一、氣體冷卻塔
熱氣體由塔底進(jìn)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(dǎo)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(jìn)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(dòng)汽輪機(jī)做功使發(fā)電機(jī)發(fā)電,經(jīng)汽輪機(jī)作功后的廢汽排入冷凝器,與冷卻水進(jìn)行熱交換凝結(jié)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(fēng)筒處排入大氣環(huán)境中。
冷卻塔應(yīng)用范圍:主要應(yīng)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(jī)、鋁型材加工、空壓機(jī)、工業(yè)水冷卻等領(lǐng)域,應(yīng)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(zhì)過程。塔頂和塔底分別得到萃取相和萃余相。
性能特點(diǎn):
篩板萃取塔由于其處理量大、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉而被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程中。塔內(nèi)液液兩相的流動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)傳質(zhì)效率有著重要影響,同時(shí)連續(xù)相的流動(dòng)結(jié)構(gòu)又與塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
三、填料萃取塔
萃取塔(英文名稱extraction column)又名抽提塔,一種化學(xué)工業(yè)、石油煉制、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門常用的液-液質(zhì)量傳遞設(shè)備。液-液萃取是質(zhì)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(shè)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(shè)備,稱為萃取塔。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是利用重力或機(jī)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(jìn)行液-液萃取。
性能特點(diǎn):
萃取設(shè)備種類很多,填料萃取塔是應(yīng)用最廣泛的萃取設(shè)備之一。它不僅具有結(jié)構(gòu)簡單,便于制造和安裝等優(yōu)點(diǎn),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(zhì)效率有所改善;因此近年來填料萃取塔的研究和應(yīng)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(yán)重、界面現(xiàn)象復(fù)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(shí)驗(yàn)設(shè)備中測量的,通常實(shí)驗(yàn)設(shè)備只有幾英寸直徑和幾英尺高。因而,所得關(guān)系式只能用干粗略的估算,設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)留有充分的余地”。與梢餾和吸收等氣液傳質(zhì)過程相比,填料萃取塔的設(shè)計(jì)具有一些不同的特點(diǎn)。
四、填料吸收塔
被吸收的混合氣由塔底進(jìn)入,吸收液從塔頂噴淋而下,液體與氣體在填料表面進(jìn)行氣-液傳質(zhì)。
填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)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(dòng)。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(shè)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(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)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(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí),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(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均,從而使傳質(zhì)效率下降。因此,當(dāng)填料層較高時(shí),需要進(jìn)行分段,中間設(shè)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(diǎn)。
填料塔也有一些不足之處,如填料造價(jià)高;當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效地潤濕填料表面,使傳質(zhì)效率降低;不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。
性能特點(diǎn):
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(shè)備。通過氣液接觸進(jìn)行的一種氣液交換設(shè)備。
填料塔由填料、塔內(nèi)件及筒體構(gòu)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(diǎn):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(diǎn)。
五、往復(fù)篩板萃取塔
利用曲軸,使中心軸上的篩板做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),促進(jìn)液體在篩孔噴射引起分散混合,進(jìn)行接觸傳質(zhì)。
六、轉(zhuǎn)盤篩板萃取塔
利用轉(zhuǎn)盤的機(jī)械回轉(zhuǎn),帶動(dòng)連續(xù)相和分散相一起轉(zhuǎn)動(dòng),增加相際接觸面積,強(qiáng)化萃取傳質(zhì)過程。
七、板式精餾塔
板式塔為逐級(jí)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)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(gòu)成。
操作時(shí),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(cè)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(dòng)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(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在板式塔中,氣液兩相逐級(jí)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(jià)低,檢修、清洗方便,故工業(yè)上應(yīng)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(jìn)其相互間的傳質(zhì)作用。塔內(nèi)裝有多層水平塔板,板上有若干個(gè)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(shí),液體由塔的上部連續(xù)進(jìn)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(jìn)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(dá)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(diǎn)
泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)是操作彈性較大,塔板不易堵塞;缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)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(shè)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(jìn)行粗分離的設(shè)備,所以塔板數(shù)量一般較少,通常不會(huì)超過十級(jí)。洗滌塔適用于含有少量粉塵的混合氣體分離,各組分不會(huì)發(fā)生反應(yīng),且產(chǎn)物應(yīng)容易液化,粉塵等雜質(zhì)(也可以稱之為高沸物)不易液化或凝固。當(dāng)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(shí)蒸發(fā)部分,而雜質(zhì)由于不能被液化或凝固,當(dāng)通過有液體存在的塔板時(shí)將會(huì)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(shè)計(jì)和制造的。
性能特點(diǎn)
1)水洗式廢氣處理系統(tǒng),價(jià)格便宜、處理方法簡單;
2)直立式結(jié)構(gòu)最適用于經(jīng)濟(jì)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(fēng)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(dá)到一定值時(shí),小球懸浮并劇烈翻騰旋轉(zhuǎn)和相互碰撞,達(dá)到傳質(zhì)和除塵的效果。
性能特點(diǎn):
湍球除塵塔采用了先進(jìn)的氣體動(dòng)力學(xué)“流態(tài)化理論”和“流化床流化技術(shù)”進(jìn)行設(shè)計(jì),同時(shí)采用液膜技術(shù)、紊流技術(shù)、流化技術(shù)、動(dòng)力吸收技術(shù)、高效除塵技術(shù)、高效除濕技術(shù),集多種技術(shù)為一體,表現(xiàn)出了優(yōu)越的技術(shù)性能。它克服了傳統(tǒng)塔器易結(jié)垢、易堵塞、脫硫效率低、運(yùn)行不穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn),同時(shí)把液氣比降至最低1～3L/m3,把運(yùn)行費(fèi)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(shè)備。
十一、分餾塔
如果將蒸氣凝成的液體重新蒸餾,即又進(jìn)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(zhì)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(zhì)的組成當(dāng)然更高,這樣我們可以利用一連串的有系統(tǒng)的重復(fù)蒸餾,最后能得到接近純組分的兩種液體。應(yīng)用這樣反復(fù)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(fèi)時(shí)間,且在重復(fù)多次蒸餾操作中的損失又很大,設(shè)備復(fù)雜,所以,通常是利用分餾柱進(jìn)行多次氣化和冷凝,這就是分餾。而分餾塔就是對(duì)混合揮發(fā)液體(例如石油)進(jìn)行分餾的一種化工設(shè)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(jī)共沸物,共沸物從反應(yīng)釜內(nèi)首先受熱上升至分餾段,沸點(diǎn)低的繼續(xù)上升,因?yàn)樗斣谑艿降头悬c(diǎn)物的傳熱后溫度和低沸點(diǎn)物一致,所以低沸點(diǎn)物被分餾出來,而較高沸點(diǎn)物因?yàn)闆]有達(dá)到相應(yīng)的沸點(diǎn),故會(huì)受冷卻后回流至反應(yīng)釜內(nèi)或分餾柱下半部分,待低沸點(diǎn)物被完全餾出后,較高沸點(diǎn)物相繼被分餾,然后是高沸點(diǎn)物的餾出,最后反應(yīng)釜底部是殘?jiān)?/span>
十二、連續(xù)液液萃取塔 構(gòu)造 液-液-固連續(xù)萃取塔的構(gòu)造見主機(jī)示意圖 它由帶有水平靜環(huán)擋板垂直的筒體構(gòu)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(dòng)環(huán),動(dòng)環(huán)的直徑略小于靜環(huán)擋板的開孔直徑,一系列的動(dòng)環(huán)平行的安裝在轉(zhuǎn)軸上,這樣,動(dòng)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(zhì)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(jìn)入塔內(nèi),輕相則從篩板上方進(jìn)入塔內(nèi),篩板的作用是減少液體的攪動(dòng),以增強(qiáng)澄清段的分相效果。 和其它塔式萃取設(shè)備一樣,工作時(shí)輕相和重相分別由塔下部和塔上部進(jìn)入轉(zhuǎn)盤塔,在塔內(nèi)兩相逆流接觸,在轉(zhuǎn)盤的作用下,分散相形成小液滴,增加兩液間的傳質(zhì)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(gè)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(dá)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(yīng)用相當(dāng)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(zhì),使產(chǎn)物獲得初步純化。
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