一、氣體冷卻塔
熱氣體由塔底進入,與冷水在塔中鼓泡接觸傳熱,塔頂出口是被冷卻了的氣體,塔底出口是被加熱了的水。
適用范圍:
工業(yè)生產(chǎn)或制冷工藝過程中產(chǎn)生的廢熱,一般要用冷卻水來導走。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)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(nèi),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(jīng)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,再用水泵打回鍋爐循環(huán)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(diào)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,應用最多的為空調(diào)冷卻、冷凍、塑膠化工行業(yè)。
二、篩板萃取塔
塔底引入輕相(分散相)經(jīng)篩孔分散后,在重相(連續(xù)相)中上升,到上一層篩板下部聚成一層輕液,再分散,再聚集。分散的過程即萃取傳質過程。塔頂和塔底分別得到萃取相和萃余相。
性能特點:
篩板萃取塔由于其處理量大、結構簡單、造價低廉而被廣泛應用于化工生產(chǎn)過程中。塔內(nèi)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(nèi)件結構密切相關。
三、填料萃取塔
萃取塔(英文名稱extraction column)又名抽提塔,一種化學工業(yè)、石油煉制、環(huán)境保護等工業(yè)部門常用的液-液質量傳遞設備。液-液萃取是質量傳遞的一種方式,將混合物溶液中某一種或幾種化合物組分,用另外一種液體(稱作溶劑,與混合物溶液的溶劑互不相溶)將其提取出來,使其得到分離、富集、提純。這種過程稱作萃取、抽提、液-液萃取,溶劑萃取過程。所采用的設備叫做萃取器,有一次和多次萃取,有間隙和連續(xù)萃取過程之分,連續(xù)多次萃取采用的萃取器是一種塔式設備,稱為萃取塔。其內(nèi)部結構是利用重力或機械作用使一種液體破碎成液滴,分散在另一連續(xù)液體中,進行液-液萃取。
性能特點:
萃取設備種類很多,填料萃取塔是應用最廣泛的萃取設備之一。它不僅具有結構簡單,便于制造和安裝等優(yōu)點,而且由于新刮填料的開發(fā),使填料萃取塔的處理能力大幅度提高,傳質效率有所改善;因此近年來填料萃取塔的研究和應用得到了迅速的發(fā)展。但是由子液液萃取過程兩相密度差小,連續(xù)相粘度較大、兩相軸向返混嚴重、界面現(xiàn)象復雜。
影響萃取過程的因素非常多,而其中很多因素尚末被充分理解。大多數(shù)可用的數(shù)據(jù)是在小吧實驗設備中測量的,通常實驗設備只有幾英寸直徑和幾英尺高。因而,所得關系式只能用干粗略的估算,設計時也應留有充分的余地”。與梢餾和吸收等氣液傳質過程相比,填料萃取塔的設計具有一些不同的特點。
四、填料吸收塔
被吸收的混合氣由塔底進入,吸收液從塔頂噴淋而下,液體與氣體在填料表面進行氣-液傳質。
填料塔是以塔內(nèi)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承板上。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(jīng)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(jīng)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。
當液體沿填料層向下流動時,有逐漸向塔壁集中的趨勢,使得塔壁附近的液流量逐漸增大,這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均,從而使傳質效率下降。因此,當填料層較高時,需要進行分段,中間設置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分,上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后,送到液體再分布器,經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。
填料塔具有生產(chǎn)能力大,分離效率高,壓降小,持液量小,操作彈性大等優(yōu)點。
填料塔也有一些不足之處,如填料造價高;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。
性能特點:
利用塔內(nèi)填料,以增加吸收劑(植物油或礦物油)與尾氣接觸面積的溶劑回收設備。通過氣液接觸進行的一種氣液交換設備。
填料塔由填料、塔內(nèi)件及筒體構成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內(nèi)件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比,新型的填料塔性能具有如下特點:生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點。
五、往復篩板萃取塔
利用曲軸,使中心軸上的篩板做上下往復運動,促進液體在篩孔噴射引起分散混合,進行接觸傳質。
六、轉盤篩板萃取塔
利用轉盤的機械回轉,帶動連續(xù)相和分散相一起轉動,增加相際接觸面積,強化萃取傳質過程。
七、板式精餾塔
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。
操作時,塔內(nèi)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。
一般而論,板式塔的空塔速度較高,因而生產(chǎn)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,故工業(yè)上應用較為廣泛。
八、泡罩塔
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(nèi)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(jīng)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(jīng)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(nèi)的,稱內(nèi)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。
性能特點
泡罩塔板的優(yōu)點是操作彈性較大,塔板不易堵塞;缺點是結構復雜、造價高,板上液層厚,塔板壓降大,生產(chǎn)能力及板效率較低。泡罩塔板已逐漸被篩板、浮閥塔板所取代,在新建塔設備中已很少采用。
九、洗滌塔
洗滌塔與精餾塔類似,由塔體,塔板,再沸器,冷凝器組成。由于洗滌塔是進行粗分離的設備,所以塔板數(shù)量一般較少,通常不會超過十級。洗滌塔適用于含有少量粉塵的混合氣體分離,各組分不會發(fā)生反應,且產(chǎn)物應容易液化,粉塵等雜質(也可以稱之為高沸物)不易液化或凝固。當混合氣從洗滌塔中部通入洗滌塔,由于塔板間存在產(chǎn)物組分液體,產(chǎn)物組分氣體液化的同時蒸發(fā)部分,而雜質由于不能被液化或凝固,當通過有液體存在的塔板時將會被產(chǎn)物組分液體固定下來,產(chǎn)生洗滌作用,洗滌塔就是根據(jù)這一原理設計和制造的。
性能特點
1)水洗式廢氣處理系統(tǒng),價格便宜、處理方法簡單;
2)直立式結構最適用于經(jīng)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;
十、湍球塔除塵器
塔內(nèi)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。
性能特點:
湍球除塵塔采用了先進的氣體動力學“流態(tài)化理論”和“流化床流化技術”進行設計,同時采用液膜技術、紊流技術、流化技術、動力吸收技術、高效除塵技術、高效除濕技術,集多種技術為一體,表現(xiàn)出了優(yōu)越的技術性能。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,同時把液氣比降至最低1～3L/m3,把運行費用也降至到最低,是目前西方國家推出的第三代主流除塵設備。
十一、分餾塔
如果將蒸氣凝成的液體重新蒸餾,即又進行一次氣液平衡,再度產(chǎn)生的蒸氣中,所含的易揮發(fā)物質組分又有增高,同樣,將此蒸氣再經(jīng)冷凝而得到的液體中,易揮發(fā)物質的組成當然更高,這樣我們可以利用一連串的有系統(tǒng)的重復蒸餾,最后能得到接近純組分的兩種液體。應用這樣反復多次的簡單蒸餾,雖然可以得到接近純組分的兩種液體,但是這樣做既浪費時間,且在重復多次蒸餾操作中的損失又很大,設備復雜,所以,通常是利用分餾柱進行多次氣化和冷凝,這就是分餾。而分餾塔就是對混合揮發(fā)液體(例如石油)進行分餾的一種化工設備。
工作原理:
在有限的空間內(nèi),盡可能的增大液相混合物的熱交換面積,一般用于精餾分餾的混合物為有機共沸物,共沸物從反應釜內(nèi)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(nèi)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,最后反應釜底部是殘渣。
十二、連續(xù)液液萃取塔
構造
液-液-固連續(xù)萃取塔的構造見主機示意圖
它由帶有水平靜環(huán)擋板垂直的筒體構成。靜環(huán)擋板為中心開孔的平板,靜環(huán)擋板將圓筒分成一系列萃取室。萃取室中心有一動環(huán),動環(huán)的直徑略小于靜環(huán)擋板的開孔直徑,一系列的動環(huán)平行的安裝在轉軸上,這樣,動環(huán)和軸可以方便的裝入塔內(nèi)。中間兩副法蘭之間是混合段,液-液傳質過程主要是在這里完成。中間上法蘭至頂板部分為上分離段,用于澄清輕液;中間下法蘭至底法蘭部分為下分離段,用于澄清重液。在混合段上方和下方裝有大孔篩板,重相從篩板下方進入塔內(nèi),輕相則從篩板上方進入塔內(nèi),篩板的作用是減少液體的攪動,以增強澄清段的分相效果。
和其它塔式萃取設備一樣,工作時輕相和重相分別由塔下部和塔上部進入轉盤塔,在塔內(nèi)兩相逆流接觸,在轉盤的作用下,分散相形成小液滴,增加兩液間的傳質面積,完成萃取過程的輕相和重相再分別由輕液出口和重液出口流出。
萃取塔原理
萃取塔萃取過程是利用在兩個不相混溶的液相中各種組分(包括目的產(chǎn)物)溶解度不同。從而達到分離的目的。它是分離液體混合物常用的單元操作,在發(fā)酵和生物工程生產(chǎn)上的應用相當廣泛,它不僅可以提取和增濃產(chǎn)物,還可以除掉部分其他類似的物質,使產(chǎn)物獲得初步純化。
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