化工塔設備特點及工作原理

塔設備是石油化工行業(yè)顯著的設備，在塔設備內可進液或液液兩相間的充分接觸，實施相間傳質，因此在生產過程中常用塔設備進行精餾、吸收、解吸、氣體的增濕及冷卻等單元操作過程。

1. 填料吸收塔

填料吸收塔

介紹：填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支撐板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置(小直徑塔一般不設氣體分布裝置)分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。

優(yōu)點：生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等。

缺點：填料造價高;當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。

2. 板式精餾塔

板式精餾塔

板式精餾塔內部流動情況

板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備，它主要由圓柱形殼體、塔板、溢流堰、降液管及受液盤等部件構成。

原理：液體依靠重力作用，由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤，然后橫向流過塔板，從另一側的降液管流至下一層塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液層。氣體則在壓力差的推動下，自下而上穿過各層塔板的氣體通道（泡罩、篩孔或浮閥等），分散成小股氣流，鼓泡通過各層塔板的液層。在塔板上，氣液兩相密切接觸，進行熱量和質量的交換。在板式塔中，氣液兩相逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化，在正常操作下，液相為連續(xù)相，氣相為分散相。

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3. 氣體冷卻塔

氣體冷卻塔

冷卻塔作用：工業(yè)生產過程中產生的廢熱，一般要用冷卻水來帶走。冷卻塔的作用就是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。例如：火電廠內，鍋爐將水加熱成高溫高壓蒸汽，推動汽輪機做功使發(fā)電機發(fā)電，經汽輪機作功后的廢汽排入冷凝器，與冷卻水進行熱交換凝結成水，再用水泵打回鍋爐使用。這一過程中乏汽的廢熱傳給了冷卻水，使水溫度升高，挾帶廢熱的冷卻水，在冷卻塔中將熱量傳遞給空氣，從風筒處排入大氣環(huán)境中。

冷卻塔應用范圍：主要應用于空調冷卻系統(tǒng)、冷凍系列、注塑、制革、發(fā)泡、發(fā)電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業(yè)水冷卻等領域，應用多的為空調冷卻、冷凍、塑膠化工行業(yè)。

4. 篩板塔

篩板塔

塔板結構

篩板塔特點：處理量大、結構簡單、造價低廉，廣泛應用于化工生產過程中。塔內液液兩相的流動結構對傳質效率有著重要影響，同時連續(xù)相的流動結構又與塔內件結構密切相關。

5. 填料塔

填料塔總體結構

工作原理：填料塔結構與精餾或者吸收作用的填料塔基本相同，塔內裝適合的填料，輕液相由塔底進入，從塔頂排除；重液相由塔頂進入，由塔底排除。操作時連續(xù)相充滿整個塔中，分散相由分布器分散成液滴進入填料層，并與連續(xù)液相接觸傳質。

6. 往復篩板塔

往復篩板塔

工作原理：往復篩板塔又稱振動篩板塔。塔內裝帶有許多塊篩板的往復振動的中心軸的設備，中心軸通過塔頂?shù)尿寗友b置帶動板串在塔中做垂直方向的往復運動，從而對塔內逆流流動的兩液相起攪拌和分散作用。板串往復運動的振幅、頻率可以調節(jié)，由于往復篩板塔具有處理量大、效率高、操作彈性大和結構簡單等優(yōu)點而廣泛運用在制藥、石油化工、濕法冶金和廢水處理等工業(yè)部門。

7. 轉盤篩板塔

轉盤篩板塔

工作原理：轉盤塔屬于機械攪拌的塔式設備，它由三部分組成：上澄清段、混合段，下澄清段。其中混合段為一圓筒形狀，內部被靜環(huán)擋板分割成一系列室，兩個靜環(huán)擋板中間為固定轉盤，且隨著攪拌軸一起旋轉。工作時，重相（水相）和輕相（相）分別從塔頂和塔底進入，在塔內呈逆流接觸。在固定轉盤的攪動下，分散相形成小液滴，使傳質面積增加，完成過程后，輕相和重相分別從塔頂和塔底的出口流出。

8. F1型浮法塔

F1型浮法塔

特點：生產能力較大，塔板效率穩(wěn)定，操作彈性大，且造價低，檢修、清洗方便，因此被廣泛運用。

9. 泡罩塔

泡罩塔

工作原理：通常用來使蒸氣（或氣體）與液體密切接觸以促進其相互間的傳質作用。塔內裝有多層水平塔板，板上有若干個供蒸氣（或氣體）通過的短管，其上各覆蓋底緣有齒縫或小槽的泡罩，并裝有溢流管。操作時，液體由塔的上部連續(xù)進入，經溢流管逐板下降，并在各板上積存液層，形成液封；蒸汽（或氣體）則由塔底進入，經由泡罩底緣上的齒縫或小槽分散成為小氣泡，與液體充分接觸，并穿過液層而達液面，然后升入上一層塔板。短管裝在塔內的，稱內溢流式；也有裝在塔外的，稱外溢流式。泡罩塔廣泛用于精餾和氣體吸收。泡罩塔操作彈性較大，塔板不易堵塞，但是結構復雜、造價高，板上液層厚，塔板壓降大，生產能力及板效率較低。

10. 湍球塔除塵器

湍球塔除塵器

原理：塔內放油一定量的聚乙烯球形填料，氣速達到一定值時，小球懸浮并劇烈翻騰旋轉和相互碰撞，達到傳質和除塵的效果。

特點：它克服了傳統(tǒng)塔器易結垢、易堵塞、脫硫效率低、運行不穩(wěn)定、運行費用高等缺點，同時把液氣比降至低1～3L/m³，運行費用也較低。

11. 洗滌塔

洗滌塔

介紹：洗滌塔是一種新型的氣體凈化處理設備。它是在可浮動填料層氣體凈化器的基礎上改進而產生的，廣泛應用于工業(yè)廢氣凈化、除塵等方面的前處理，凈化效果很好。對煤氣化工藝來說，煤氣洗滌不可避免，無論什么煤氣化技術都用到這一單元操作。由于其工作原理類似洗滌過程，故名洗滌塔。

特點：

1）水洗式廢氣處理系統(tǒng)，價格便宜、處理方法簡單；

2）直立式結構適用于經濟空間安裝；

3）適用于氣態(tài)及液態(tài)污染源；

4）處理單一污染源；

5）適用于中低風量；

12. 分餾塔

分餾塔

原理：在有的空間內，盡可能的液相混合物的熱交換面積，一般用于精餾分餾的混合物為共沸物，共沸物從反應釜內首先受熱上升至分餾段，沸點低的繼續(xù)上升，因為塔頂在受到低沸點物的傳熱后溫度和低沸點物一致，所以低沸點物被分餾出來，而較高沸點物因為沒有達到相應的沸點，故會受冷卻后回流至反應釜內或分餾柱下半部分，待低沸點物被完全餾出后，較高沸點物相繼被分餾，然后是高沸點物的餾出，后反應釜底部是殘渣。

13.其他塔設備

如：連續(xù)液液塔、ZST振動篩板塔以及各種新型塔設備