实验室填料
实验室分离填料,经过多年的探索发展,已经形成了相当完善的体系和产品。
主要选型有狄克松填料、三角螺旋填料、网环填料、不锈钢弹簧填料、玻璃弹簧填料、压延环填料等。
(1)θ环填料
又称狄克松(Dixon)填料,是由金属丝网制成的环状填料,其直径与高度相等。由于其形状类似θ形状,因此又叫θ环填料。θ环填料主要用于实验室的精馏柱中以及小批量、高分离精度的产品精馏过程中。目前加工θ环填料的材质有:不锈钢,黄铜、碳钢等,型号有:Φ1.5x1.5,Φ2.0x2.0,Φ3.0x3.0,Φ4.0x4.0,Φ5.0x5.0,Φ6.0x6.0,Φ7.0x7.0,Φ8.0x8.0,Φ9.0x9.0,Φ10.0x10.0。
通常取塔直径的1/8或1/10作为选择θ环填料的一个粗略指标。理论板数需要工艺计算来决定。
(2)三角螺旋填料
三角螺旋填料是用金属细丝缠绕而成,由于其外形与弹簧相似,故有人也称之为弹簧填料,其与弹簧的区别主要在于饶制的每一圈不是圆形而是三角形,近另的两圈错开一定的角度。
所以从端面方向看是一个多边形。这种填料效率比较高,但同相同水力学直径的θ环填料相比,阻力稍大一些。
(3)网环填料
O.G.Dixon于1949年研制成功,由拉西环填料衍生;主要用于实验室及小批量、高纯度产品的精馏分离过程,以及分离稳定同位素和实验室规模的同位素研制。由60~100目金属丝网卷制成形,直径与高度相等,常用材质包括:不锈钢、铜等。由于金属丝网的毛细作用,液体能很好地分散成膜,利于气液两项进行充分传质、传热,可显著消除沟流等不稳定现象。
在稳定操作条件下,理论板数每米*高可达到30块,是*常用的实验室散装填料之一。
产品规格包括:(直径×高度,mm)2×2、2.5×2.5、3×3、4×4、5×5、5×5(双层)、6×6(双层)等,定制规格≤25×25mm,其中使用*多的规格为3×3mm,其每米理论板数在20块左右,远高于规整填料。
材质:316L(00Cr17Ni14Mo2),提供材质化验单保证材质。
(4)螺旋填料
开发年代:1936年,发明人:芬斯克(M.R. Fenske,德国)
与同规格网环填料相比,分离效率较高,但阻力降略大。主要用于高附加值精细化工产品,尤其是核工业领域同位素的分离与提纯。等板高度(H.E.T.P)约在25~58mm范围内。
理论板数每米*高可达到40块,是*常用的实验室散装填料之一。
现有产品规格(边长×高度,mm):1.5×1.5、2×2等
材质:304
(5)玻璃填充料
玻璃弹簧填料是进行小批量、高纯度、强腐蚀性物料精馏分离时优选高效填料之一,国内*早由天津大学“国家填料新技术研究推广中心”于1970年代末将此填料正式引入使用。
弹簧直径规格有:3mm、4mm、6mm、8mm等,玻璃丝直径:0.5 mm,其中使用*多的是4mm规格。
利用模具将玻璃加工成弹簧圈,借助玻璃丝的毛细作用使液体分散成极薄的液膜,增大气液两相接触面积,克服了金属填料耐腐蚀性能差的缺点,但分离效率低于同规格网环填料和三角螺旋填料,4mm规格每米理论板数约5块左右。
(6)压延孔环填料
压延孔环填料是环型填料,压延孔板是在金属薄板上辗压出刺孔。相对而言,同样规格4×4mm,在φ50塔柱内测试数据:θ环25-40/米,压延孔环填料15/米左右。
实验室填料的放大效应非常明显,压降θ环填料大一些。
实验室里的小型精馏塔没有必要采用压延孔板填料,压延孔板填料即为普通的孔板波纹填料,为规整填料的一种,每米填料相当于2--3块理论塔板,理论塔板数并不高,一般用于较大型的塔。实验室里使用的填料建议采用理论塔板数高的分离效率高的q环填料,特别是三角螺旋填料为宜,这样可以提高塔板分离效率,降低塔的高度。