精馏塔
进行精馏的塔式汽液接触装置
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精馏塔（rectification tower）是用于完成精馏[a]操作的主体设备，塔体为圆筒形，塔内设有供气液接触传质用的塔板或填料，用于分离液体混合物中的不同组分。随化工生产的发展，出现了多股进料和多股出料或有中间换热的复杂塔。它通过将混合物加热至沸点，然后在不同高度设置的塔板上进行蒸馏，实现了组分的分离。[6]精馏塔在化工工艺中起到了至关重要的作用，应用于石油、化工、工业生产等领域[2]。精馏塔由多个部件组成，包括进料装置、塔体、分离器、冷凝器和回流器等。[7]精馏塔的组成和设计根据不同的应用和物质特性而有所不同，但其基本原理是通过不同的沸点来实现混合物的分离。[3]
板式精馏塔自1813年问世以来，一直受到广泛应用。直到20世纪70年代前，板式塔的研究及应用都处于领先地位。70年代后，填料塔的研究取得了较大进展。[8]20世纪80年代，专家学者通过对流体力学的研究，确定了精馏塔内部液体介质的活动规律以及流动特点，并应用于塔器的发展以及结构优化中。[9]到了21世纪，精馏技术在化工行业领域的应用占有着举足轻重的地位。通过长期研究与分析，人们对精馏技术逐渐拥有了更加深刻的认识,其中的流体力学，与液传质和过程中的强化等都具备了更加完善科学的理论模型，并且已经成功应用于大型精馏装置中。[10]
精馏塔的结构形式有多种，常见的有板式精馏塔和填料式精馏塔。板式精馏塔是利用一系列水平板进行分离的，液体混合物从塔顶进入塔内，在板上形成液体层，然后受到蒸汽的冲击，逐级分离。[11]板式塔中包含着泡罩塔板和筛孔塔板等多种类型。板式塔的结构较为简单，造价较低、适应性强、易于放大，但效率较低、压降高、持液量大填。填料式精馏塔则是利用填料来增加塔内的表面积，促进液体和蒸汽的接触，从而实现分离。填料式精馏塔的填料种类也很多，如散堆填料、规整填料等。[12][13]填料塔的效率高、压降小、持液量小，然而有些填料价格较高，且对初始分布敏感，隔一定高度需要安装收集分布器装置，中高压操作的传质性能较差。[13][14]