新型导流网格填料的开发与应用(一)
责任编辑：cnlng 浏览：7011次 时间： 2010-08-08 03:20:15
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摘要:1 问题的提出 我国中小型合成氨厂，在半水煤气和变换气体脱除硫化氢或以循环水进行除尘、降温等过程中，很多采用填料塔。填料塔是一种传统的气液接触传质（传热）的反应设备，其中，填料是传质（传热）的重要部件，它的结构设计直接影响到其传质（传热）的优劣和装..
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1 问题的提出
我国中小型合成氨厂，在半水煤气和变换气体脱除硫化氢或以循环水进行除尘、降温等过程中，很多采用填料塔。填料塔是一种传统的气液接触传质（传热）的反应设备，其中，填料是传质（传热）的重要部件，它的结构设计直接影响到其传质（传热）的优劣和装置的长周期稳定运行。
在脱硫或降温、洗涤、除尘过程中不可避免地有悬浮硫、副盐或尘粒杂质沉积在传统填料的表面，引起塔设备的堵塞，造成塔内气液分布不均匀、阻力上升、传质（传热）效果下降，特别是当填料层内因淤积严重而堵塞填料通道时，则将影响生产的安全稳定运行。
多年来，合成氨厂和焦化厂相继应用了各种型式的填料寻求解决问题。常用的填料主要有：木格子填料、竹格子填料；鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等塑料散堆填料；塑料（或金属）板波纹填料；木格子填料、竹格子填料以及塑料格栅填料等等。但是，木格子填料或竹格子填料不仅涉及到材料来源的问题，还有涉及到木格子填料既笨重又容易破损、使用寿命短，以及初始使用所碰到的复杂而漫长的脱脂过程而影响整个生产系统整体稳定运行等问题；用螺杆串接的塑料格栅填料，虽然解决了塔阻力大的问题，但由于制作结构上的因素，填料的结构稳定性和耐压强度差，易发生填料变形，且比表面积小、气体净化度很难达标，在实际生产应用中暴露出诸多问题；塑料散堆填料虽能达到较好的传质（传热）效果及装填方便，但易产生气、液偏流和沟流现象，悬浮硫和副盐等固体物易在填料层内堵塞，阻力易升高，填料易破碎，导致生产周期短等问题。
2 各种填料型式的比较与新型导流网格填料的研发
化工填料主要分规整填料和散堆填料两大类。
规整填料具有气液分布均匀、传质效率高、生产能力大等优势。通常概念的规整填料，是由金属（不锈钢）板或丝网经特殊加工制作而成。虽有较高的传质（传热）效率，但因其结构紧密孔隙率小，一般应用在介质清洁的传质（传热）设备或溶液精馏、雾沫分离等化工塔器中；不宜应用于脱硫、煤气除尘除焦等富含固体悬浮物的生产上。否则，固体悬浮物易在填料内淤积而堵塞通道，直接影响使用效果。
应用在脱硫、煤气除尘洗涤降温领域的规整填料，以往有木格子或竹格子填料，近期有采用螺杆串接的塑料格栅填料等。此类规整填料由于填料结构规整，气、液流动性能好，填料流通道的形式和大小易于选择调整。但上面已提及此类规整填料，木格子或竹格子填料存在材料来源问题及笨重易破损、开车前漫长而顽固的脱脂等问题；用螺杆串接的塑料格栅填料存在结构不合理、填料易变形、比表面积小、净化度难达标等问题。
散堆填料有金属或塑料制成的各种型号，具有结构简单、造价低、装卸清洗方便等特点。在脱硫、煤气除尘洗涤降温等生产领域较为广泛应用的有鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等多种型号的塑料或金属散堆填料。由于散堆填料堆放不规则，气、液在填料层内是无序的流动，因此易产生气、液的偏流和沟流现象。特别是当溶液中含有一定量的固体物、悬浮物时，易在填料层内因淤积而堵塞填料通道，影响填料塔的正常传质（传热）效率。由于散堆填料存在着运行阻力大、易堵塔、易偏流、使用周期短等问题，使用效果不太理想。
近年来，具有各种不同理化特性的填料产品不断推出。行业内也有许多专家及工程技术人员，以不同的方式，在寻找理想的解决方法。
我公司自主研发的导流网格填料，已被授予国家专利，经多家单位脱硫工段使用，反响很好，技术成熟可靠。该导流网格填料正是针对脱硫的特定工况条件，结合各种填料特点而开发的一种新型填料。它具有规整填料气、液流动性能好，阻力小的特点；也具有接近散堆填料比表面积大的特点。由于填料表面特殊的导流部件设计，使得液体在填料表面自分布能力好，气、液分布均匀，传质（传热）效率得到有效提高。特殊的流道设计和材料的选择，使悬浮物很难淤积于填料内。
3 新型导流网格填料的基本特性
我公司的新型导流网格填料之所以能作为具有悬浮物、副盐结晶反应或具有胶质特性、尘粒杂质等物料的塔器填料，其合理的流道和表面特有的导流部件设计以及合理的材质、合理的比表面积、合理的空隙率是此填料的关键所在。
◆ 导流网格填料表面具有特有的导流部件设计。当溶液自上而下流经填料层时，在填料内、外表面均会产生无数条垂直的、致密的微微细流，在填料表面形成一层薄薄的均匀的水帘（液膜）。使它具备了良好的液体导流性能和均匀分布性能，从而使得气、液相在填料层内可以有序而均匀地分布，很好地避免填料表面干流区（盲区）的产生，填料实际的表面积利用率得到提高，对加强气、液接触，提高传质（传热）效率带来很好的效果。
◆导流网格填料比表面积成倍增加。比表面积是填料的重要参数，它是影响传质效率的关键性参数。导流网格填料的比表面积已接近常用散堆填料的数值。
◆ 空隙率是影响气、液体通过填料层能力的重要参数，较大的空隙率能有效地降低填料层的阻力。值得一提的是结构特殊的网格填料其填料层持液量大幅度地下降，填料塔的“液泛”速度大幅度地提高。
◆规则的垂直流道，解决了固体物在填料表面的沉积，悬浮物很难淤积于填料内，使得压降低、不易堵塔、塔阻小、生产运行周期长。以物理的方法解决了填料堵塞的问题。
◆ 导流网格填料以聚丙烯或增强聚丙烯为材料，用注塑的方式一次注塑成型。它不仅具有良好的结构稳定性、耐腐蚀性，同时具有良好的抗压强度、使用寿命长、造价便宜、重量轻、装卸方便等特点。
导流网格填料通量大、压降低、抗堵性能强、实际有效表面积利用率高，适用于操作温度小于80℃的气液相传质、吸收、洗涤、降温等化工过程，如湿法脱硫、含尘量大的气体净化降温等生产过程的填料塔中使用。
WG系列导流网格填料基本特性数据表
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