按塔内件结构可分为:板式塔和填料塔。塔设备尽管其用途各异,操作条件也各不相同,但就其构造而言大同小异,主要由塔体、支座、内部构件及附件组成。根据塔内部构件的结构可以将其分为板式塔和填料塔两大类。塔体是塔设备的外壳,由圆筒和两封头组成;封头可以是半球形、椭圆形、碟形等;支座是将塔体安装在基础上的连接部分,一般采用裙式支座,有圆筒形和圆锥形两种,常采用圆筒形。裙座与塔体采用对接焊接或搭接焊接连接,裙座的高度由工艺要求的附属设备(如再沸器、泵)及管线的布置情况而定。
1. 板式塔(plate column)
在板式塔中装有一定数量的塔盘,液体借自身的重量自上而下沉向塔底(在塔盘板上沿塔径横向流动),气体靠压差自下而上以鼓泡的形式穿过塔盘上的液层升向塔顶。在每层塔盘上气、液两相密切接触,进行传质,使两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化,如图4.1所示。
如果按其塔板上气、液流向不同还可分为以下几种。
①. 气、液呈错流的塔板。气、液呈错流的塔板上装有降液管,液体自上板的降液管落下,进入塔板之后,沿着塔板横向流过,经塔板的降液管流入下一块塔板(受液槽)。一般受液槽和对应降液管宽度是一样的。而气体则通过塔板的开孔,与液体呈错流方式传质和传热。气、液呈错流方式的塔板在生产上用得最多,根据其气、液接触元件形式的不同,又可分为泡罩型塔板、筛孔型塔板、浮阀型塔板和喷射型塔板。
②. 气、液呈逆流的塔板。塔板结构简单,不设溢流管,气、液从塔板缝中上下穿流而过,在板上的流体为上升蒸汽所搅动而形成泡沫,进行两相间的传质,这类塔板的塔有栅板塔、穿流式波纹筛板塔。
③. 气、液呈并流的塔板。气、液呈并流的塔板在每一块塔板上,气、液呈并流接触方式,对整个塔气、液呈逆流操作方式。
板式塔按有无降液管塔板可分为两类:有降液管塔板(错流式),包括筛板、浮阀板、泡罩板、导向筛板、舌形板、多降液管塔板等;无降液管塔板(逆流式),包括穿流筛板、穿流栅板、波纹穿流塔板等。板式塔的结构板式塔的主要部件是塔板,塔板有许多形式。图4.2所示为板式塔塔板结构。
2. 填料塔(packed column)
填料塔中装填一定高度的填料,液体自塔顶沿填料表面向下流动,作为连续相的气体自塔底向上流动,与液体进行逆流,两相组分的浓度沿塔高呈连续变化。可根据工艺特点、介质的特性选用不同类型的填料,如拉西环、鲍尔环等。填料塔结构示意图如图4.3所示。
典型填料塔的工作原理图如图4.4所示。塔体为一圆筒,筒内堆放一定高度的填料。操作时,液体自塔上部进入,通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上,在填料表面呈膜状流下。填充高度较高的填料塔可将填料分层,各层填料之间设置液体再分布器,收集上层流下的液体,并将液体重新均布于塔截面。气体自塔下部进入,通过填料层中的空隙由塔顶排出,离开填料层的气体可能挟带少量液沫,必要时可在塔顶安装除沫器。