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色谱柱的填料类型和作用

June 14, 2019 塑料填料 112

    填料的作用是为气相和液相提供足够的接触表面,并为增加湍流程度(主要是气相)创造条件,以促进传质(包括传热) )。它们应具有大的气液接触表面和高的传质系数,塑料填料同时,通量大且电阻小。因此,填料层需要具有高空隙率,大的比表面积,良好的表面润湿性,并且在结构上是有利的。密切接触并促进哮喘流动。待加工的材料必须对待处理的材料具有耐腐蚀性,并且具有一定的机械强度,使得填料层的底部不会因压力而破裂和变形。

       常用的塔填料可分为两类:散装填料和规整填料。散装填料散装填料具有中空环形填料,具有开放表面的鞍形填料。通常使用的建筑材料包括陶瓷,金属,玻璃,石墨等。 几种主要填料的特征如下。

     (1)拉西环是一个高度和直径相等的环。

       常用的直径为25-75mm(也小至6mm,大至150mm,但使用较少),陶瓷环壁厚度为2.5-9.5mm。金属环壁厚度为0.8至1.6mm。填料堆积在塔中,填料也可以建立大直径以减小阻力并降低液体流向塔壁的趋势。拉西环的结构简单,但与其他填料相比,气体通过能力低,阻力也大,液体难以到达环内,因此润湿不够容易并且传质效果差,因此近年来使用较少。在拉西环的内部空间的直径上添加间隔物以形成柱环;内螺旋环是螺旋环。隔板具有增加填料容量和增加表面的功能。

     (2)弧形鞍形弧形鞍座,也称为Berl鞍座,是一种早期的马鞍形填充物,形状像鞍座,更常用于25mm至50mm的尺寸。

       弧形鞍座的表面内部或外部不分开,全部打开,流体均匀分布在两侧。另一个特征是,当堆叠在塔中时,塔壁侧面上的压力小于环形填料的压力。然而,塑料填料由于两侧的表面构造相同,因此填充物在堆叠时倾向于重叠,从而减少了暴露表面,该表面最近已经被配置改进的鞍形填充物取代。弧形鞍座填料由陶瓷制成。

   (3)力矩鞍力矩鞍座两侧的表面不能重叠,更耐压,结构简单。加工比弧形鞍座更方便,并且由陶瓷制成。在陶瓷基填料中,这种填料的水硬性和传质性是优异的。

       上述各种散装填料不是由壁上的孔或凹槽制成,而是主要由陶瓷制成。此外,墙壁上有孔或槽,由金属或塑料制成。后者的性能远远高于前者,因此被称为“高效”填料。常见的散装开孔填料具有以下

    (4)鲍尔环。鲍尔环结构,其相当于在金属拉西环的壁上开口一排或两排正方形或矩形孔。四个侧面中只有三个被打破,另一侧被保持,使得原始金属材料片以舌形弯曲到环中,并且舌片几乎在环中对接。

      填料和比表面的空隙率不会增加。然而,在堆叠后,气体和液体的流动是平滑的,这有利于气体和液体的平稳流动,并有利于气体和液体进入环。因此,Bower环具有比Raschig环高得多的气体通过能力和体积传质系数,并且电阻也降低。颇尔环也可以由塑料制成。

     (5)阶梯环(Cascade miniring)是一个环形的环形填料,一端有喇叭口。

      环的高度与直径的比率略小于1.环具有肋,其用于加强和增加接触表面。防止填料冻结到最后,增加空隙并使表面更加暴露。使用的材料主要是金属或塑料。

    (6)金属鞍环由金属鞍座制成,在鞍座背面冲出两条窄带,弯成环形肋,在环上冲出四个小爪。它是鞍座和环的组合,具有鞍形填料的均匀液体分布和大气流量,开口环形填料的阻力小。因此,鞍形环称为环形鞍座。

       湾结构化填料结构填料不同的填料填料在块中具有规则结构,可以成排堆叠。最早的规整填料是机器板条网格,后来由金属条或塑料板条制成。

  网格填料具有小的气流阻力和差的传质效果。它尚未广泛用于气液传质设备,但仍用于冷水塔。 20世纪60年代以后开发的金属丝网波纹填料和板状波纹填料目前被广泛使用的规整填料。它们的结构和特性现描述如下:

      (1)金属丝网波纹填料将金属丝网切成宽度为50-100mm的矩形条,并挤出波纹。波纹与长边之间的角度为30°,45°或60°,在网中形成一个小孔,以便于气体通过。然后将多个网格条并排放入略小于塔的内横截面的圆盘中,圆盘高度等于条带宽度,并且多个圆盘在塔中堆叠成所需的高度。如果塔的直径很大,将一块板分成几块并在安装时将它们组合在一起。在一个板内,两个相邻的左和右盘的网格条以90°相互交叉。这种结构的优点是:零件整齐排列,峰谷之间有较大的间隙,气流阻力小。

     (2)波纹间通道的方向经常变化,并且气流滑动在板和盘之间以及盘和盘之间增强。

     (3)交错的条带使得液体连续地重新分布。

     (4)筛网很细,液体可以在纸幅表面形成稳定的薄膜。即使液体喷雾密度很小,也很容易实现完全润湿。上述特性使填料层的通量变大,并且没有缺点,即液体不均匀分布,并且填料表面在大直径塔中润湿性差。丝网瓦楞包装的缺点:成本高; 建筑要求高,塔架安装严格垂直,盘塔间隙;包装内部通道狭窄,易堵塞,不易清洗。然而,由于其高传质效率和低电阻,它适用于精密精馏和真空精馏。最初,它主要用于直径相对较小的塔。它现在可以用于直径达数米的塔,并且使用领域不再局限于蒸馏。

       板波填料为了克服线网瓦楞填料价格高,安装要求高的缺点,将金属丝网变成板条,填料具有相同的结构,建筑材料可由塑料除了金属。虽然板波填料的传质性能低于金属丝网波纹填料的传质性能,但它仍然是高效填料。


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