规整填料的金属规整填料
金属规整填料有孔板波纹填料、板网波纹填料、刺孔板波纹填料、丝网波纹填料及环形波纹填料。 孔板波纹填料是在金属薄板表面孔，大波纹最后组装而成的规整填料，具有阻力小，气液分布均匀，效率高，通量大、放大效应不明显等特点，应用于负压、常压和加压操作。 丝网波纹填料是规整填料发展的一个重要里程碑，这种填料由压成波纹的丝网片排列而成， 波纹片倾角30°或50°，相邻两波纹片方向相反，在塔内填装时，上下两人盘填料交错90°叠放。 具有高效、压降低和通量大的优点，产品有BX、CY型，常用于难分离和热敏性物系的真空精馏， 常压精馏和吸引过程。 刺孔波纹填料是斜金属薄板先碾压出密度很高的小刺孔再压成波纹板片组装而成的规整填料，由于表面特殊等刺孔结构，提高了填料等润滑性能，并能保持金属丝网波纹填料等性能。
填料塔的填料种类
填料塔是一种应用很广泛的气液传质设备，它具有结构简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点对于理想的填料应该为气液两相提供合适的通道，气体流动的压降低，通量大，且液流易于铺展成液膜，液膜表面的更新迅速，此外，还应兼顾便于制造，价格低廉，有一定的强度和耐热、耐腐蚀性能，表面材质与液体的润湿性好的要求。常用的填料有散装填料和规整填料两大类，前者可以在塔内乱堆，也可以整砌，常见的填料有以下几类：1、拉西环，它是一段高度和外径相等的短管，可用陶瓷和金属制造，拉西环形状简单，制造容易，其流体力学和传质方面的特性比较清楚，曾得到广泛的应用，但是拉西环由于其高径比比较大，堆积时相邻环之间容易形成线接触、填料层的均匀性较差，因此，拉西环填料层中的液体存在着严重的壁流和沟流现象2、鲍尔环，是在拉西环的基础上发展起来的， 它是在拉西环的壁上沿周向冲出一层或两层长方形小孔，但是小孔的母材不脱离圆环，而是将其向内弯向环的中心，这种结构提高了环内空间和环内表面的 有效利用程度，使气体流动阻力大为降低，因而对真空操作尤为适用，鲍尔环上的两层方孔是错开的，在堆积时即使在相邻填料形成线接触，也不会阻碍气液两相的流动，不致产生严重的偏流和沟流现象3、矩鞍形填料，这中填料的结构不对称，填料两面大小不等，堆积时不会重叠，填料层的均匀性大为提高，其气体流动阻力小，处理能力大，制造比较方便4、阶梯环填料，其构造与鲍尔环类似，环壁上开有长方形孔，环内有两层交错45度的十字形翅片，阶梯环高度通常只有直径的一半，其一端制成喇叭口形状，因此，在填料层中填料之间呈多点接触，床层均匀且孔隙率大，气体流动阻力降低，生产能力较高 5、网体填料，此类填料是以金属网或多孔金属片为基本材料制成的填料，通称为网体填料，其特点是网材薄，填料尺寸小，比表面积和空隙率都大，液体均布能力强，因此，网体填料的气体阻力小，传质效率高，但是其制造价格比较高
塔的填料类型及作用
填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度(主要是气相)创造条件，以利于传质(包括传热)。它们应能使气、液接触面大、传质系数高，同时通量大而阻力小，所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面湿润性能好，并在结构上还要有利于两相密切接触，促进喘流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性，并具有一定的机械强度，使填料层底部不致因受压而碎裂、变形常用的塔填料可分为两大类：散装填料与规整填料。
a.散装填料
散装填料有中空的环形填料，表面敞开的鞍形填料等。常用的构造材料包括陶瓷、金属、玻璃、石墨等。几种主要散装填料的特点如下。
(1)拉西环拉西环为高与直径相等的圆环，常用的直径为25～75mm(亦有小至6mm，大至150mm的，但少用)，陶瓷环壁厚2.5～9.5mm，金属环壁厚0.8～1.6mm。填料多乱堆在塔内，直径大的亦可整砌，以降低阻力及减少液体流向塔壁的趋势。拉西环结构简单，但与其他填料相比，气体通过能力低，阻力也大，液体到达环内部比较困难，因而湿润不易充分，传质效果差，故近年来使用较少。
在拉西环内部空间的直径位置上加一隔板，即成为列辛环；环内加螺旋形隔板则成为螺旋环。隔板有提高填料能力与增大表面的作用。
(2)弧鞍
弧鞍又称贝尔鞍(Berl saddle)，是出现较早的鞍形填料，形如马鞍，大小自25mm至50mm的较常用。弧鞍的表面不分内外，全部敞开，流体在两侧表面分布同样均匀。它的另一特点是堆放在塔内时，对塔壁侧压力比环形填料小。但由于两侧表面构形相同，堆放时填料容易叠合，因而减少暴露的表面，最近已渐为构形改善了的矩鞍填料所代替。弧鞍填料多用陶瓷制造。
(3)矩鞍
矩鞍两侧表面不能叠合，且较耐压力，构形简单，加工比弧鞍方便，多用陶瓷制造。在以陶瓷为材料的填料中，此种填料的水力性能与传质性能都比较优越。
以上各种散装填料的壁上不开孔或槽，多用陶瓷制成。此外，又有在壁上开孔或槽的，多用金属或塑料制成。后者的性能比前者的提高很多，因此被称为“高效”填料。常见的散装开孔填料有下列几种
(4)鲍尔环(Pall ring)
鲍尔环的构造，相当于在金属拉西环的壁面上开一排或两排正方形或长方形孔，开孔时只断开四条边中的三条边，另一边保留，使原来的金属材料片呈舌状弯入环内，这些舌片在环内几乎对接起来。填料的空隙率与比表面并未因而增加。但堆成层后气、液流动通畅，有利于气、液流动通畅，有利于气、液进入环内。因此，鲍尔环比拉西环气体通过能力与体积传质系数都有显著提高，阻力也减少。鲍尔环还可用塑料制造。
(5)阶梯环(Cascade miniring)
阶梯环是一端有喇叭口的开孔环形填料，环高与直径之比略小于1，环内有筋，起加固与增大接触面的作用，喇叭口能防止填料冻死靠紧，使空隙率提高，并使表面更易暴露。制造材料多为金属或塑料。
(6)金属鞍环
用金属作的矩鞍，并在鞍的背部冲出两条狭带，弯成环形筋，筋上又冲出四个小爪弯入环内。它在构形上是鞍与环的结合，又兼有鞍形填料液体分布均匀和开孔环形填料气体通量大、阻力小的优点，故称鞍环为环矩鞍。
b.规整填料
规整填料不同散装填料，在于它具有成块的规整结构，可在塔内逐层叠放。最早出现的规整填料是由机木板条排列成的栅板，后来也有用金属条或塑料板条做的。栅板填料气流阻力小，传质效果却比较差，现已不大用于气液传质设备，但在凉水塔中仍有使用。20世纪60年代以后开发出来的丝网波纹填料和板波纹填料，是目前使用比较广泛的规整填料。现将它们的构形和特点分述如下：
(1)丝网波纹填料
将金属丝网切成宽50～100mm的矩形条，并压出波纹，波纹与长边的斜角为30°，45°或60°，网条上打出小孔以利气体穿过。然后将若干网条并排成较塔内截面略小的一圆盘，盘高与条宽相等，许多盘在塔内叠成所需的高度。若塔径大，则将一盘分成几份，安装时再并合。一盘之内，左右相邻两盘的网条又互成90°交叉。
这种结构的优点是：
1)各片排列整齐而峰谷之间空隙大，气流阻力小；
2)波纹间通道的方向频繁改变，气流滑动加剧
3)片与片之间以及盘与盘之间网条交错，促使液体不断再分布；
4)丝网细密，液体可在网面形成稳定薄膜，即使液体喷淋密度小，也易于达到完全润湿。
上述特点使这种填料层的通量大，在大直径塔内使用也没有液体分布不匀及填料表面润湿不良的缺点。
丝网波纹填料的缺点：
1)造价高；
2)装砌要求高，塔身安装的垂直度要求严格，盘与塔壁间的缝隙要堵实；
3)填料内部通道狭窄，易被堵塞且不易清洗。然而，由于其传质效率很高且阻力很小，在精密精馏和真空精馏中使用很合适。开始时，多用于直径比较小的塔，现可用于直径达几米的塔，使用领域也不再局限于蒸馏。
(2)板波填料
为了克服丝网波纹填料价格高及安装要求高的缺点，将丝网条改为板条，填料的构形相同，构造材料除金属外，还可用塑料。板波填料的传质性能虽低于丝网波纹填料，但仍属高效填料之列。