一、孔板波紋填料的特點(diǎn)

孔板波紋填料是規(guī)整填料的一種。它是由若干彼此平行，垂直排列表面有溝紋的孔板片組成，波紋與塔軸方向成一定夾角，相鄰板片波紋方向相反，使板片間形成交叉三角形通道，因此具有以下特點(diǎn):

(1)填料由板片組成，板片有較大波峰相錯(cuò)排列，板片排列整齊，因此空隙大，氣體通過(guò)阻力小、通量大。

(2)填料表面潤(rùn)濕率高，無(wú)溝流現(xiàn)象，傳質(zhì)效率高，持液量少。氣液兩相在填料中不斷呈Z型運(yùn)動(dòng)，混合均勻，氣液接觸充分，效率高、抗污染能力強(qiáng)。

(3)孔板波紋填料除用金屬和塑料制造外，還可以用陶瓷制造，以適應(yīng)耐腐蝕、耐高溫等特殊要求。

二、孔板波紋填料的分類(lèi)

1.金屬孔板波紋填料

金屬孔板波紋填料是瑞士蘇爾壽公司70年代后期，繼金屬絲網(wǎng)波紋填料后開(kāi)發(fā)成功的一種重要新型通用規(guī)整填料，稱(chēng)為麥勒派克(Mellapak)填料。研制的目的是克服金屬絲網(wǎng)波紋填料的局限性，進(jìn)一步擴(kuò)大在精餾、吸收等方面的應(yīng)用。該填料保持金屬絲網(wǎng)波紋填料的幾何規(guī)則結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，改用表面有溝紋的孔板制成，其性能介于金屬絲網(wǎng)波紋填料與散堆填料之間。

(1)填料的幾何結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 孔板波紋填料的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于金屬絲網(wǎng)波紋填 料。它的每個(gè)單元是由帶斜齒的波紋填料薄片組成的圓柱體，在薄片上沖有小孔，可以粗分配薄片上的液體，加強(qiáng)橫向混合:薄片上加溝紋起到細(xì)分液體的作用，增加了液體均布和填料潤(rùn)濕功能，提高傳質(zhì)效率。金屬孔板波紋填料依比表面積不同又分成許多規(guī)格，波紋對(duì)塔軸的傾角有30°和45兩種，分別用X和Y表示。

(2)適用范圍 金屬孔板波紋填料具有通量大，阻力小、效率高、造價(jià)便 宜、抗污染能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于常壓和中等真空度及有污染危險(xiǎn)的有J物蒸餾，如乙醇、乙苯/苯乙烯、脂肪醇、乙二胺、環(huán)乙烯/環(huán)己醇、乙二醇，苯胺、氯甲苯(對(duì)/鄰)、脂肪酸、混合二甲苯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷及其它烴類(lèi)等。并適用于常壓級(jí)加壓逆流吸收過(guò)程，例如吸收CO2、HS、HCI、CIO2、C1等。在設(shè)計(jì)新塔及改舊塔中，它用來(lái)代替鮑爾環(huán)之類(lèi)的散裝填料和某些板式塔。尤其是在大型塔器改造中，對(duì)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，減低能耗都有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。

2.塑料孔板波紋填料

對(duì)于吸收操作，除各種金屬填料外，瑞士蘇爾壽公司研制的麥勒派克(Mellapak)也可用各種塑料制造。材質(zhì)有聚丙烯(PP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)等。聚丙烯可耐溫110℃，聚偏氟乙烯可操作到150℃，主要優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕、質(zhì)輕、價(jià)廉、阻力小、效率高，類(lèi)似于金屬孔板波紋填料。目前主要有125Y和250Y兩種規(guī)格，它們適用于各種吸收和解吸過(guò)程，也用于廢氣凈化及大液體負(fù)荷和高操作壓力的過(guò)程和提高現(xiàn)有塔器的生產(chǎn)能力，還適用于易起泡沫的物系。

(1)幾何特性 塑料板波紋填料與金屬板波紋填料結(jié)構(gòu)相似，是由彼此平行、交 叉后垂直排列的波紋板片組成盤(pán)型的規(guī)整填料。填料板片上可開(kāi)有小孔以提高分離能力。組成盤(pán)狀的填料在塔中上、下相鄰的兩盤(pán)應(yīng)交錯(cuò)90°。未經(jīng)處理的塑料一般有憎水性能，必要時(shí)可通過(guò)物理、化學(xué)等方法來(lái)改善塑料的潤(rùn)濕性能。塑料板波紋填料的基本特性參數(shù)主要取決于填料板片的波紋峰高，而決定波紋形狀的主要參數(shù)尚有傾角、波距、板厚等因素，其原理與金屬板波紋填料相似。

(2)適用范圍塑料板波紋填料可以在適宜條件下替代通用填料及某些板式塔。由于具有較大的通量、低的壓降、高的比表面積，所以在提高產(chǎn)量、擴(kuò)大使用范圍、降低能耗、提高效率上有較大優(yōu)勢(shì)。尤其因采用塑料材質(zhì)，其耐腐蝕性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)。突出缺點(diǎn)是在伴有換熱要求的塔器中不適用。另外，由于采用規(guī)則排列的板片組成規(guī)則填料，含有的固相顆?？赏ㄟ^(guò)填料的波紋底排出，在填料中不易累積，厭此抗堵塞性能有所改善。當(dāng)塔器設(shè)計(jì)合理時(shí)其操作彈性比一般通用塔器大，在一定場(chǎng)合下用來(lái)代替某些板式塔、散堆填料塔可提高生產(chǎn)能力或效率各25%和50%。

3.壓延刺孔板波紋填料

我國(guó)1977年研制成功了具有壓延刺孔板的波紋填料。它與金屬絲網(wǎng)波紋填料的差別在于用金屬板片代替金屬網(wǎng)。金屬板經(jīng)碾壓出密度很高的小刺孔，然后把多刺孔板壓制成波紋板片。它與金屬板波紋填料的區(qū)別主要是沒(méi)有在金屬板片上沖制小孔。其成盤(pán)、裝塔要求等均與網(wǎng)波紋、孔板波紋填料相同。發(fā)展至今，以4.5 型和6.3型兩種為主。產(chǎn)品已應(yīng)用于煉油、醫(yī)藥等工業(yè)中，取得滿(mǎn)意效果，是我國(guó)開(kāi)發(fā)研制的規(guī)整填料之一。

(1)幾何結(jié)構(gòu)金屬壓延刺孔板波紋填料是在金屬薄片上以每平方厘米刺微孔70個(gè)的密度進(jìn)行壓延刺孔，然后再研制成板波紋填料。加工中省去沖孔工序，其它制盤(pán)、裝塔技術(shù)無(wú)特殊要求。

(2)應(yīng)用范圍金屬壓延刺孔板波紋填料由于表面特殊的刺微孔結(jié)構(gòu)，增加了填料的毛細(xì)作用，使填料的潤(rùn)濕性升高，所以在精餾與吸收的試驗(yàn)中呈現(xiàn)出良好的分離性能，經(jīng)過(guò)預(yù)液泛后可增加填料效率。現(xiàn)在主要有45、6.3、10型三種，其主要特點(diǎn)是流量較大時(shí)基本保持了金屬絲網(wǎng)波紋填料的優(yōu)良分離功能，又省去了拉絲編網(wǎng)的復(fù)雜工序，降低了填料造價(jià)。4.5 型、6.3型話用于分離要求較高的精細(xì)化工、溶劑回收、化工產(chǎn)品精制等領(lǐng)域:而10型填料屬于通量大、壓降小的通用型規(guī)整填料，在一般化工、石油化工、化肥、H保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，

4.陶瓷孔板波紋填料金屬、塑料波紋填料具有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，但對(duì)于高溫(~500℃)和腐蝕性介質(zhì)的蒸餾、吸收等分離，顯然不能勝任。而陶瓷孔板波紋填料不J具有波紋填料優(yōu)良的綜合性能外，還具有陶瓷的耐酸、堿腐蝕性和良好的表面潤(rùn)濕性能，又耐高溫和低溫，適用于較強(qiáng)腐蝕性物系的物料分離。陶瓷的造價(jià)也比較便宜。匯總起來(lái)，陶瓷孔板波紋填料的主要適用范圍是:

(1)對(duì)壓降和理論塔板數(shù)有嚴(yán)格要求的腐蝕性混合物的精餾、吸收(解吸)等;

(2)絕壓從100Palmbar)起的真空操作:

(3)由于特殊鋼、玻璃和搪瓷塔內(nèi)，不銹鋼、玻璃與石墨常用于制作分離器、收集器和支撐柵格等塔內(nèi)件;

(4)鹵化有J化合物的精餾是主要應(yīng)用范圍;(5)用作換熱器、除霧器或催化劑載體。

值得注意的是有大量含水無(wú)機(jī)酸和堿存在的場(chǎng)合，該填料應(yīng)用受限制或不宜應(yīng)用，此外，尚有重量大、裝拆清洗不便等不足之處。233 孔板波紋填料的應(yīng)用查長(zhǎng)福等3介紹了孔板波紋填料在乙炔凈化中的應(yīng)用，原TO-101、TQ-102塔裝填為50x50的拉西環(huán)填料，氣體通過(guò)能力低，阻力大，液體到達(dá)環(huán)內(nèi)比較困難，涯濕不夠充分。同時(shí)乙炔氣夾帶電石渣、三聚乙醛等粘濁物，產(chǎn)生堵塔，使生產(chǎn)能力急劇下降，嚴(yán)重影響塔操作穩(wěn)定，縮短了更換填料的周期。TO-101塔采用次氯酸鈉溶液作為洗滌液，利用它的氧化性除了乙炔氣中的雜質(zhì)，而氯離子腐蝕性大，對(duì)不銹鋼也不例外，故此塔采用耐腐蝕的陶瓷孔板波紋填料。TO-102塔采用不銹鋼孔板波紋填料后，一段堿洗三聚乙醛等粘性物堵塔的現(xiàn)象得到解決，同時(shí)除醛效果還好;二段采用該填料后提高了產(chǎn)量和效率，兩塔更換填料運(yùn)行后表明，其生產(chǎn)能力提高了約40%，塔壓降降低50%，從氣液分離器中排出水減少約30%~40%，反應(yīng)液中乙醛含量由原來(lái)1.5%左右降至1%左右，大大降低了原料消耗，提高了反應(yīng)液的質(zhì)量和VAc的產(chǎn)量。

網(wǎng)孔板波紋填料(采用C15材料)在油脂酸精餾塔中的應(yīng)用，油脂酸在精餾分離過(guò)程中選用防腐蝕材料是一大難題。采用上海材料研究所的C15材料制成的網(wǎng)孔板波紋填料具有很好的耐腐蝕性能，該填料分離效果好，并且每立方米材料與壓延孔板波紋填料相比質(zhì)量減少了30%，因此能大大降低成本?？装宀y填料在苯乙烯精餾裝置中的應(yīng)用，蘭化合成橡膠廠將SH-250v孔板波紋填料應(yīng)用于苯乙烯精餾裝置上，代替原有的斜孔塔盤(pán)苯乙烯精餾裝置，生產(chǎn)能力是直徑相近斜孔塔的三倍，阻力降約是斜孔塔的 1/4，操作溫度降低20℃，回流比由90降低至68，蒸汽單耗降低23%?？装宀y填料在銅洗塔的應(yīng)用，連城縣氨合成廠系年產(chǎn)1.5萬(wàn)噸合成氨廠，精煉工段銅洗塔塔徑為450mm，精煉尾氣中CO+CO含量經(jīng)常超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)銅塔甚至帶液，應(yīng)用孔板波紋填料代替鮑爾環(huán)，并對(duì)塔內(nèi)件作了較大改動(dòng)，原料氣氣量由原來(lái)5100m/h提高至現(xiàn)在的6700m，合成氨生產(chǎn)能力達(dá)22t/h，銅液噴淋量由原來(lái)的9m下降至5m/，全塔壓降也比原來(lái)降低近1/3，CO+CO的含量小于25ppm，效果非常明顯。