填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔于19世纪中期已应用于工业生产,此后,它与板式塔竞相发展,构成了两类不同的气液传质设备。当液体沿填料层流下时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流,壁流效应造成气液两相在填料层分布不均匀,从而使传质效率下降。为此,当填料层较高时,多功能精馏塔性价比高,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,多功能精馏塔性价比高,多功能精馏塔性价比高,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料的上方。
精馏塔还有两种常见的气液接触状态,分别是泡沫接触状态和喷射接触状态。
当气速继续增加,气泡数量急剧增加,气泡不断发生碰撞和破裂,此时板上液体大部分以液膜的形式存在于气泡之间,形成一些直径较小,扰动十分剧烈动态泡沫,由于泡沫接触状态表面积大,并不断更新,是一种较好的接触状态。
而当气速继续增加,把板上液体向上喷成大小不等的液滴,直径较大的液滴受重力作用落回到塔板上,直径较小的液滴被气体带走,形成液沫夹带。液滴回到塔板上又被分散,这种液滴反复形成和聚集,使传质面积增加,表面不断更新,是一种较好的接触状态。
精馏过程的大致原理是料液从塔的中部加入,进料口以上的塔段,把i上升蒸气中易挥发组分进一步增浓,称为精馏段;进料口以下的塔段,从下降液体中提取易挥发组分,称为提馏段。
至于为什么必须有回流是因为精馏塔从塔顶引出的蒸气经冷凝,一部分凝液作为回流液从塔顶返回精馏塔,其余馏出液即为塔顶产品。塔底引出的液体经再沸器部分气化,蒸气沿塔上升,余下的液体作为塔底产品。塔顶回流入塔的液体量与塔顶产品量之比称为回流比,其大小会影响精馏操作的分离效果和能耗。
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