多种塔设备工作原理及特点

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一、气体冷却塔

热气体由塔底进入，与冷水在塔中鼓泡接触传热，塔顶出口是被冷却了的气体，塔底出口是被加热了的水。

适用范围：

工业生产或制冷工艺过程中产生的废热，一般要用冷却水来导走。冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气中。例如：火电厂内，锅炉将水加热成高温高压蒸汽，推动汽轮机做功使发电机发电，经汽轮机作功后的废汽排入冷凝器，与冷却水进行热交换凝结成水，再用水泵打回锅炉循环使用。这一过程中乏汽的废热传给了冷却水，使水温度升高，挟带废热的冷却水，在冷却塔中将热量传递给空气，从风筒处排入大气环境中。

冷却塔应用范围：主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域，应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。

二、筛板萃取塔

塔底引入轻相（分散相）经筛孔分散后，在重相（连续相）中上升，到上一层筛板下部聚成一层轻液，再分散，再聚集。分散的过程即萃取传质过程。塔顶和塔底分别得到萃取相和萃余相。

性能特点：

筛板萃取塔由于其处理量大、结构简单、造价低廉而被广泛应用于化工生产过程中。塔内液液两相的流动结构对传质效率有着重要影响，同时连续相的流动结构又与塔内件结构密切相关。

三、填料萃取塔

萃取塔（英文名称extraction column）又名抽提塔，一种化学工业、石油炼制、环境保护等工业部门常用的液-液质量传递设备。液-液萃取是质量传递的一种方式，将混合物溶液中某一种或几种化合物组分，用另外一种液体（称作溶剂，与混合物溶液的溶剂互不相溶）将其提取出来，使其得到分离、富集、提纯。这种过程称作萃取、抽提、液-液萃取，溶剂萃取过程。所采用的设备叫做萃取器，有一次和多次萃取，有间隙和连续萃取过程之分，连续多次萃取采用的萃取器是一种塔式设备，称为萃取塔。其内部结构是利用重力或机械作用使一种液体破碎成液滴，分散在另一连续液体中，进行液-液萃取。

性能特点：

萃取设备种类很多，填料萃取塔是应用最广泛的萃取设备之一。它不仅具有结构简单，便于制造和安装等优点，而且由于新刮填料的开发，使填料萃取塔的处理能力大幅度提高，传质效率有所改善;因此近年来填料萃取塔的研究和应用得到了迅速的发展。但是由子液液萃取过程两相密度差小，连续相粘度较大、两相轴向返混严重、界面现象复杂。

影响萃取过程的因素非常多，而其中很多因素尚末被充分理解。大多数可用的数据是在小吧实验设备中测量的，通常实验设备只有几英寸直径和几英尺高。因而，所得关系式只能用干粗略的估算，设计时也应留有充分的余地”。与梢馏和吸收等气液传质过程相比，填料萃取塔的设计具有一些不同的特点。

四、填料吸收塔

被吸收的混合气由塔底进入，吸收液从塔顶喷淋而下，液体与气体在填料表面进行气-液传质。

填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。

填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。

填料塔也有一些不足之处，如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

性能特点：

利用塔内填料，以增加吸收剂（植物油或矿物油）与尾气接触面积的溶剂回收设备。通过气液接触进行的一种气液交换设备。

填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。

五、往复筛板萃取塔

利用曲轴，使中心轴上的筛板做上下往复运动，促进液体在筛孔喷射引起分散混合，进行接触传质。

六、转盘筛板萃取塔

利用转盘的机械回转，带动连续相和分散相一起转动，增加相际接触面积，强化萃取传质过程。

七、板式精馏塔

板式塔为逐级接触式气液传质设备，它主要由圆柱形壳体、塔板、溢流堰、降液管及受液盘等部件构成。

操作时，塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。

一般而论，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，故工业上应用较为广泛。

八、泡罩塔

通常用来使蒸气（或气体）与液体密切接触以促进其相互间的传质作用。塔内装有多层水平塔板，板上有若干个供蒸气（或气体）通过的短管，其上各覆盖底缘有齿缝或小槽的泡罩，并装有溢流管。操作时，液体由塔的上部连续进入，经溢流管逐板下降，并在各板上积存液层，形成液封；蒸汽（或气体）则由塔底进入，经由泡罩底缘上的齿缝或小槽分散成为小气泡，与液体充分接触，并穿过液层而达液面，然后升入上一层塔板。短管装在塔内的，称内溢流式；也有装在塔外的，称外溢流式。泡罩塔广泛用于精馏和气体吸收。

性能特点

泡罩塔板的优点是操作弹性较大，塔板不易堵塞；缺点是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。泡罩塔板已逐渐被筛板、浮阀塔板所取代，在新建塔设备中已很少采用。

九、洗涤塔

洗涤塔与精馏塔类似，由塔体，塔板，再沸器，冷凝器组成。由于洗涤塔是进行粗分离的设备，所以塔板数量一般较少，通常不会超过十级。洗涤塔适用于含有少量粉尘的混合气体分离，各组分不会发生反应，且产物应容易液化，粉尘等杂质（也可以称之为高沸物）不易液化或凝固。当混合气从洗涤塔中部通入洗涤塔，由于塔板间存在产物组分液体，产物组分气体液化的同时蒸发部分，而杂质由于不能被液化或凝固，当通过有液体存在的塔板时将会被产物组分液体固定下来，产生洗涤作用，洗涤塔就是根据这一原理设计和制造的。

性能特点

1）水洗式废气处理系统，价格便宜、处理方法简单；

2）直立式结构最适用于经济空间安装；

3）适用于气态及液态污染源；

4）处理单一污染源；

5）适用于中低风量；

十、湍球塔除尘器

塔内放油一定量的聚乙烯球形填料，气速达到一定值时，小球悬浮并剧烈翻腾旋转和相互碰撞，达到传质和除尘的效果。

性能特点：

湍球除尘塔采用了先进的气体动力学“流态化理论”和“流化床流化技术”进行设计，同时采用液膜技术、紊流技术、流化技术、动力吸收技术、高效除尘技术、高效除湿技术，集多种技术为一体，表现出了优越的技术性能。它克服了传统塔器易结垢、易堵塞、脱硫效率低、运行不稳定、运行费用高等缺点，同时把液气比降至最低1～3L/m3，把运行费用也降至到最低，是目前西方国家推出的第三代主流除尘设备。

十一、分馏塔

如果将蒸气凝成的液体重新蒸馏，即又进行一次气液平衡，再度产生的蒸气中，所含的易挥发物质组分又有增高，同样，将此蒸气再经冷凝而得到的液体中，易挥发物质的组成当然更高，这样我们可以利用一连串的有系统的重复蒸馏，最后能得到接近纯组分的两种液体。应用这样反复多次的简单蒸馏，虽然可以得到接近纯组分的两种液体，但是这样做既浪费时间，且在重复多次蒸馏操作中的损失又很大，设备复杂，所以，通常是利用分馏柱进行多次气化和冷凝，这就是分馏。而分馏塔就是对混合挥发液体（例如石油）进行分馏的一种化工设备。

工作原理：

在有限的空间内，尽可能的增大液相混合物的热交换面积，一般用于精馏分馏的混合物为有机共沸物，共沸物从反应釜内首先受热上升至分馏段，沸点低的继续上升，因为塔顶在受到低沸点物的传热后温度和低沸点物一致，所以低沸点物被分馏出来，而较高沸点物因为没有达到相应的沸点，故会受冷却后回流至反应釜内或分馏柱下半部分，待低沸点物被完全馏出后，较高沸点物相继被分馏，然后是高沸点物的馏出，最后反应釜底部是残渣。

十二、连续液液萃取塔

构造

液-液-固连续萃取塔的构造见主机示意图

它由带有水平静环挡板垂直的筒体构成。静环挡板为中心开孔的平板，静环挡板将圆筒分成一系列萃取室。萃取室中心有一动环，动环的直径略小于静环挡板的开孔直径，一系列的动环平行的安装在转轴上，这样，动环和轴可以方便的装入塔内。中间两副法兰之间是混合段，液-液传质过程主要是在这里完成。中间上法兰至顶板部分为上分离段，用于澄清轻液；中间下法兰至底法兰部分为下分离段，用于澄清重液。在混合段上方和下方装有大孔筛板，重相从筛板下方进入塔内，轻相则从筛板上方进入塔内，筛板的作用是减少液体的搅动，以增强澄清段的分相效果。

和其它塔式萃取设备一样，工作时轻相和重相分别由塔下部和塔上部进入转盘塔，在塔内两相逆流接触，在转盘的作用下，分散相形成小液滴，增加两液间的传质面积，完成萃取过程的轻相和重相再分别由轻液出口和重液出口流出。

萃取塔原理

萃取塔萃取过程是利用在两个不相混溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度不同。从而达到分离的目的。它是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵和生物工程生产上的应用相当广泛，它不仅可以提取和增浓产物，还可以除掉部分其他类似的物质，使产物获得初步纯化。