新型导流栅填料的开发与应用
关键词:导流栅填料发展？技术特点？app应用
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1问题的命题
在我国合成氨厂和许多煤化工或水处理行业中，在气体脱除硫化氢或循环水除尘冷却的过程中，经常使用填料塔。填料塔是传统的气液接触传质(传热)反应设备，其中填料是传质(传热)的重要组成部分，其结构设计直接影响其传质(传热)质量和装置的长期稳定运行。
在脱硫或冷却、洗涤、除尘过程中，不可避免地会有悬浮硫、二次盐结晶或粉尘杂质沉积在填料表面，逐渐造成塔设备堵塞，造成塔内气液分布不均匀，阻力上升，传质(传热)效果下降，特别是填料层严重淤积堵塞填料通道时，会影响生产的安全稳定运行。
多年来，填料塔中常用的填料主要有:Lassie环、Bauer环、阶梯环、矩形鞍环等塑料、金属或陶瓷材质的散堆填料；还有松木材质的网格填充物(俗称木格子)，80年代中期转型为塑料材质的网格填充物；还有金属(或塑料)制成的板式波纹填料等等。木格填料不仅涉及到材料的来源，还涉及到木格填料体积大、易损坏、使用寿命短、初次使用时必须进行的复杂而漫长的脱脂过程影响整个生产系统的快速运转等问题，因此被淘汰。陆续更换的塑料网格填料虽然解决了塔阻力大、不易堵塔等问题，但由于比表面积远小于常规散堆填料，气体净化程度难以达标，且填料的结构稳定性和抗压强度较差，容易使填料变形、坍塌，暴露出实际生产应用中的诸多问题；塑料散堆填料虽然能达到良好的传质(传热)效果，填充方便，但由于流道不规则，容易产生气液偏流和窜流，悬浮硫、辅助盐等固体物质容易堵塞在填料层中，阻力容易上升，清洗容易破裂，导致生产周期短。
各种填料类型的比较及导流栅填料的研发
化学填料主要分为两类:规则填料和随机填料。
规整填料具有气液分布均匀、传质(传热)效率高、生产能力大等优点。规整填料的通常概念是由金属(不锈钢)片或金属丝网通过特殊加工制成。虽然具有较高的传质(传热)效率，但由于其结构紧凑、孔隙率小，一般用于溶液精馏、雾分离等具有洁净介质或化工塔的传质(传热)设备中，不适用于脱硫、煤气除尘除焦等富含固体悬浮物的生产。否则固体悬浮物会迅速沉积在填料中，堵塞通道，直接影响使用效果。？
用于脱硫、气体除尘、洗涤、冷却或水处理领域的结构化填料，以前是木栅或竹栅填料，最近有了塑料栅填料。这种规整填料具有规整的填料结构，填料流道的形式和尺寸易于选择和调节，气液流动性能好，阻力低，不易堵塔等优点。但如上所述，这种规整填料存在一些问题，如材料来源问题、笨重易损坏、开车前脱脂时间长且顽固等。然而，塑料格栅填料存在着结构不合理、易变形塌陷、比表面积小、净化困难等问题。
散堆填料有金属、塑料或陶瓷等多种材质，具有比表面积大、结构简单、成本低、装卸和清洗方便等特点。Lassie环、Bauer环、梯形环、鞍形环等各种类型的塑料或金属散堆填料广泛应用于脱硫、气体除尘、洗涤和冷却等生产领域，陶瓷散堆填料也用于气体除尘、洗涤、冷却或较高温度的水处理。由于散堆填料的不规则堆积，气体和液体在填料层中无序流动，因此容易产生气液偏移和窜槽现象。特别是当溶液中含有一定量的固体和悬浮物时，容易在填料层中沉积，堵塞填料通道，严重影响填料塔的传质(传热)效率。在生产运行过程中，乱填料容易增加阻力、偏流、堵塔、生产周期短、清洗后容易破碎，使用效果不理想。
近年来，不断推出具有各种物理和化学特性的填料产品。业内也有很多专家和工程师，用不同的方式寻找理想的解决方案。
我公司自主研发的导流栅填料已获国家专利授权，并已在多台机组脱硫系统中使用，效果极佳，反响良好。导流栅填料是根据填料塔的具体工况和各种填料的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，垂直流道设计使悬浮物不易在填料中堆积；还具有相当于散堆的比表面积大的特点。由于填料表面特殊导流部件的设计，填料比表面积成倍增加，液体在填料表面的自分布能力好，气液分布均匀，传质(传热)效率有效提高。
3导流栅填料的基本特征
我公司自主研发的导流栅填料可广泛应用于气体脱硫、气体除尘、洗涤、冷却或水处理领域。用于生产过程中有悬浮物、二次盐结晶反应或胶体特性、粉尘杂质等介质的填料塔。其表面导流部件的独特设计、合理的比表面积、合理的孔隙率、合理的流道和合理的材料是该填料的关键。
◆导流栅填料的比表面积因导流部件的独特设计而倍增。比表面积是填料的重要参数，是影响传质(传热)效率的关键参数。导流栅填料的实际比表面积利用率高于散堆填料。
◆?导流栅填料导流部件的独特设计具有以下效果:有效提高了填料的实际比表面积利用率。当溶液自上而下流过填料层时，填料的内外表面会产生无数垂直而密集的微小水流，在填料表面形成一层薄而均匀的水幕(液膜)。良好的液体导电性和均匀分布使气、液相在填料层中分布有序、均匀，很好地避开了填料表面的主流区(盲区)，使气、液相完美接触，有效提高了填料的实际比表面积利用率，是提高传质(传热)效率的关键。
空隙率是影响气体和液体通过填料层能力的重要参数。特殊结构的导流栅填料孔隙率大，能有效降低填料层的阻力，降低填料层的持液率，提高填料塔的“泛”速。
规整的垂直流道缓解了填料层中悬浮物、胶体等杂质的沉积，不易堵塔，塔阻力小，生产运行周期长。用物理方法解决填料堵塞问题。
◆?导流栅填料采用聚丙烯或增强聚丙烯，一次注塑成型。它不仅具有良好的结构稳定性和耐腐蚀性，而且抗压强度好，使用寿命长，重量轻，装卸方便。？
◆?由于有效提高了导流栅填料的实际比表面积利用率，在脱硫塔生产能力不变、填料层高度相同的脱硫条件下，可以减少脱硫液的循环量，有利于节能降耗和降低运行成本。
导流栅填料的结构及安装方法
4.1导流栅填料结构和组装
导流栅填料由聚丙烯或增强聚丙烯制成，一次注塑成型为块状单元结构。根据填料塔的直径，设计填料的加工尺寸，将单元结构根据填料的加工尺寸加工成不同类型的板材，根据不同的形状依次编号，然后组装成一个圆形，使每一层填料组合在一起。具体结构如图1所示。
4.2导流栅填料的安装方法
为了促进填料层中气液的完美接触，进一步提高传质(传热)效率，填料的安装方式也很重要。
安装方法如下:组合中的每层板材相互重叠90度；一个组合和另一个以45度角重叠。
5导流栅填料的应用
目前，应用单位主要包括:
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；安徽晋煤金隆源化工有限公司(原安徽肥西化肥厂，先进脱硫装置)半水煤气脱硫系统；安徽颍上鑫泰化工有限公司半水煤气脱硫系统等。
6结论理论
该导流栅填料比表面积大，气液自分布功能好，实际有效比表面积利用率高，填料流道畅通，抗堵塞性能强，结构稳定可靠。它是一种高效、低阻力、低持液量、大通量的规整填料。适用于气液相传质、吸收、洗涤、冷却等化工过程，如湿法脱硫、含尘量大的气体洗涤净化、冷却等生产过程。