分离塔（Separation tower），主要作用是将混合物中的不同成分通过物理或化学方法进行分离，是化工生产中的重要设备，广泛应用于石油、化肥、石化等领域。

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。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。20世纪70年代开始，填料塔分离工程技术进入了一个崭新阶段。填料塔的放大问题得到了解决，并且在大型减压病设备上的运用也逐渐广泛。目前，全球的炼油和石油化学工业正朝着精细化和大型化的方向发展。在多方面技术积累的支持下，塔设备的运行效率和能耗越来越重要，消除瓶颈并进行潜力挖掘和改造，以降低加工成本，提高经济效益。成为当前的热门发展方向。

分离塔主要可分为精馏塔、填料塔、板式塔、喷淋塔、空气分离塔、热分离塔等，常用吸附、萃取、蒸馏、吸收、结晶等方法实现混合物的分离。

分离塔通常由壳体、内件（如填料层、板式塔盘等）、支撑结构、进出口管道等部分组成；壳体主要起到支撑和保护内件的作用；内件则是实现混合物分离的关键部件，不同类型的分离塔，其内件结构和形式也有所不同。

十九世纪初，炼油工业发展迅速，精馏塔设备的应用也逐渐广泛。在1813年，CELLIER第一次提出了泡罩塔板。板式塔具备的结构相对简单， 同时在造价方面也较低, 很适合用于加压与多侧线采出的工艺过程。1904年炼油工业出现了早期的填料塔，1912年穿流塔也开始出现于炼油工业中。1914年，随着拉西环（Raschig Rings）的问世，第一代乱堆填料的诞生了，然而实际效果却并不理想，人们开始意识到汽液分布性能对填料塔操作的重要性。1920年泡罩塔板开始运用于炼油工业生产当中，代表塔设备开始进入现代化发展。

20世纪50年代，Koch 公司员工 Nutter 提出了关于浮阀塔板的概念，并以这一概念为基础研发了浮阀塔板。后来美国Glitsch公司推出的V1型浮阀，以及V2～V4等几种圆形浮阀。20世纪60年代英国Hydronyl公司及西德MAN公司共同研制了锥形浮阀，日本日曹工程从英国引入了该种浮阀的专利，用于石油化工及精细化工等的精馏和吸收设备。浮阀塔板的廉价与高效，使得它替代泡罩塔板，成为精馏塔的主要配件之一并沿用至今。1952年，由美国多家大型石油和化学公司 共同发起并集资建立了一个联合工厂规模的精馏试验基地——FRI，对蒸馏塔应用基础以及生产相关问题进行了研究，为精馏塔设计水平的提高作出了重大的贡献。同时，美国化学工程师协会（AIChE）联合了一些大学的研究者，对塔板效率进行了多年的研究，提出一套塔板效率的计算方法。虽然实验结果没有达到预期目标，但是其提供的AIChE塔板效率理论和预测方法成为最经典的板效率估算方法。

20世纪70年代开始，填料塔分离工程技术进入了一个崭新阶段。填料塔的放大问题得到了解决，并且在大型减压病设备上的运用也逐渐广泛。目前，全球的炼油和石油化学工业正朝着精细化和大型化的方向发展。在多方面技术积累的支持下，塔设备的运行效率和能耗越来越重要，消除瓶颈并进行潜力挖掘和改造，以降低加工成本，提高经济效益。成为当前的热门发展方向。

吸附法

当混合物进入分离塔后，其中的某种成分会被塔内表面的吸附剂吸附，从而实现分离。这种方法主要用于气体混合物的分离，如天然气脱硫、脱氮等过程。

萃取法

萃取法是通过将混合物与另一种溶剂充分接触，使混合物中的某种成分溶解到溶剂中，从而实现分离。这种方法主要用于液体混合物的分离，如石油提炼过程中的油品脱硫、脱氮等过程。

蒸馏法

蒸馏法是通过加热混合物，使其内部的挥发性成分蒸发，然后再通过冷却器将蒸汽冷凝成液体，从而实现分离。这种方法主要用于沸点不同的液体混合物的分离，如石油提炼过程中的原油蒸馏等过程。

吸收法

吸收法是通过将混合物与另一种溶剂充分接触，使混合物中的某种成分被吸收到溶剂中，从而实现分离。这种方法主要用于气体混合物的分离，如氨合成过程中的氢气净化等过程。

结晶法

结晶法是通过改变混合物的温度、浓度等条件，使其中的某种成分以晶体的形式析出，从而实现分离。这种方法主要用于溶解度不同的固体混合物的分离，如盐湖提锂、海水淡化等过程。

不同类型的分离塔，其内件结构和形式也有所不同，例如：精馏塔、填料塔、板式塔、喷淋塔，空气分离塔，热分离塔等。

定义

精馏塔是空气分离的核心步骤，根据氧、氮、氩沸点不同，通过降低温度，来实现空分分离。精馏塔由多个主要部件组成，包括塔釜、塔板（或填料）及筒体、冷凝蒸发器三部分组成，塔釜和冷凝蒸发器之间装有节流阀。

压缩空气经换热器和净化系统除去杂质，并冷却后进入塔底部，自下而上穿过每块塔板（填料），与塔板上的液体接触，进行热质交换。混合物在塔底加热，气体上升并逐步与液体进行热质交换，高沸点组分在液相中逐渐富集，而低沸点组分则富集于气相，从而实现不同成分的分离。通过优化塔内条件，产品可以在塔顶或塔底以较高的纯度被提取。理论上塔板数目越多，得到的气体纯度越高，塔体高度也越高。

类型

板式精馏塔是最常见的一种精馏设备，塔内安装有多层塔板，气液两相在塔板上进行传质与热交换。液体沿塔板逐层向下流动，气体则穿过塔板向上，逐步实现混合物的分离。常见的塔板类型包括筛板、浮阀板等。

填料精馏塔是另一种常见的精馏设备，塔内装有多孔填料，增加气液接触面积，从而提高分离效率。填料塔通常用于较低流量和更高要求的分离过程，如精细化工和实验室规模的操作。常见的填料类型包括鲍尔环、拉西环等。

另外还有单级和双级精馏塔，单级精馏塔分离空气的方式不能同时获得多种产品，而且一般用在小型空分。双级精馏塔可在上塔顶部和底部同时获得纯氮和纯氧，也可在冷凝蒸发器两侧分别获取液氧和液氮。

应用领域

1、化工与石化领域：在化工和石油化工行业，精馏塔是分离和纯化重要化合物的核心设备。例如，在石油炼制过程中，精馏塔被用于分离原油中的正戊烷、重烃、汽油、柴油等。化工生产中，许多有机溶剂和反应产物也需要通过精馏进行纯化。

2、空气分离：在空气分离领域，精馏塔广泛应用于氧气、氮气、氩等气体的分离。通过低温精馏技术，空气中的主要成分根据它们的沸点差异进行分离。例如，氧气的沸点为-183°C，而氮气的沸点为-196°C，通过多级冷却和精馏塔内的分离，得到高纯度的氧气和氮气。

3、制药与精细化工：精馏塔在制药行业中被用来分离和纯化药物中间体，确保药物生产过程中原料的高纯度。在精细化工中，精馏塔被用于提取高纯度的有机溶剂、香料以及其他精细化学品。

4、环保与溶剂回收 精馏塔在环保领域用于工业废气处理和溶剂回收。例如，在油漆或涂料制造过程中，使用的有机溶剂可通过精馏塔回收再利用，降低生产成本并减少环境污染。

喷淋塔是塔器中出现最早的气液传质设备之一，实际上应属于空心式喷洒吸收器，近些年来在有害气体治理领域上应用较多。淋塔结构简单，一个空心圆筒体顶部装有液体喷淋器，液体喷淋器一般为多层布置，液体分散成细小液滴下降，气体从塔底进入后以逆流方式与液滴接触进行传质，净化后气体从塔顶排出，（图2）所示为多层嘴的淋塔。

喷淋塔主要由以下几个部分构成：其一为有害气体入口，其二是净化气体出口，其三是液滴分离器，其四是吸收剂入口，其五是吸收剂出口。。在喷淋塔内，气体从下部进入，吸收剂从上向下分几层喷淋。喷淋塔上部设有液滴分离器。喷淋的液滴应大小适中，液滴直径过小，容易被气流带走，液滴直径过大，气液的接触面积小、接触时间短，影响吸收速率。

喷淋塔内填充适当填料即成为填料塔，其结构包括：有害气体入口、吸收剂入口、液滴分离器、填料、吸收剂出口。放置填料可增大气液接触面积。吸收剂从塔顶向下喷淋，沿填料表面下降并润湿填料，气体沿填料间隙上升，在填料表面气液接触进行吸收。填料塔结构简单、阻力中等，不适用于有害气体与粉尘共存场合，以免堵塞。填料塔直径不宜超过 800 毫米，直径过大时液体径向分布不均匀，影响吸收效率。

几种常见的填料（如图1）所示。填料的一般要求是比表面积大（单位填料层提供的填料的表面积）、空隙率大、对气体流动阻力小、耐腐蚀及机械强度高。填料有很多种形式，一般分为两大类：一类是个体填料，如鲍尔环、拉西环、鞍形（矩鞍形、弧鞍形）环等；另一类是规整填料，如栅板、θ网环、波纹填料等。规整填料与个体填料相比，目前工业中应用较多，其中以波纹填料应用最为广泛。它由许多与水平方向成45°（或60°）转轴倾角的波纹薄板组成，上下两层波纹板相互垂直放置，相邻两板波纹倾斜方向相反，由此组成蜂窝状通道。波纹板表面又有不同花纹、细缝或小孔，以利于表面润湿和液体均匀分布。波纹填料可用金属丝网、金属薄板、塑料或玻璃钢等制造。由于气流通道规则、气液分布均匀，故允许气速高、压降低、效率高。

空气中约有21%气态氧和79%气态氮。在高压下，把空气分离成氧气和氮气要利用它们沸点的差异。液态氧的沸点是-183℃，液态氮的沸点是-195.8℃。为使压缩空气冷却，根据焦尔一托姆逊效应，在1.96*107/帕斯卡高压下，采用膨胀或使用涡轮冷气膨胀机绝热膨胀。低压空气分离是在接近5*105/帕斯卡的压力下，采用高效绝热膨胀涡轮机进行冷却。

分离空气装置可分三个部分：原料气处理；冷冻；精馏分离。

在第一部分，原料气用过滤器装置除尘，然后把清洁的空气用空气压缩机压缩，并在水冷却塔中冷却，之后，进入第二部分。清洁的空气不能含有水分。在此部分，用冷凝冷却器进行冷却。空气受到冷却，就液化，并被送到精馏塔里。冷凝冷却器可以用绝热膨胀涡轮机（涡轮冷却发动机）。在精馏塔里，利用氧和氮的蒸发温差，液态空气分离为氧和氮。精馏塔分几层，用隔板（塔板）开。塔的结构保证冷凝和蒸发过程的进行。在塔的下面，液态空气进行粗分离，分成40%的液态空气和99%的氮气。在上塔进行精分离，得到纯度为96%~99%的氨气和95%~99.8%的纯氧气。这种氮气用辅助冷凝器使其气化，同时气态氮气从塔里逸出，冷却到常温，并放出热量。这部分热进行蓄冷。

热分离塔使两种不同质量的成分所构成的流体在一竖直圆筒中产生对流，圆筒的轴保持在比它的壁的温度高的温度上就可以稍微把这两种成分分开。

克鲁修斯（Clusius）和狄开耳（Dickel）成功地制成了一台用来分离重同位素的热扩散塔。它是用一个直圆筒做成的。轴上有一条热絲使筒的中心和外表面保持着-600℃的温度差。较重同位素的浓度在冶的外表面上慢慢地增加，同时，对流束把较冷的气体带向下去，而较轻的气体沿着热上升。这样，在的上端把气体回收，并使它连续通过其他相似的几级装置，就能使较轻同位素浓缩。如果相对质量差显著的话，这个方法就工作得特别利。为了获得大量浓缩的铀235同位素，已建造了巨大的热扩散塔，并已顺利地在进行工作。

洗涤塔是一种新型的气体净化处理设备。它是在可浮动填料层气体净化器的基础上改进而产生的，广泛应用于工业废气净化、除尘等方面的前处理，净化效果很好。对煤气化工艺来说，煤气洗涤不可避免，无论什么煤气化技术都用到这一单元操作。由于其工作原理类似洗涤过程，故名洗涤塔。

洗涤塔与精馏塔类似，由塔体、塔板、再沸器、冷凝器组成。由于洗涤塔是进行粗分离的设备，所以塔板数量一般较少，通常不会超过十级。洗涤塔适用于含有少量粉尘的混合气体分离，各组分不会发生反应，且产物应容易液化，粉尘等杂质（也可以称之为高沸物）不易液化或凝固。当混合气从洗涤塔中部通入洗涤塔，由于塔板间存在产物组分液体，产物组分气体液化的同时蒸发部分，而杂质由于不能被液化或凝固，当通过有液体存在的塔板时将会被产物组分液体固定下来，产生洗涤作用，洗涤塔就是根据这一原理设计和制造的。

板式塔主要包括塔体、塔板、溢流堰和降液管等部件。塔板是气液接触元件;溢流堰维持塔板上一定高度的液层，以保证在塔板上气液两相有足够的接触面积;降液管作为液体从上层塔板流至下层塔板的通道。正常工作状态时，液体依靠重力作用从顶部进入后逐板向下流动，在板上形成一定厚度的液层，气体靠压差推动，从塔底向上依次穿过各塔板上的液层流向塔顶。每块塔板上保持着一定厚度的液层，气体通过塔板分散到液层中，气液两相进行相际接触传质。

板式塔的塔内设有几层筛板，气体从下而上经孔进入板上的液层，通过气体的鼓泡进行吸收。它的优点是构造简单，吸收效率高，处理风量大，可使设备小型化。在板式塔中，液相是连续相、气相是分散相，适用于以液膜阻力为主的吸收过程。板式塔不适用于负荷变动大的场合，操作时难以掌握。

分离塔通常由壳体、内件（如填料层、板式塔盘等）、支撑结构、进出口管道等部分组成。壳体主要起到支撑和保护内件的作用，内件则是实现混合物分离的关键部件。不同类型的分离塔，其内件结构和形式也有所不同，例如填料塔、板式塔、喷淋塔等。

1. 提高产品质量：通过分离塔对混合物进行分离，可以将其中的有害成分、杂质等去除，从而提高产品的质量。

2. 提高资源利用率：分离塔可以实现混合物中有用成分的回收利用，减少资源浪费，降低生产成本。

3. 保护环境：分离塔可以将废气、废水等中的有害物质分离出来，减少对环境的污染。

4. 满足生产需要：通过分离塔对原料进行预处理，可以将其转化为符合生产工艺要求的状态，满足生产的需要。

通过了解分离塔的工作原理和作用，我们可以更好地利用这一设备，提高生产效率，降低生产成本，保护环境。

JB 4710-1992规定了钢制塔式容器（以下简称塔器）的设计、制造检验与验收的要求。以下列举其中的几条。

分离塔是化工生产中的重要设备，广泛应用于石油、化肥、石化等领域。它的主要作用是将混合物中的不同成分通过物理或化学方法进行分离，以满足生产的需要。