按塔內(nèi)件結構可分為:板式塔和填料塔。塔設備盡管其用途各異,操作條件也各不相同,但就其構造而言大同小異,主要由塔體、支座、內(nèi)部構件及附件組成。根據(jù)塔內(nèi)部構件的結構可以將其分為板式塔和填料塔兩大類。塔體是塔設備的外殼,由圓筒和兩封頭組成;封頭可以是半球形、橢圓形、碟形等;支座是將塔體安裝在基礎上的連接部分,一般采用裙式支座,有圓筒形和圓錐形兩種,常采用圓筒形。裙座與塔體采用對接焊接或搭接焊接連接,裙座的高度由工藝要求的附屬設備(如再沸器、泵)及管線的布置情況而定。
1. 板式塔(plate column)
在板式塔中裝有一定數(shù)量的塔盤,液體借自身的重量自上而下沉向塔底(在塔盤板上沿塔徑橫向流動),氣體靠壓差自下而上以鼓泡的形式穿過塔盤上的液層升向塔頂。在每層塔盤上氣、液兩相密切接觸,進行傳質(zhì),使兩相的組分濃度沿塔高呈階梯式變化,如圖4.1所示。
如果按其塔板上氣、液流向不同還可分為以下幾種。
①. 氣、液呈錯流的塔板。氣、液呈錯流的塔板上裝有降液管,液體自上板的降液管落下,進入塔板之后,沿著塔板橫向流過,經(jīng)塔板的降液管流入下一塊塔板(受液槽)。一般受液槽和對應降液管寬度是一樣的。而氣體則通過塔板的開孔,與液體呈錯流方式傳質(zhì)和傳熱。氣、液呈錯流方式的塔板在生產(chǎn)上用得最多,根據(jù)其氣、液接觸元件形式的不同,又可分為泡罩型塔板、篩孔型塔板、浮閥型塔板和噴射型塔板。
②. 氣、液呈逆流的塔板。塔板結構簡單,不設溢流管,氣、液從塔板縫中上下穿流而過,在板上的流體為上升蒸汽所攪動而形成泡沫,進行兩相間的傳質(zhì),這類塔板的塔有柵板塔、穿流式波紋篩板塔。
③. 氣、液呈并流的塔板。氣、液呈并流的塔板在每一塊塔板上,氣、液呈并流接觸方式,對整個塔氣、液呈逆流操作方式。
板式塔按有無降液管塔板可分為兩類:有降液管塔板(錯流式),包括篩板、浮閥板、泡罩板、導向篩板、舌形板、多降液管塔板等;無降液管塔板(逆流式),包括穿流篩板、穿流柵板、波紋穿流塔板等。板式塔的結構板式塔的主要部件是塔板,塔板有許多形式。圖4.2所示為板式塔塔板結構。
2. 填料塔(packed column)
填料塔中裝填一定高度的填料,液體自塔頂沿填料表面向下流動,作為連續(xù)相的氣體自塔底向上流動,與液體進行逆流,兩相組分的濃度沿塔高呈連續(xù)變化??筛鶕?jù)工藝特點、介質(zhì)的特性選用不同類型的填料,如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)等。填料塔結構示意圖如圖4.3所示。
典型填料塔的工作原理圖如圖4.4所示。塔體為一圓筒,筒內(nèi)堆放一定高度的填料。操作時,液體自塔上部進入,通過液體分布器均勻噴灑于塔截面上,在填料表面呈膜狀流下。填充高度較高的填料塔可將填料分層,各層填料之間設置液體再分布器,收集上層流下的液體,并將液體重新均布于塔截面。氣體自塔下部進入,通過填料層中的空隙由塔頂排出,離開填料層的氣體可能挾帶少量液沫,必要時可在塔頂安裝除沫器。