多种常见填料的特点及如何选择？收藏了解
什么是填充剂？
填料是指填充到其他物体中的材料。
填料在化工中是指填料塔内装填的惰性固体物质，如球环、拉西环等，其作用是增加气体与液体的接触面，使气体与液体充分混合。
填料（）又称增量剂，在化工产品中，是指用于改善制品加工性能、力学性能和/或降低成本的一类固体物质。
在污水处理领域主要应用接触氧化工艺，微生物会聚集在填料表面，增加与污水的表面接触，使污水降解。
优点：结构简单，压降小，易用耐腐蚀非金属材料制造等，非常适合气体吸收，真空蒸馏及腐蚀性流体的处理。
缺点：当塔颈增大时，造成气液分布不均匀，接触不良，导致效率降低，这称为放大效应。同时填料塔还具有重量重、成本高、清洗维修麻烦、填料损耗大的缺点。
填充料有哪些种类？
1.拉西环填料
拉西环填料是1914年F.拉西格发明的，是一种外径和高度相等的圆环，拉西环填料气液分布不良，传质效率低，阻力大，通量低，已很少使用。
2.球环填料
球环填料是拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开有两排矩形窗口，切开的环壁一侧仍与壁面相连，另一侧向内折弯，形成向内延伸的舌片，舌片两侧在环的中心处搭接。
球环在环壁上开有孔，大大提高了环内空间和内表面的利用率，减少了气流阻力，使液体分布均匀，与拉西环相比，球环的气体通量可提高50%以上，传质效率提高30%左右。球环是一种应用十分广泛的填料。
3.阶梯环填料
阶梯环填料是球环填料的改进，与球环填料相比，阶梯环的高度减小了一半，并在一端增加了锥形法兰。
由于高径比的减小，使气体绕过填料外壁的平均路径大大缩短，减少了气体穿过填料层的阻力，锥形法兰不仅增加了填料的机械强度，而且使填料间的接触由线接触结构改为以点接触为主，不仅增大了填料间的间隙，而且成为液体沿填料表面流动的聚集点和分散点，可促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于球环，是目前使用最优良的环形填料类型。
4. 弧形鞍形填料
弧形马鞍填料是马鞍形填料的一种，其形状像马鞍，一般由瓷质材料制成。
弧形鞍座填料的特点是表面完全开放，无论内侧还是外侧，液体在表面两侧流动均匀，表面利用率高，流道呈弧形，流动阻力小。
它的缺点是容易搭接，造成部分填料面重叠，降低传质效率，弧形鞍形填料强度差，容易破碎，因此在工业生产中应用并不广泛。
5. 矩形马鞍形填料
矩形马鞍填料是将弧形马鞍填料两端的弧面改为矩形面，且两面大小不等，这就成为矩形马鞍填料。
矩形鞍形填料在堆放时不会重叠，液体分布更加均匀，矩形鞍形填料一般采用瓷材质，其性能比拉西环要好，在国内大部分陶瓷拉西环的应用中，陶瓷被矩形鞍形填料所取代。
6.金属环鞍形填料
环矩形鞍形填料（国外称为）是一种兼有环形和鞍形结构特点的新型填料，该填料一般由金属制成，所以又称为金属环矩形鞍形填料。
环状鞍形填料兼有环状填料和鞍状填料的优点，其综合性能优于球环和阶梯环，在散装填料中得到广泛的应用。
7.球形填料
球形填料一般采用塑料注塑而成，结构多样，球形填料的特点是球体是中空的，可以让气体、液体通过。
由于球形结构的对称性，填料密度均匀，不易产生空洞和架桥，因而气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定场合，工程上很少应用。
除上述典型的散装填料外，还有一些结构独特的新型填料也在不断被开发出来，如共轭环填料、海尔环填料、纳特尔环填料等。
8. 规整填料
规整填料是填料按一定的几何形状排列、堆放整齐的填料。规整填料的种类很多，按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料等。
❶ 网格填充
格栅填料是由条状单元按一定规律组合而成，结构形式多样，工业上最早使用的格栅填料是木质格栅填料。
其中最常用的有滑移式格栅填料、网状格栅填料、蜂窝状格栅填料等，其中滑移式格栅填料最具代表性，格栅填料比表面积较低，主要用于压降小、负荷大、防堵塞的场合。
❷ 瓦楞填料
工业上采用的规整填料大部分是波纹填料，它是由许多片波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹对塔轴线的倾斜角有30°和45°，组装时相邻两片波纹板以相反方向叠装，每片填料在塔内垂直安装，相邻片填料以90°错开。
波纹填料按其结构可分为网纹填料和板纹填料两大类，其材质可分为金属、塑料和陶瓷等。
丝网波纹填料是网纹填料的主要形式，由丝网制成。丝网波纹填料压降小，分离效率高，特别适用于精密蒸馏和减压蒸馏装置。为分离体系和热敏体系提供了一种有效的手段。虽然价格昂贵，但由于其优异的性能，仍然被广泛应用。
金属板波纹填料是板波纹填料的一种主要形式，该填料的波纹板上冲有许多φ5mm左右的小孔，能起到使板上液体粗略分布和强化水平混合的作用。
波纹板卷成细密的沟槽，能使液体在板上细密分布，增强表面润湿性能，金属穿孔板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大直径塔和气液负荷较大的场合。
金属轧制穿孔板波纹填料是另一种具有代表性的板式波纹填料，它与金属穿孔板波纹填料的主要区别在于板面不是冲孔，而是穿孔，通过滚压的方式在板上轧出非常密集的直径为0.4～0.5mm的小穿孔。
其分离能力与网纹填料相近，但抗堵塞能力比网纹填料强，且价格较便宜，适用范围较广。
波纹填料的优点是结构紧凑、阻力小、传质效率高、处理量大、比表面积大（常用的有125、150、250、350、500、700等），缺点是不适合处理粘度大、易聚集或带有悬浮物的物料，装卸和清洗都比较困难，成本较高。
❸ 脉冲灌装机
脉冲填料是由带有颈部的空心棱柱体按一定的方式组装而成的一种规则填料。
脉冲填料组装后，形成一个带颈部的多孔棱柱形通道，其纵向流道交替收缩和扩张，气液两相通过时产生强烈的湍流，在颈部段，气速最高，湍流剧烈，从而强化传质。在扩张段，气速降到最小，实现两相分离。流道收缩和扩张的交替重复，实现了“脉冲式”传质过程。
脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空蒸馏的理想填料，由于其液体分布性能优良，减少了放大效应，特别适用于大塔径的场合。
9.PTFE填料
聚四氟乙烯阀杆填料是采用聚四氟乙烯细粉采用新工艺制成的软质产品。
白色、连续绳状、截面为圆形。具有高柔韧性、优良的填充性、自润滑性、低摩擦系数、耐腐蚀等性能。
优势：
❶灌装方便、快捷。灌装时一般不必拆卸阀门，只需将绳状填料绕在阀杆上，推入填料函内，拧紧箱盖，填料便被压成一个致密的整体。
❷ 密封性能优良。膨体聚四氟乙烯独特的微观结构，赋予了产品优良的柔韧性和成型性，很容易填充填料函的内部缝隙，甚至把所有的凹坑和凹槽都填满严密，这也避免了更换或修理被腐蚀或磨损的旧阀门。
❸使用寿命长。由于它长期保持柔软的可塑性，可以随时填补泄漏间隙。而且它不会腐蚀，不会老化，因此可以长期使用。
❹由于PTFE具有最低的摩擦系数和优良的自润滑性能，使阀门开启、关闭灵活、轻松。
❺不污染管路中的流体，由于其洁白洁净，不会因腐蚀、老化而脱落，特别适用于制药、精细化工、食品等行业。
❻ 规格通用性好，减少填料储存量，节省成本。只需准备几种规格的阀杆填料，即可满足大多数阀门的需要。
该类填料一般选用手工能嵌入的最大尺寸，大尺寸阀门也可采用更细的该类填料，压缩后再成型，得到致密的密封体。
10.塑料填料
塑料填料采用模压成型，使用时不需要像编织填料那样先剪断再卷成环状，而是根据轴颈尺寸制成环状，塑料填料有棉状和层压状两种形式。
❶ 海绵填充物
海绵填充料是将纤维、石墨、云母、金属粉末（或金属薄片）、油脂、弹性胶粘剂等混合，模压成圆环状，然后在外面编织一层石棉纱（根据需要也可采用金属丝）。
另一种使用方法是将混合料直接装入填料腔内，用压盖压紧后直接使用。由于填料无固定尺寸，装填不当易影响密封性能，因此这种方法很少采用。
海绵盘根内各种混合物的种类及配比可根据工况条件进行调整，如高压蒸汽密封可加入铜粉，酸性介质密封可加入铅粒或铅片，轴振动时可加入弹性较好的粘合剂等。
由于这种填料不含润滑剂，在高压下其体积变化很小，可用于高速泵、高压阀门的密封，若加入固体润滑剂，则能保证良好的自润滑性能，而且结构致密，有利于提高填料的密封性能，另外海绵填料具有塑性流动性，可与金属填料复合使用。
❷ 层压填料
该类填料是在石棉布或帆布表面涂敷橡胶，经层压或缠绕后热压硫化而成，也可夹入胶芯等软质填料或嵌入弹簧，层压填料有多种结构形式。
叠层填料密封性能好，可用于120℃以下的低压蒸汽、水及氨液，主要用作往复运动的轴封、阀杆密封，无接口的环装叠层填料也可用作往复泵活塞环。由于叠层填料内所含润滑剂不足，使用过程中需添加润滑剂。
填料如何选择？
填料的选择包括确定填料的种类、规格、材质等，所选用的填料不仅要满足生产工艺的要求，而且要尽量减少设备投资和运行费用。
1.填料类型的选择
考虑到分离工艺的要求，通常从以下几个方面考虑：
2. 包装规格的选择
填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。
❶ 散装填料规格的选择
工业塔中常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等规格。
同种填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增大，通量下降，填料成本增加很多。当大尺寸填料用于小直径塔时，会造成液体分布不均匀，壁流严重。这降低了塔的分离效率。
因此对塔径与填料尺寸的比值应有所规定，一般要求塔径与填料公称直径的比值D/d应大于8。
❷ 规整填料规格的选择
工业上常用的规整填料型号、规格的表示方法有多种，国内习惯用比表面积来表示，主要规格有125、150、250、350、500、700等。
对于同一类型的规整填料，比表面积越大，传质效率越高，但阻力增大，通量下降，填料成本也明显增加。
选择时应综合考虑分离要求、通量要求、场地条件、物料性质、设备投资、操作费用等，使所选填料既满足技术要求，又经济合理。
3. 填充材料的选择
填料的材质分为三类：陶瓷、金属和塑料。
❶ 陶瓷填料
陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性和耐热性，陶瓷填料价格便宜，表面润湿性好，但它最大的缺点就是脆性大，在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等工艺过程中应用相当普遍。
❷ 塑料填料
塑料填料的材质主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等，国内一般采用聚丙烯。塑料填料的耐腐蚀性能好，能耐一般无机酸、碱及有机溶剂的腐蚀。耐温性能好，可在100℃以下长期使用。
塑料填料质轻、价廉、韧性好、耐冲击、不易碎，可制成薄壁结构，通量大、压降小，常用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。
塑料填料的缺点是表面润湿性较差，但通过适当的表面处理可以改善其表面润湿性。
❸ 金属填料
金属填料可由多种材料制成，选择时主要考虑腐蚀性。
碳钢填料成本低，表面润湿性能好，应优先用于无腐蚀或低腐蚀体系。
不锈钢填料耐腐蚀性能强，一般能耐除Cl-外常见体系的腐蚀，但其成本较高，表面润湿性能差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的真空精度，蒸馏工艺），其表面需进行处理才能达到良好的使用效果。
由钛和特殊合金钢等材料制成的填料非常昂贵，一般只在某些极度腐蚀的系统中采用。
一般而言，金属填料可制成薄壁结构，通量大，气阻小，抗冲击性能好，可在高温、高压、冲击强度大的条件下使用，应用范围最广。
总结：
选择填料时，特定应用的最佳标准取决于复合材料预期实现的性能，并且必须考虑以下基本原则。
1、填料在加工过程中必须保持原有的结构，保持惰性、不溶解、热稳定、不挥发、催化不活性和低吸附性。
2、填料必须与基材相容、无腐蚀性。
3.易于处理，容重高，含水量低，粉尘少，无毒。
4.必须易于获取、供应充足、价格合理、质量稳定。