完成精馏操作的主体设备。塔体为圆筒形,塔内设有供气液接触传质用的塔板(见
板式塔)或填料(见
填充塔)。在简单
精馏塔中,只有一股原料引入塔中,从塔顶和塔底分别引出一股产品。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。在实际生产中,常有组分相同而组成不同的几宗物料都需要分离。如果把这些物料
混合以后进行分离,则能耗较大。为此可在塔体适当位置设置多个
进料口,将各宗物料分别加入塔内。例如
裂解气深冷分离的脱甲烷前冷流程,就是将四宗组成和温度都不相同的
液化裂解气在不同位置送入脱甲烷塔进行精馏的。在精馏塔内,气液两相的组成沿塔高逐渐发生变化。因此,在塔体不同高度上设置出料口,可以得到组成不同的产品,这称为侧线出料。
石油炼制工业中的常压塔和减压塔,就是通过侧线出料得到不同产品的实例。
在
精馏塔内气液两相的温度自上而下逐渐增加,塔顶最低,塔底最高。如果塔底和塔顶的温度相差较大,可在精馏段设置中间
冷凝器,在提馏段设置中间
再沸器,以降低操作费用。供热费用取决于传热量和所用
载热体的温位。在塔内设置的中间冷凝器,可用温位较高、价格较便宜的
冷却剂,使上升气体部分冷凝,以减少塔顶低温冷却剂的用量。同理,中间再沸器可用温位较低的加热剂,使下降液体部分
汽化,以减少塔底再沸器中高温加热剂的用量。
用以将塔底液体部分
汽化后送回
精馏塔,使塔内汽液两相间的接触传质得以进行。小型精馏塔的
再沸器,传热面积较小,可直接设在塔的底部,通称
蒸馏釜。大型精馏塔的再沸器,传热面积很大,与塔体分开安装,以热虹吸式和釜式再沸器最为常用。热虹吸式再沸器是一垂直放置的
管壳式换热器。液体在自下而上通过换热器管程时部分汽化,由
在壳程内的
载热体供热。它的优点是液体循环速度快,
传热效果好,液体在加热器中的停留时间短;但是,为产生液体循环所需的压头,这种精馏塔的底座较高。釜式再沸器通常水平放置在釜内进行汽液分离,可降低塔座高度;但
加热管外的液体是
自然对流的,传热效果较差,液体在釜内停留时间也长,因而不适于
粘度较大或稳定性较差的物料。
用以将塔顶蒸气冷凝成液体,部分
冷凝液作塔顶产品,其余作回流液返回塔顶,使塔内汽液两相间的接触传质得以进行。最常用的
冷凝器是
管壳式换热器。小型
精馏塔的冷凝器可安装在精馏塔顶部;大型的冷凝器则单独安装,并设有回流槽,回流液用泵送至塔顶。
有机物的精馏分离多年来一直使用
填料塔或
板式塔,在
塔设备中,
液膜流动较慢,汽液接触
比表面积较小,传质效率相对较低,所以设备体积庞大、空间利用率低、占地面积大。近年来出现的超重力精馏技术,利用高速旋转产生的数百至千倍重力的超重力场代替常规的
重力场,极大地强化气液传质过程,将
传质单元高度降低1个
数量级。从而使巨大的
塔设备变为高度不到2米的超重力精馏机,达到增加效率、缩小体积的目的。国内由
浙江工业大学发明、与
杭州科力化工设备有限公司联合开发的折流式
超重力床,已成功地应用于工业生产中的
连续精馏过程,改变了传统的塔设备精馏模式,只要在室内厂房里就可以实现连续精馏过程。用它代替传统的塔设备,对社会的发展而言可节省钢材资源,延长地球资源的使用年限;对企业的发展而言,可以节约场地与空间资源,减少污染排放,提高产品质量,改善经营管理模式,降低生产劳动强度,增加生产的安全性。