蒸留塔
棚段塔は塔内に水平な棚板(トレイ)をいくつも設置して区切ったタイプの精留塔である。この区切られた蒸留塔内のそれぞれの空間を段という。各段においては気液の平衡が成立しており、より揮発性の高い成分に富むことになった気相は上の段に送られ、より揮発性の低い成分に富むことになった液相は下の段への流れ落ち、そこでまた気液の平衡が成立する。このようにして塔の上部の段ほど揮発性の高い成分に富み、下部の段ほど揮発性の低い成分に富むことになり、分離性能を向上させることができる。棚段塔は用いている棚板の形式によってさらに細かく分類される。気相が上部へ移動するための細かい穴を多数設けた棚板(シーブトレイ)を用いた多孔板塔や、その穴の部分にキャップを付けて気相が液相を通過するときに泡立たせることで気液接触面積をさらに増やす棚板(バブルキャップトレイ)を用いた泡鐘塔(ほうしょうとう)などがある。棚段塔は安定に運転できる操作範囲が広い、処理能力が大きいというメリットがある反面、塔内の構造が複雑で装置コストが大きい、圧力損失が大きく高真空の蒸留に不向きといったデメリットがある。
棚段塔の構造は以下を考慮して決定される。 気相/液相それぞれの流量は蒸留塔の運転計画によって操作範囲が設定されるのでその全域についての性能を確認する。
最大気相流量: 上昇する気相の要求流れが大きくなると塔の径(厳密には塔面積からダウンカマー面積を差し引いた面積)も大きくなる。ただし、棚板(トレイ)間隔を大きくすること等で多少は抑制できる。
最小気相流量: 上昇する気相の要求流れが小さくなると棚板(トレイ)の開孔部から液漏れが起こり十分な気液接触が行われなくなってしまう。