机械动图第342期：各种塔设备工作原理

1. 填料吸收塔

填料吸收塔

介绍：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撑板上。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。

优点：生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等。

缺点：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。

2. 板式精馏塔

板式精馏塔

板式精馏塔内部流动情况

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。

原理：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。

3. 气体冷却塔

气体冷却塔

冷却塔作用：工业生产过程中产生的废热，一般要用冷却水来带走。冷却塔的作用就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。

4. 筛板萃取塔

筛板萃取塔

塔板结构

筛板萃取塔特点：处理量大、结构简单、造价低廉，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。

5. 填料萃取塔

填料萃取塔总体结构

工作原理：填料萃取塔结构与精馏或者吸收作用的填料塔基本相同，塔内装适合的填料，轻液相由塔底进入，从塔顶排除；重液相由塔顶进入，由塔底排除。萃取操作时连续相充满整个塔中，分散相由分布器分散成液滴进入填料层，并与连续液相接触传质。

6. 往复筛板萃取塔

往复筛板萃取塔

工作原理：往复筛板萃取塔又称振动筛板塔。塔内装带有许多块筛板的往复振动的中心轴的萃取设备，中心轴通过塔顶的驱动装置带动板串在塔中做垂直方向的往复运动，从而对塔内逆流流动的两液相起搅拌和分散作用。

板串往复运动的振幅、频率可以调节，由于往复筛板萃取塔具有处理量大、效率高、操作弹性大和结构简单等优点而广泛运用在制药、石油化工、湿法冶金和废水处理等工业部门。

7. 转盘筛板萃取塔

转盘筛板萃取塔

工作原理：转盘萃取塔属于机械搅拌的塔式萃取设备，它由三部分组成：上澄清段、混合段，下澄清段。其中混合段为一圆筒形状，内部被静环挡板分割成一系列萃取室，两个静环挡板中间为固定转盘，且随着搅拌轴一起旋转。

工作时，重相（水相）和轻相（有机相）分别从塔顶和塔底进入，在塔内呈逆流接触。在固定转盘的搅动下，分散相形成小液滴，使传质面积增加，完成萃取过程后，轻相和重相分别从塔顶和塔底的出口流出。

8. F1型浮法塔

F1型浮法塔

特点：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，因此被广泛运用。

9. 泡罩塔

泡罩塔

工作原理：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。泡罩塔操作弹性较大，塔板不易堵塞，但是结构复杂、造价高，板上液层厚，塔板压降大，生产能力及板效率较低。

10. 湍球塔除尘器

湍球塔除尘器

原理：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。

特点：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，运行费用也较低。

11. 洗涤塔

洗涤塔

介绍：洗涤塔是一种新型的气体净化处理设备。它是在可浮动填料层气体净化器的基础上改进而产生的，广泛应用于工业废气净化、除尘等方面的前处理，净化效果很好。对煤气化工艺来说，煤气洗涤不可避免，无论什么煤气化技术都用到这一单元操作。由于其工作原理类似洗涤过程，故名洗涤塔。

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.

12. 分馏塔

分馏塔

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。