孔板波纹填料的分类及应用

一、孔板波纹填料的特点

孔板波纹填料是规整填料的一种。它是由若干彼此平行，垂直排列表面有沟纹的孔板片组成，波纹与塔轴方向成一定夹角，相邻板片波纹方向相反，使板片间形成交叉三角形通道，因此具有以下特点:

(1)填料由板片组成，板片有较大波峰相错排列，板片排列整齐，因此空隙大，气体通过阻力小、通量大。

(2)填料表面润湿率高，无沟流现象，传质效率高，持液量少。气液两相在填料中不断呈Z型运动，混合均匀，气液接触充分，效率高、抗污染能力强。

(3)孔板波纹填料除用金属和塑料制造外，还可以用陶瓷制造，以适应耐腐蚀、耐高温等特殊要求。

二、孔板波纹填料的分类

1.金属孔板波纹填料

金属孔板波纹填料是瑞士苏尔寿公司70年代后期，继金属丝网波纹填料后开发成功的一种重要新型通用规整填料，称为麦勒派克(Mellapak)填料。研制的目的是克服金属丝网波纹填料的局限性，进一步扩大在精馏、吸收等方面的应用。该填料保持金属丝网波纹填料的几何规则结构特点，改用表面有沟纹的孔板制成，其性能介于金属丝网波纹填料与散堆填料之间。

(1)填料的几何结构与特点 孔板波纹填料的结构类似于金属丝网波纹填 料。它的每个单元是由带斜齿的波纹填料薄片组成的圆柱体，在薄片上冲有小孔，可以粗分配薄片上的液体，加强横向混合:薄片上加沟纹起到细分液体的作用，增加了液体均布和填料润湿功能，提高传质效率。金属孔板波纹填料依比表面积不同又分成许多规格，波纹对塔轴的倾角有30°和45两种，分别用X和Y表示。

(2)适用范围 金属孔板波纹填料具有通量大，阻力小、效率高、造价便 宜、抗污染能力较强等优点。特别适用于常压和中等真空度及有污染危险的有J物蒸馏，如乙醇、乙苯/苯乙烯、脂肪醇、乙二胺、环乙烯/环己醇、乙二醇，苯胺、氯甲苯(对/邻)、脂肪酸、混合二甲苯、环氧乙烷、环氧丙烷及其它烃类等。并适用于常压级加压逆流吸收过程，例如吸收CO2、HS、HCI、CIO2、C1等。在设计新塔及改旧塔中，它用来代替鲍尔环之类的散装填料和某些板式塔。尤其是在大型塔器改造中，对提高产品的产量和质量，减低能耗都有明显的经济效果。

2.塑料孔板波纹填料

对于吸收操作，除各种金属填料外，瑞士苏尔寿公司研制的麦勒派克(Mellapak)也可用各种塑料制造。材质有聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)等。聚丙烯可耐温110℃，聚偏氟乙烯可操作到150℃，主要优点是耐腐蚀、质轻、价廉、阻力小、效率高，类似于金属孔板波纹填料。目前主要有125Y和250Y两种规格，它们适用于各种吸收和解吸过程，也用于废气净化及大液体负荷和高操作压力的过程和提高现有塔器的生产能力，还适用于易起泡沫的物系。

(1)几何特性 塑料板波纹填料与金属板波纹填料结构相似，是由彼此平行、交 叉后垂直排列的波纹板片组成盘型的规整填料。填料板片上可开有小孔以提高分离能力。组成盘状的填料在塔中上、下相邻的两盘应交错90°。未经处理的塑料一般有憎水性能，必要时可通过物理、化学等方法来改善塑料的润湿性能。塑料板波纹填料的基本特性参数主要取决于填料板片的波纹峰高，而决定波纹形状的主要参数尚有倾角、波距、板厚等因素，其原理与金属板波纹填料相似。

(2)适用范围塑料板波纹填料可以在适宜条件下替代通用填料及某些板式塔。由于具有较大的通量、低的压降、高的比表面积，所以在提高产量、扩大使用范围、降低能耗、提高效率上有较大优势。尤其因采用塑料材质，其耐腐蚀性强、寿命长。突出缺点是在伴有换热要求的塔器中不适用。另外，由于采用规则排列的板片组成规则填料，含有的固相颗粒可通过填料的波纹底排出，在填料中不易累积，厌此抗堵塞性能有所改善。当塔器设计合理时其操作弹性比一般通用塔器大，在一定场合下用来代替某些板式塔、散堆填料塔可提高生产能力或效率各25%和50%。

3.压延刺孔板波纹填料

我国1977年研制成功了具有压延刺孔板的波纹填料。它与金属丝网波纹填料的差别在于用金属板片代替金属网。金属板经碾压出密度很高的小刺孔，然后把多刺孔板压制成波纹板片。它与金属板波纹填料的区别主要是没有在金属板片上冲制小孔。其成盘、装塔要求等均与网波纹、孔板波纹填料相同。发展至今，以4.5 型和6.3型两种为主。产品已应用于炼油、医药等工业中，取得满意效果，是我国开发研制的规整填料之一。

(1)几何结构金属压延刺孔板波纹填料是在金属薄片上以每平方厘米刺微孔70个的密度进行压延刺孔，然后再研制成板波纹填料。加工中省去冲孔工序，其它制盘、装塔技术无特殊要求。

(2)应用范围金属压延刺孔板波纹填料由于表面特殊的刺微孔结构，增加了填料的毛细作用，使填料的润湿性升高，所以在精馏与吸收的试验中呈现出良好的分离性能，经过预液泛后可增加填料效率。现在主要有45、6.3、10型三种，其主要特点是流量较大时基本保持了金属丝网波纹填料的优良分离功能，又省去了拉丝编网的复杂工序，降低了填料造价。4.5 型、6.3型话用于分离要求较高的精细化工、溶剂回收、化工产品精制等领域:而10型填料属于通量大、压降小的通用型规整填料，在一般化工、石油化工、化肥、H保等领域有着广泛的应用前景，

4.陶瓷孔板波纹填料金属、塑料波纹填料具有优良的技术经济性能，但对于高温(~500℃)和腐蚀性介质的蒸馏、吸收等分离，显然不能胜任。而陶瓷孔板波纹填料不J具有波纹填料优良的综合性能外，还具有陶瓷的耐酸、碱腐蚀性和良好的表面润湿性能，又耐高温和低温，适用于较强腐蚀性物系的物料分离。陶瓷的造价也比较便宜。汇总起来，陶瓷孔板波纹填料的主要适用范围是:

(1)对压降和理论塔板数有严格要求的腐蚀性混合物的精馏、吸收(解吸)等;

(2)绝压从100Palmbar)起的真空操作:

(3)由于特殊钢、玻璃和搪瓷塔内，不锈钢、玻璃与石墨常用于制作分离器、收集器和支撑栅格等塔内件;

(4)卤化有J化合物的精馏是主要应用范围;(5)用作换热器、除雾器或催化剂载体。

值得注意的是有大量含水无机酸和碱存在的场合，该填料应用受限制或不宜应用，此外，尚有重量大、装拆清洗不便等不足之处。233 孔板波纹填料的应用查长福等3介绍了孔板波纹填料在乙炔净化中的应用，原TO-101、TQ-102塔装填为50x50的拉西环填料，气体通过能力低，阻力大，液体到达环内比较困难，涯湿不够充分。同时乙炔气夹带电石渣、三聚乙醛等粘浊物，产生堵塔，使生产能力急剧下降，严重影响塔操作稳定，缩短了更换填料的周期。TO-101塔采用次氯酸钠溶液作为洗涤液，利用它的氧化性除了乙炔气中的杂质，而氯离子腐蚀性大，对不锈钢也不例外，故此塔采用耐腐蚀的陶瓷孔板波纹填料。TO-102塔采用不锈钢孔板波纹填料后，一段碱洗三聚乙醛等粘性物堵塔的现象得到解决，同时除醛效果还好;二段采用该填料后提高了产量和效率，两塔更换填料运行后表明，其生产能力提高了约40%，塔压降降低50%，从气液分离器中排出水减少约30%~40%，反应液中乙醛含量由原来1.5%左右降至1%左右，大大降低了原料消耗，提高了反应液的质量和VAc的产量。

网孔板波纹填料(采用C15材料)在油脂酸精馏塔中的应用，油脂酸在精馏分离过程中选用防腐蚀材料是一大难题。采用上海材料研究所的C15材料制成的网孔板波纹填料具有很好的耐腐蚀性能，该填料分离效果好，并且每立方米材料与压延孔板波纹填料相比质量减少了30%，因此能大大降低成本。孔板波纹填料在苯乙烯精馏装置中的应用，兰化合成橡胶厂将SH-250v孔板波纹填料应用于苯乙烯精馏装置上，代替原有的斜孔塔盘苯乙烯精馏装置，生产能力是直径相近斜孔塔的三倍，阻力降约是斜孔塔的 1/4，操作温度降低20℃，回流比由90降低至68，蒸汽单耗降低23%。孔板波纹填料在铜洗塔的应用，连城县氨合成厂系年产1.5万吨合成氨厂，精炼工段铜洗塔塔径为450mm，精炼尾气中CO+CO含量经常超标，严重时铜塔甚至带液，应用孔板波纹填料代替鲍尔环，并对塔内件作了较大改动，原料气气量由原来5100m/h提高至现在的6700m，合成氨生产能力达22t/h，铜液喷淋量由原来的9m下降至5m/，全塔压降也比原来降低近1/3，CO+CO的含量小于25ppm，效果非常明显。