精馏塔的概论 许长江1.精馏塔的分类及原理精馏塔种是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔有板式塔与填料塔两种主要类型根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔精馏的基本原理是将液体混合物部分气化，利用其中各组份挥发度不同的特性，实现分离目的的单元操作蒸馏按照其操作方法可分为：简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等本节以两组分的混合物系为研究对象，在分析简单蒸馏的基础上，通过比较和引申，讲解精馏的操作原理及其实现的方法，从而理解和掌握精馏与简单蒸馏的区别（包括：原理、操作、结果等方面）精馏塔分为筛板塔和填料塔两大类填料塔又分为散堆填料和规整填料两种筛板塔虽然结构较简单，适应性强，宜于放大，在空分设备中被广泛采用但是，随着气液传热、传质技术的发展，对高效规整填料的研究，一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发，在近十多年内，有逐步替代筛板塔的趋势规整填料由厚约0.22mm的金属波纹板组成，一块块排列起来的金属波纹板，低温液体在每一片填料表面上都形成一层液膜，与上升的蒸气相接触，进行传热传质规整填料的金属比表面积约是填料为筛板的30倍，液氧持留量仅为筛板的35%～40%。
而且，因为精馏塔截面积比筛板塔小1/3，填料垂直排列，不存在水平方向浓度梯度的问题，只要液体分布均匀，精馏效率较高，压力降较小，气体穿过填料液膜的压差比穿过筛板液层的压差要小得多，约只有50Pa上塔底部压力的下降，必然可导致下塔压力降低，进而主空压机的出口压力相应降低，使整套空分的能耗降低同时，规整填料液体的滞留量小，因此，对负荷变化的应变能力较强2.塔设备在化工生产中的作用和地位塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的的设备之一它可使气（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例；它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视3.塔设备的一般构造在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。
两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化在填料塔中，塔内装填一定段数和一定高度的填料层，液体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而上流动，与液体逆流传质两相的组分浓度沿塔高呈连续变化人们又按板式塔的塔盘结构和填料塔所用的填料，细分为多种塔型装有机械运动构件的塔，也就是有补充能量的塔，常被用来进行萃取操作，液有用于吸收、除尘等操作的，其中以脉动塔和转盘塔用得较多塔设备的构件，除了种类繁多的各种内件外，其余构件则是大致相同的3.1塔体塔体是塔设备的外壳常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒和作为头盖和低盖的椭圆形封头所组成随着化工装置的大型化，渐有采用不等直径、不等壁厚的塔体塔体除满足工艺条件（如温度、压力、塔径和塔高等）下的强度、刚度外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所引起的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验、开停工等的影响对于板式塔来说，塔体的不垂直度和弯曲度，将直接影响塔盘的水平度（这指标对板式塔效率的影响是非常明显的），为此，在塔体的设计、制造、检验、运输和吊装等各个环节中，都应严格保证达到有关要求，不使其超差3.2塔体支座塔体支座是塔体安放到基础上的连接部分它必须保证塔体坐落在确定的位置上进行正常的操作。
为此，它应当具有足够的强度和刚度，能承受各种操作情况下的全塔重量，以及风力、地震等引起的载荷最常用的塔体支座是裙式支座（简称为“裙座”）3.3除沫器除沫器用于捕集夹带在气流中的液滴使用高效的除沫器，对于回收贵重物料、提高分离效率、改善塔后设备的操作状况，以及减少对环境的污染等，都是非常必要的3.4接管塔设备的接管是用以连接工艺管路，把塔设备与相关设备连成系统按接管的用途，分为进液管、出液管、进气管、出气管、回流管、侧线抽出管和仪表接管等3.5人孔和手孔人孔和手孔一般都是为了安装、检修检查和装填填料的需要而设置的在板式塔和填料塔中，各有不同的设置要求3.6吊耳塔设备的运输和安装，特别是在设备大型化后，往往是工厂基建工地上一项举足轻重的任务为起吊方便，可在塔设备上焊以吊耳3.7吊柱在塔顶设置吊柱是为了在安装和检修时，方便塔内件的运送4.对塔设备的要求作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得较高的传质效率此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求主要包括生产能力大在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象操作稳定、弹性大。
当塔设备的气（汽）液复合量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作并且塔设备应保证能长期连续操作流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小这将大大节省生产中的动力消耗，以降低经常操作费用对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易这可以减少基建过程中的投资费用耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述的所有要求，仅是在某些方面具有独到之处人们对于高效率、生产能力大、稳定操作和低压力降的追求，推动着塔设备新结构型式的不断出现和发展5.塔设备的用材塔设备与其他化工设备一样，置于室外、无框架的自支承式塔体，绝大多数是采用钢材制造的这是因为钢材具有足够的强度和塑性，制造性能较好，设计制造的经验也较成熟特别是在大型的塔设备中，钢材更具有无法比拟的优点，因而被广泛地采用为此，有些场合为了满足腐蚀性介质或低温等特殊要求，采用有色金属材料（如钛、铝、铜、银等）或非金属耐腐蚀材料，也有为了减少有色金属的耗用量而采用渗铝、镀银等措施，或采用钢壳衬砌、衬涂非金属材料的用这类材料制成的塔设备，塔径一般都不大，当尺寸稍大时，就得在塔外用钢架结构加强。
此外，这些材料在制造、运输、安装等方面都各有特点，在设计时还应参阅其他有关资料，认真加以考虑可供制作塔设备内件的材料，比之塔体用材，选择余地更大了板式塔中的塔盘，以及浮阀、泡罩一类气液接触元件，由于结构较为复杂，加之安装工艺和使用方面的要求（如浮阀应能自由浮动），所以仍是以钢材为主，其他材料（如陶瓷、铸铁等）为辅填料的用材，往往只考虑制造成型方面的性能，所以可用多种材料制成同一型式和外形尺寸的填料，以满足不同场合需要如拉西环最初是用瓷做的，以后又出现用钢、石墨或硬聚氯乙烯塑料等制造；鲍尔环也有用钢、铝或聚丙烯塑料等制造；至于高效的丝网填料，则除了用各种金属丝网外，还可将尼龙、塑料等编织成网，进而制得总之，选材所考虑得因素较多 [科] -全文完-。