第1个回答 2022-07-13
摘 要： 本文阐述了我国合成氨厂以及众多煤化工行业或水处理等行业，在气体脱除硫化氢或以循环水进行除尘、降温等过程中，采用规整填料或散堆填料的应用情况。文中针对当前规整填料或散堆填料应用过程中存在的问题，着重介绍了自主研发的新型导流网格填料的技术特性和推广应用情况。
关键词： 导流网格填料开发 技术特性 应用
1 问题的提出
我国合成氨厂以及众多煤化工行业或水处理等行业，在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、副盐结晶或尘粒杂质等沉积在填料的表面，逐步引起塔设备的堵塞，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，填料塔常用的填料主要有：以塑料、金属或陶瓷为材质的拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等散堆填料；也有由松木为材质的格栅填料（俗称木格子），后在80年代中期改造为以塑料为材质的格栅填料；还有以金属（或塑料）为材质的板波纹填料等等。木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，以及初始使用必须进行的复杂而漫长的脱脂过程而影响整个生产系统整体快速投入稳定运行等问题，而被淘汰；相继而被代替的塑料格栅填料，虽然解决了塔阻力大、不易堵塔等问题，但由于比表面积相比常规散堆填料要小得多、气体净化度难达标，且其制作结构上的因素，填料的结构稳定性和耐压强度差，易发生填料变形、坍塌，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，但由于流道的不规则，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，清洗易破碎，导致生产周期短等问题。
2 各种填料型式的比较与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（传热）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）薄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，固体悬浮物会很快在填料内淤积而堵塞通道，直接影响使用效果。
应用在脱硫、气体除尘、洗涤、降温或水处理领域的规整填料，以往有木格子或竹格子填料，近期有塑料格栅填料等。此类规整填料由于填料结构规整，填料流通道的形式和大小易于选择调整，气、液流动性能好，阻力小，不易堵塔。但上面已提及此类规整填料，木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；而塑料格栅填料存在结构不合理、易变形坍塌、比表面积小、净化度难达标等问题。
散堆填料，有金属、塑料或陶瓷制成的各种品种，具有比表面积大、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拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环等多种型号的塑料或金属散堆填料，也有陶瓷散堆填料应用在较高温度工况下的气体除尘、洗涤、降温或水处理领域。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，易在填料层内淤积而堵塞填料通道，严重影响填料塔的传质（传热）效率。散堆填料在生产运行过程中，阻力易增大、易偏流、易堵塔、生产周期短、清洗易破碎等问题，使用效果也不很理想。
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，已被授权为国家专利，经多家单位脱硫系统使用，效果出色，反响很好。该导流网格填料正是针对填料塔的特定工况条件，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，垂直的流道设计，使悬浮物很难淤积于填料内；也具有相当于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，填料比表面积成倍的提高，并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。
3 导流网格填料的基本特性
我公司自主研发的导流网格填料，能广泛应用在气体脱硫、气体除尘、洗涤、降温或水处理领域，应用在生产过程中具有悬浮物、副盐结晶反应或具有胶质特性、尘粒杂质等介质的填料塔器中，其表面特有的导流部件设计以及合理的比表面积、合理的空隙率、合理的流道、合理的材质是此填料的关键所在。
◆导流网格填料特有的导流部件设计，使其比表面积成倍增加。比表面积是填料的重要参数，它是影响传质（传热）效率的关键性参数。导流网格填料的实际比表面积利用率高于散堆填料。
◆ 导流网格填料特有的导流部件设计，由此而带来的效果是：填料的实际比表面积利用率得到有效增加。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）。良好的液体导流性能和均匀分布性能，使得气、液相在填料层内有序而均匀地分布，很好地避免填料表面干流区（盲区）的产生，气、液二相得到完美的接触，填料的实际比表面积利用率得到有效增加，这是传质（传热）效率得到提高的关键。
◆ 空隙率是影响气、液相通过填料层能力的重要参数。结构特殊的导流网格填料，具有较大的空隙率，能有效地降低填料层的阻力，填料层持液量下降，填料塔的“液泛”速度提高。
◆规则的垂直流道，缓解了悬浮物、胶状物等杂质在填料层内的沉积，使得不易堵塔、塔阻小、生产运行周期长。以物理的方法解决了填料堵塞的难题。
◆ 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、重量轻、装卸方便等特点。
◆ 导流网格填料由于其填料实际的比表面积利用率得到有效增加，因此在脱硫塔生产处理能力不变、填料层高度相同的脱硫工况下，可降低脱硫溶液的循环量，有利节能降耗、降低运行成本。
4 导流 网格填料结构与安装方法
4.1导流网格填料结构与组装
导流网格填料是由聚丙烯或增强聚丙烯为材料，经注塑方式一次注塑制成块状单元结构。根据填料塔的直径，设计填料的加工尺寸，按照填料的加工尺寸把单元结构加工成不同样式的板块，按形状不同依次编号，然后拼装成圆形，如此组合成填料的每一层。具体结构如图1所示。
4.2 导流 网格填料安装方法
为促进气、液二相在填料层内达到更完美的接触，有利于进一步提高传质（传热）效率，填料的安装方法也至关重要。
安装方法是：一个组合内的每层板块互相呈90°交叉叠放；一个组合与另一个组合之间则互呈45°交叉叠放。
5 导流网格填料的应用
目前应用的单位主要有：
江山双氧水有限公司水煤气脱硫系统；福建邵武化肥有限公司半水煤气脱硫系统；杭州龙山化工有限公司半水煤气脱硫系统；安徽晋煤金龙源化工有限公司（原安徽肥西化肥厂，是脱硫先进单位）半水煤气脱硫系统；安徽省颍上鑫泰化工有限公司半水煤气脱硫系统等。
6 结 论
导流网格填料比表面积大、气液自分布功能好、实际有效的比表面积利用率高、填料流道通畅、抗堵性能强、结构稳定可靠，是一种高效、低阻力、低持液量、大通量的规整填料。适用于含有悬浮物、副盐结晶或尘粒杂质的气液相传质、吸收、洗涤、降温等化工过程，如湿法脱硫、含尘量大的气体洗涤净化、降温等生产过程的填料塔中使用。