填料塔具有制造和更換容易材質(zhì)范圍廣適店 因此在合成氨的氣體凈化石油化工和焦化等領域 能力強和節(jié)能等優(yōu)點且大多數(shù)情況下分離性能優(yōu) 散堆填料得到廣泛應用。 于板式塔1)因此填料塔越來越受到重視。塔填料 11近來散堆填料的研究方向 作為填料塔的核心構件，提供了塔內(nèi)氣液兩相接觸 近年來散堆填料的研究方向主要集中在以下幾 而進行傳質(zhì)的表面。塔填料的性質(zhì)決定了填料塔的 個方面4-5散堆填料的自規(guī)整化;2開發(fā)適用于 操作性能優(yōu)良的塔填料再輔以理想的塔內(nèi)件 新塔型的散堆填料;3填料功能復合化;4對填料表 才能構成技術上先進的填料塔。對塔填料改進與更 面加以改性以提高傳質(zhì)效率;5復合填料塔。 新的目的在于:改善流體的均勻分布、提高傳遞效 從近些年的理論和工業(yè)開發(fā)來看，散堆填料的 率減少流動阻力、增加流體的流量以滿足節(jié)能降 發(fā)展趨勢是朝增加空院率和減少壓降、增加比表面 耗設備放大以及高純產(chǎn)品制備等各種需要。塔填 積、改善潤濕性能以及功能多樣化的方向發(fā)展。 料可分為規(guī)整填料和散堆填料兩大類。 12近年開發(fā)的代表性散堆填料 1 121IMPAC IMPAC填料最初由美國Lantc公司提出，它集 散堆填料是具有一定幾何尺寸的顆粒體，在塔 扁鞍和環(huán)結構于一體可看作由數(shù)+個Intalox填料 內(nèi)以散堆方式堆積。散堆填料及其塔設備可用在吸 連體而成采用多褶壁面、多層筋片、消除床內(nèi)死角 收解吸精餾干燥和萃等氣-液或液-液接觸的 和單體互相嵌在等技術兼有規(guī)整填料和散堆填料 傳質(zhì)傳熱過程以及反應蒸餾、流化干燥和超重力分 之特性16-71可用于冷卻塔中。該填料具有良好的 離等領域12。根據(jù)國內(nèi)外的研究工作表明在 水滴分散性能和自分布性能，每m有多達5萬個水 液液取液氣比很大的吸收和高壓精餾的情況下 滴與現(xiàn)有填料相比效率可提高40%以上，具有長 應用散堆填料的操作性能優(yōu)于規(guī)整填料和塔盤13， 達10年的使用壽命，有效地降低了操作成本181。 

122階梯短環(huán)填料 通用性能降低HEIP(理論塔板等效高度)30%以 階梯短環(huán)填料(Cascade MiniRing,CMR)是美國 上壓力提失減少40%[131。Koch公司的KTM高效 Glitsch公司兼并英國傳質(zhì)公司后大力推廣的一種散 填料被稱作第四代第個散堆填料，具有更低的壓 堆填料。大量實驗表明CMR的性能明顯優(yōu)于鮑爾 降和非常高的分離能力，經(jīng)美國得克薩斯州能研 環(huán)和篩板塔其壓降約為拉西環(huán)的30%傳質(zhì)系數(shù) 究中心試驗證明其能力可比鮑爾環(huán)提高15%該 比拉西環(huán)提高大約50%;而且CMR還可以用碳鋼、 公司稱其是目前先進的散堆填料之一。此外還有 不銹鋼非鐵合金朔料和陶瓷制造。因此CMR的 日本的M-pak環(huán)和 Koch公司的 K-pak環(huán)114。 應用十分廣泛，已在近千座工業(yè)塔中得到應用3.91。 近年來我國還引進了許多高效、先進的散堆填 1.2.3扁環(huán)填料 料如金屬矩鞍環(huán)(MTP)改進型金屬鮑爾環(huán)(Hv- 清華大學研制了內(nèi)彎弧型筋片扁環(huán)填料(QH-1 PAK)金屬階梯環(huán)塑料矩鞍環(huán)共軛環(huán)0型網(wǎng)填料 型扁環(huán)填料)實驗研究和工業(yè)應用表明0H-1型 等也較接近理相填料比規(guī)整填料具有良好的自清 扁環(huán)填料具有優(yōu)異的性能;用于液液取時,此填料 理能力，不易堵塞15]。 的性能明顯優(yōu)于鮑爾環(huán)Intalox等填料軸向混合小、處理能力大壓降小，傳質(zhì)效率可提高20% 2 以上[6) 規(guī)整填料(StructuredPacking)，是一種在塔內(nèi)按 為進一步提高扁環(huán)填料的性能又開發(fā)了新的 均勻幾何圖形排布整齊堆砌的填料[16]。規(guī)整填料 撓性梅花扁環(huán)填料(0H-2型扁環(huán)填料)比0H-1型 是繼散堆填料之后在近20年來發(fā)展的新型高效填 又有所提高。實驗表明與鮑爾環(huán)相比，0H-2型扁 料目前規(guī)整填料種類很多形狀不同，性能各異。 環(huán)填料處理能力提高約15%~35%傳質(zhì)系數(shù)提高 21規(guī)填料的特點和應用范圍 約15%~25%110)。超扁環(huán)填料特別適用于合成 規(guī)整填料具有以下特點117-11分離效率高; 氨廠脫碳塔和再可生塔等液氣比極大的吸收液液萃 2通量及操作彈性大:7陽力壓降小:4放大效應 取和高壓精餾等過程的技術改造13.11。 低:5液體滯留量少6節(jié)能可降低塔徑。由于規(guī) 12.4雙鞍環(huán)填料 整填料具有上述特點因此在精細化工、香料工業(yè) 雙鞍環(huán)新型填料具有如下特點:1雙鞍環(huán)在結 煉油、化肥石油化工等領域的眾多塔器內(nèi)得到了廣 構上屬于開孔環(huán)鞍環(huán)既包含環(huán)矩鞍的構成又融 泛的應用。近幾十年來規(guī)整填料對板式塔散裝填 入納特環(huán)的構思，由于突破一般填料的對稱性,有利 料塔及其他多種塔設備產(chǎn)生了較大的沖擊和影響。 于構成較為均衡的床層提供良好的水力學和傳質(zhì) 22 的硬件條件;2雙鞍環(huán)的基本性能全面優(yōu)于環(huán)矩鞍， 規(guī)整填料的發(fā)展大體上經(jīng)歷了3個階段106.19]: 角載能力提高約10%樂降減少10%-20%分離 一階段是早期出現(xiàn)的規(guī)整填料，如斯特曼填料 效率提高約17%，尤其是傳質(zhì)單元壓降減少近 (StedmanPacking);第二階段主要是帕納帕克(Pana 40%這對于塔的節(jié)能改造熱敏性物系的分離以及 pak)、古德洛(Goodloe)海泊費爾(Hyperfi1)及柵格 真空精餾設計具有較高的實用價值:3在若干技術 (Grid)填料等:第三階段是麥勒派克(Montzoak)朗 經(jīng)濟指標的對比上雙鞍環(huán)不旦有較高的綜合技術 博派克(Rombopak)等。 指標而日在節(jié)省材耗和提高強度重量比等方面也 近些年又出現(xiàn)新型規(guī)整填料如SUPERX- 呈現(xiàn)出較強的經(jīng)濟性比環(huán)矩鞍更具有競爭力6。 PACK填料[20其特點是壓降和接觸面積可以通過 12.5其他散堆填料 填料尺寸來調(diào)節(jié)在改造傳統(tǒng)的精餾塔中獲得了良 Enicon公司的新型Mc-Pac環(huán)金屬填料有30 好效果。 mtx15mm和65mmx30mm兩種尺寸。該產(chǎn)品與 23國內(nèi)外規(guī)整填料研究進展 50mm鮑爾環(huán)相比其較大型號的效率提高40%壓 2.3.1 Jalousiepacking填料 降減少60%[12。Raschig公司的Raschig-Super - 德國Envicon公司研發(fā)的Jalousiepacking填料 Ring塑料環(huán)與50mm塑料鮑爾環(huán)相比它的壓力 由02mm~03mm的金屬板片沖壓組裝而成，是一 損失減少了70%負荷能力提高了50%12)。Lantc 種具有傾斜板的方格狀柵格填料。這種填料提作彈 公司的O-pac Metal Hybrid Packing(混合填料),具有 性大液體分布性能好在相同填料幾何表面積時 規(guī)整填料的效率和能力又有散堆填料的經(jīng)濟性和 其壓降比傳統(tǒng)的散堆填料低得多，且不易堵塞。該填料特別適用于填料層要求高的場合[2] 目前兩者都已有成功的工業(yè)應用21另外還有雙幅 2.3.2 Durapack玻璃纖維規(guī)填料 填料[28箭翎填料29立板式開口管狀抗堵填料30 Schott公司的 Durapack 玻璃纖維規(guī)整填料，是 和共軛蜂窩規(guī)整填料。 

高抗腐產(chǎn)品具有高通量低壓降及良好的分離性 23.7Raschig-Superak 填料 能。比表面積為280m/m和400m/m?？障堵?Raschig-Superpak填料是德國Raschig公司開發(fā) 分別為80%和72%網(wǎng)紋表面分為粗糙表面和光滑 的高性能規(guī)整填料。據(jù)報道Raschig-Superpak 300 表面114。 在比表面積和分離效率相同的條件下與傳統(tǒng)的規(guī) 2.3.3BSH 整填料相比，通量提高了26%，壓力降降低了 BSH填料由Montz公司生產(chǎn)。該填料是介于 33%[15] 網(wǎng)、板填料之間的新型高效填料，它特點的可膨脹金 2.3.8Optiflow 填料 屬織物結構彌補了金屬絲網(wǎng)和片狀金屬規(guī)整填料間 瑞士Sler公司在ACHENIA94展覽會上推出 的差距。BSH織物結構的毛細管作用，使填料在任 了一種稱為高技術產(chǎn)品的結構填料Optiflow填 何提作工況下都具有還高的傳質(zhì)效率每米填料理 料。這種填料的基本原件是壓有橫向紋理液流溝精 論板數(shù)高達8塊理論板，比表面積可高達750 的菱形薄片，并在其中開小孔，將菱形片搭成翼輪 m/m。它典型應用在反應蒸餾、空氣分離和制藥 狀由于這種填料有很好的幾何結構形式和高度的 填料塔[14]。 對稱性，因而可以顯著提高填料的分離技術 23.4Monz-pakM系列規(guī)整填料 性能[16] Momz-pakM系列規(guī)整填料21-231也是由Mont 23.9SINOPAK填料 公司生產(chǎn)的，它是由Montz-pakB1系列規(guī)整填料進 SINOPAK填料是南京大學開發(fā)的波紋型系列無 一步發(fā)展而來試驗證明其特有的波形能令其在分 壁流規(guī)整填料采用了專門的防壁流設計。這種填 離效率保持不變的情況下外理能力比對應的B1系 料分離效率比其他普通波紋規(guī)整填料高10%~ 列填料提高30%。 25%綜合性能達到或優(yōu)于國外同類填料產(chǎn)品16)。 2.3.5Rombopak 填料 2310自分布填和再分布填料 Rambopak填料是瑞士KUHNI公司20世紀80 自分布填料是將特制的規(guī)整填料作為液體再分 年代開發(fā)的一種垂直板網(wǎng)類規(guī)整填料。它率先開辟 布器使用的旨在改善液體分布性能的填料,其作用 了按照氣液還佳流路設計規(guī)整填料的新途徑。該填 是將多點式或多線式液體分布狀態(tài)變成多線式或面 料已應用于400多座塔中，塔徑4000mm16.24。 分布狀態(tài)以減少液體分布的端效應。這方面工作 KUHNI公司對原有的Rombopak系列填料應用 美國Glitsch公司先一步,國內(nèi)1990年以來，天津 CFD優(yōu)化設計改造成新的RombopakS系列。目前 大學研制的自分布填料已在工程上得到應用(161。 推出的RombopakS4M和S6M填料與對應的Rom- 23.11 CHINAPAK 填料 bopak 4M 和 6M填料相比，在保持分離效率的情況 該填料是天津市博隆科技開發(fā)公司開發(fā)的規(guī)整 下壓力降減少30%，處理能力提高15%12。 填料專產(chǎn)品是Mellanak規(guī)整填料和Intalox散堆 23.6斷續(xù)波紋填料 填料優(yōu)化組合的產(chǎn)物，綜合了金屬孔板波紋填料和 組片式(Zumak)25,26)和峰谷搭片式(Dapak)[27] 金屬矩鞍環(huán)填料各自的優(yōu)點克服了散堆填料易于 波紋填料是天津大學開發(fā)的專產(chǎn)品。Zupak的每 溝流的缺點在工業(yè)中獲得了成功的應用[15]。 一周期波紋由位于4個平面上的斷續(xù)平面圖形薄片 23.12雙向波紋填料 相交所組成,其側(cè)向投影形狀為2條互相交錯的波 雙向波紋填料是在金屬孔板波紋填料和Intalox 紋狀折線。Danak主要特征是在填料波紋板片的波 散堆填料基礎上開發(fā)的新一代規(guī)整填料兼有金屬 峰和波谷上規(guī)則間斷地開設截面形狀呈三角形的 孔板波紋填料和Intalox散堆填料的優(yōu)點。其結構特 谷段和峰段構成谷段的2個谷面為上小下大的梯 點是在波紋填料的楞線上按一定間距沖有反向波 形構成峰段的2個峰面為上大下小的梯形。Dapak 紋，每一波紋片上形成方向相反、大小不同的波紋組 與Zmk相比具有更加優(yōu)良的流體力學和傳質(zhì)性 裝成填料盤。由于板片上不沖孔開有反向波紋環(huán) 能，與相應型號的Mellapak填料相比，分離效率提高 因此它比孔板波紋填料表面積增加8%~12%，縱 約10%通量提高20%，壓力損失降低30%左右。 向開孔率卻比后者大大提高，約為40%。這種填料 的特點是傳質(zhì)比表面積大氣液流路得到優(yōu)化，橫 一定的解決。因此塔填料今后將從2個方面得到發(fā) 向擴散能力強。另外在抗堵塞能力、剛度、壓力降及 展一是不斷開發(fā)和應用更簡單更高效的填料。即 

通過能力方面都大大優(yōu)于金屬孔板波紋填料131)。 沿著理想填料的方向發(fā)展;二是各種不同種類的填 3其他類型填料 料組成填料復合塔或組成填料-塔板復合塔。 31薄密篩板填料 參考文獻 蒲密篇板填料是一種綜合了板式塔和填料塔兩 [張鵬劉春江型規(guī)填料塔內(nèi)流體流動研究進展及展 

者優(yōu)點面削減兩者缺點的傳質(zhì)裝置。薄密篩板填料 望口化學工程200129(3)66-73. 的工作原理既不同于板式塔中的篩板塔也不同于工程,2006,23(1):75-79.[2]徐世民張華任艷軍塔填料及液體分布器[]化學工業(yè)與填料中的實體填料和網(wǎng)體填料它的氣液接觸方式 [3]費堆揚孫蘭義超扁環(huán)填料及其在氮肥廠氣體凈化過程中 類似于噴淋式換熱設備中的淋降板直接接觸冷高 的應用[化工進展200019(6):31-34. 器，只不過篩板間距更為緊密篩板更薄,篩板上 [4]李天文劉鴻生散裝填料的發(fā)展趨勢[]化工設備與管道。 的液層也更為淺薄。在淋降板式冷凝器中，由于液體在下落過程中是自由落體，是勻加速運動,因而液2000,37(6):19-20. tillaion:WO9858721[P]1998-05-25.[5]Menulty K ,Yeman N, Bahhols M.Saddle stracture for roactive dis-柱或液滴在空間分布是不均勻的:自上而下液柱由 [6]晏萊周三平現(xiàn)代填料塔技術發(fā)展現(xiàn)狀與展望[1化工裝備 

粗變細變?yōu)橐旱我旱斡擅茏兪瓒∶芎Y板填料 技術,2007,28(3):29-32. 的結構排布方式則充分地利用了液柱(或液滴)密布 [7]LeGaif P.Lespinasce B.Hydrodynamics of packed cokmns[]].Rer Inet 

FPd.1962.17(1):21-28的空間。由于篩板排布較密氣液兩相界面的更新 [8]Lang Ko C.Method and blank for the manufacture of high eliciancy 

也更為頻繁[32]。 open vohmned packing bodies:US4724593[P]1988-02-16. 32 EUROMATIC料 [9]孫東升填料塔分商技術新進展[]化工進展200221(10) 近年來國外推出一種EUROMATIC填料為期 769-770. 料橢球形空心薄壁填料尺寸為30mm、50mm和 (10魏建華伍昭化陳大昌等高效填料塔成套分離工程門現(xiàn) 代化工,1996.16(10);29-33.110mm這種填料可以應用于流態(tài)化填料床中。它 [11]馬振源費維揚0H-1型扁環(huán)填料在合成氨系統(tǒng)改造中的應用 可以解決流態(tài)化填料床容易出現(xiàn)的懸浮于氣相和液 []化肥設計,2000,38(5):43-44. 相中的固體顆粒堵塞填料床的現(xiàn)象[33) [12]佚名精、液/液萃和膜技術[]世界化工技術1998(1) 33料半軟填料和立體彈性填料軟性填料比表面積大孔隙可變性大不易堵 [13]VelerOD.KalerE W.News:Stnactared orRandom[J]Chemcal En gineering Progrese,1997,(11):84.塞。半軟性填料散熱良好氣體通過時阻力小布 [14]膏緯國外填料塔新發(fā)展[]]石油化工設備200029(2): 水布氣性能好易長膜且能破碎氣泡。立體彈性 34-37. 填料孔隙可變性大不堵塞它能使氣、水、生物 [15李好管填料塔開發(fā)應用新進展[]化工縱橫2000(10):4-8 

膜之間充分接觸進行傳質(zhì)，而且在運行過程中比表 1009 [161王樹瑞現(xiàn)代填料塔技術指南[M]北京某化出版社 面積逐漸增加同時能進行良好的新代謝彈性填 [17]高碧霞李好管新型規(guī)整填料及填料塔內(nèi)件[1化學工業(yè)與 料是其他填料所不可比擬的,是繼各種硬性類填料、 工程技術2000,21(5):18 填料[34-35]軟性類填料和半軟性填料后的第四代高效節(jié)能新型學院學報,2002,2(3):25.[18]趙靜妮.填料塔技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[]蘭州石化職業(yè)技術[19] 王廣全,袁希鋼,劉春江,等.規(guī)整填料壓降研究新進展[]化結語 學工程,