǎn)來表示，工程設(shè)計(jì)中通常采用液泛點(diǎn)或至大能力因子的70%～80%作為設(shè)計(jì)點(diǎn)來決定填料床層的直徑。

3、氣體通過填料的動(dòng)力損失——填料床層的壓力降

氣體通過填料床層必然會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)的壓力損失，特別是減壓蒸餾塔，填料床層的壓力降直接關(guān)系到減壓蒸餾裝置的加工能耗或者是減壓拔出率。因此，填料的壓力降成為填料選擇的重要因素之一。

填料塔的研究和應(yīng)用表明，在相同傳熱傳質(zhì)效率和流通能力下，不同結(jié)構(gòu)、規(guī)格、形式的填料所構(gòu)成的填料床層，氣體通過的阻力損失是不同的。

4、填料的抗堵塞能力

在填料的選擇中，常會(huì)遇到物系中含有固體顆粒、機(jī)械雜質(zhì)油泥等，這就要求填料的抗堵塞能力強(qiáng)。一般來講，空隙率大的填料較空隙率小的填料抗堵塞能力強(qiáng)，散堆填料較規(guī)整填料抗堵塞能力強(qiáng)，格柵類填料抗堵塞能力強(qiáng)。

5、填料的抗結(jié)焦能力

工程應(yīng)用實(shí)踐表明，某些物系，特別是高溫?zé)崦舾形锵担谔盍洗矊觾?nèi)部極易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，嚴(yán)重影響裝置的正常生產(chǎn)，例如減壓蒸餾塔的洗滌段等。在這種情況下，必須選擇抗結(jié)焦能力強(qiáng)的填料。

需要注意的是，抗結(jié)焦能力的填料必須具有如下特點(diǎn)：

a．具有較高的空隙率；

b．填料強(qiáng)度高，安裝、檢修、生產(chǎn)操作波動(dòng)等非正常過程不易造成變形而改變填料層的不均勻性和密實(shí)程度；

c．填料床層空隙規(guī)范、規(guī)整性高；

d．填料表面光滑，不易滯留沉積物；

e．填料板片連續(xù)性小，結(jié)焦物不易沿板片連續(xù)增長；

f．填料床層內(nèi)部不易形成易堵塞性通道。

基于這樣一種原則，雖然有些填料抗結(jié)焦能力強(qiáng)，但這一類填料的比表面積比較低，傳質(zhì)傳熱效率也較低，達(dá)到相同的分離效果，需要的填料床層較高，不但設(shè)備投資會(huì)增加，也會(huì)由于床層過高造成床層內(nèi)部填料表面潤濕不夠，而增加床層的結(jié)焦傾向。為解決這一問題，工程上多采用復(fù)合填料床層。

通過對(duì)實(shí)際發(fā)生的填料床層結(jié)焦現(xiàn)象進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)結(jié)焦現(xiàn)象發(fā)生在填料床層的內(nèi)部。說明要防止填料床層結(jié)焦，充分潤濕填料、減輕填料床層內(nèi)部液體分布的不均勻性是十分重要的。

此外，出于對(duì)產(chǎn)生結(jié)焦的填料床層檢修處理考慮，采用散堆填料要比采用規(guī)整填料產(chǎn)生結(jié)焦之后的處理要容易得多。但散堆填料具有板片的不連續(xù)性，往往容易變形，也容易造成填料床層內(nèi)部流道的不均勻性。因此，對(duì)于易發(fā)生結(jié)焦的物系，必須從填料的選擇、填料床層的設(shè)計(jì)以及液體分布系統(tǒng)全面綜合考慮。

講了這么多，可以看出結(jié)構(gòu)和規(guī)格的選擇必須綜合多方面的因素。盡管填料的傳熱傳質(zhì)效率、通量代表了填料的重要性能參數(shù)，但是工程應(yīng)用中物系的某些特點(diǎn)如結(jié)焦傾向、堵塞傾向、腐蝕性等也是填料選擇時(shí)必須統(tǒng)籌考慮的因素。