陶瓷、塑料、聚丙烯填料的应用与区别

 陶瓷填料

瓷质材料是应用历史为久的填料材质，自20世纪初陶瓷材质的拉西环填料出现以米，至今已有100多年的历史，目前，瓷质材料仍是制备填料的重要材质之一。陶咨填料可用于化工、冶金、煤气、制氧等行业的干燥塔、吸收塔、冷却塔、洗涤塔、精馏塔、常压塔、合成塔、催化塔、Z生塔等，陶瓷填料一般在气体吸收、气体洗涤、液体C取等过程中应用较为普遍。陶瓷填料也分为陶瓷散堆填料(拉西环、鲍尔环、阶梯环十字环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、海尔环、花环、多面空心球、覆盖球、三Y环、连环、扁环等)和陶瓷波纹规整填料。陶瓷填料具有好的润湿性，并且是三种材质填料中表面润湿性较好的填料:陶瓷填料具有优异的耐酸耐热性能，能够耐除氢氟酸以外的各种无机酸、Y机酸以及Y机溶剂的腐蚀;但是它对磷酸的耐蚀性较差，也不能耐碱溶液特别是浓碱液的腐蚀，因为陶瓷中所含的大量二氧化(Si0)容易碱液发生化学作用生成硅酷盐:此外陶瓷填料可应用在各种高、低温场合使用，其容许使用温度比填料塔等一些设备允许使用温度还要高的多，其使用温度可达1200-1600;陶瓷填料造价相对金属填料也比较便宜，但是较塑料填料较贵，应用范围比较广泛。然而瓷质填料的质脆、易碎是其缺点，装填不方便，其成型工艺复杂，在耐温方面的热急变性能差，单位面积的质量大，而且在三种材质填料中的其厚度一般是蛮大的，一般在!~15mm左右，从而使得单位体积的比面积相对较小，进而影响了气-液的传质效率和传热效果。图13为陶瓷散堆填料和陶瓷规整填料实物图。

塑料填料

塑料填料是由高分子Y机物质(聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、氯化聚乙烯CPVC、聚偏氟乙烯PVDF、聚丙烯PP、聚四氟乙烯PTFE等)加工制备的填料，国内一般多采用聚

内烯材质加工。塑料填料分为塑料散堆填料(多面空心球、花环、海尔环、阶梯环、鲜尔环、矩鞍环、异鞍环、共轭环、扁环、拉西环、雪花环、六棱形环、旋转环、五角环锥形环、网环、十字球形环、浮球、液面覆盖球、菱形覆盖球等)和塑料规整填料。塑料由于比重小，因而由塑料加工制备的填料和构件重量轻，具有较高的韧性和低的弹性模量，同时又是易于加工成型，是一种具有吸引力的材料。而由其制成的塑料填料具有耐化学腐蚀性能好、能耗低、操作费用低、重量轻、易装卸、可重复使用等特点。并且具有空隙率大、通量大、压降低和传质单元高度低、泛点高、汽液接触充分、传质效率高等特点;它的耐腐蚀性能好、可在各种介质中的使用温度为60-300℃，塑料填料广泛用于石油、化工、氯碱、煤气、H保等行业的填料塔中，特别适用于石油、化工、氯碱、煤气、H保等行业的中低温(60--150度)提馏、吸收及洗涤塔中。按照塑料不同的高分子结构和组成，它具有较好的耐化学腐蚀性能，但是，一般来讲，塑料的热稳定性差，其使用温度在60-300℃范围内。填料通常用热塑性塑料制成，常用塑料有:聚丙烯，其适用温度在10-120℃，能耐大部分酸、碱、盐和许多有J溶剂，但不耐高含量强酸;聚氯乙烯耐碱的性能很好，但温度只能至60℃:氯化聚乙烯的耐温可至90℃，特别是在氯碱生产中具有优良的耐氯气腐蚀性能:聚偏氟乙烯使用温度可至140℃，对于酸，盐溶液，脂肪烃类，芳烃，氯化烃类，醇类和卤素均耐蚀。同时，由于塑料填料是由非极性或极性低的高分子加工制备而成，其表面润湿性能较差，当填料表面润湿不好时，有部分填料表面处于干区，填料表面未被液体润湿，或者液相在填料表面形成“溪流”或“沟流”这样就减少了有效的气液接触的相界面，从而相应地降低了传热和传质效率。图1.4为塑料散堆填料和塑料规整填料实物图。

聚丙烯填料的应用及不足

聚丙烯(PP)填料作为塔填料的重要一类，也是国内应用为广泛的塑料填料之一，特别是随看新型填料的开发和应用，其使用范围越发广泛。在炼油、石化、精细化工、煤气和H保行业中的应用日益扩大和成熟，尤其用于真空蒸馏。常压、中低压蒸馏以及大气量的两相接触过程(如气体吸收、冷却等)，而目前应用在废气[21]、废水122)的处理中应用尤为广泛。PP填料应用优点比较突出，但缺点也比较明显，缺点是表面淮湿性能差，填料塔内是气、液两相呈逆流接触，填料上的液膜表面即为气液两相的主要传质表面，而液体能否在填料表面铺展成膜又很大程度上取决于填料表面的润湿性120]聚丙烯为非极性高分子材料，具有较低的表面自由能，因而其表面润湿性能差。LinekVd等(23)人曾研究了PP对水等极性物系的润湿性，发现PP填料的有效气液接触比表面积是同类型规格陶瓷填料的40%左右，低的有效比表面积就在很大程度上影响了其传质效率。PP填料的另一个缺点就是其耐热性较差，其使用温度一般不超过80℃，受热易变形，从而限制了其在较高温度环境中的使用。为此，提高聚丙烯填料表面润湿性能和热稳定性能是目前的热门研究课题，也是本文研究的主要目的。