搜索

精馏 | 精馏操作中常见的液泛、淹塔及冲塔

[复制链接]
学社贴贴学历认证 发表于 2019-9-5 18:23 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
在化工装置生产中,精馏塔是最常见的、典型的分离设备,任何从事化工生产的人对精馏塔都不会陌生,但对精馏塔操作中常见的突出问题,比如:液泛、淹塔、冲塔现象,原因并不是很清楚,出现问题时对于塔的参数变化反应也不敏感,这样往往延迟了问题的解决,影响装置生产。
9 M: b$ L- \" u$ v; [: H( Z: r" ]7 x9 e2tech.cn
今天,就上面提出的几个问题做个详细分析,另外举出实例来展示生产中出现问题时的参数变化和错误操作!  q* h' b- q) i0 n" o2tech.cn

% j1 E+ G- y5 v# y+ k9 T  V1 F
+ [) n7 W% q, [# \+ }" P6 l: p' E首先来看我们最熟悉的液泛现象
2 e( t* R* q, r6 k$ v/ S
6 T" x. E6 {! g8 D* n+ z⑴什么是液泛呢?
2 k/ N4 @4 K! U3 l9 X7 [+ F  V
& V8 H7 U7 R$ z, B在精馏塔中,由于各种原因造成液相堆积超过其所处空间范围,称为液泛。液泛可分为降液管液泛、雾沫夹带液泛等。
- g* [8 \$ c% A7 H* u9 g6 i& d! T$ \# x$ g2tech.cn
降液管液泛是指降液管内的液相堆积至上一层塔板。雾沫夹带液泛是指塔板上开孔空间的气相流速达到一定速度,使得塔板上的液相伴随着上升的气相进入上一层塔板。1 s, G* J" E" b9 E: p* c, P2tech.cn

  G. I: h4 @$ k6 b产生液泛时的操作状态称为液泛点。在设计精馏塔时,必须控制维持液泛率在一定的范围内以保证精馏塔的稳定运行。液泛开始时,塔的压降急剧上升,效率急剧下降。随后塔的操作遭到破坏。
) T$ n6 }" _0 J' J3 }% T& a2 \; R/ v3 n5 S( I7 m' |' u1 {: f2tech.cn
⑵是什么原因导致液泛现象的产生?5 J3 }4 `' C) v* O$ o2tech.cn

4 q( y& P4 C/ [7 E8 O+ d6 k' A8 U# bⅠ降液管内液体倒流回上层板& D0 o! V/ q/ O8 ]# M! c  I: @" T2tech.cn

2 y9 N" c9 T# Y+ ~由于塔板对上升的气流有阻力,下层板上方的压力比上层板上方的压力大,降液管内泡沫液高度所相当的静压头能够克服这一压力差时,液体才能往下流。+ j6 ^" i9 I3 u8 q6 ~; Z/ O- q8 Z2tech.cn
$ t( }0 }# X+ [3 m1 ~( e4 _2tech.cn
当液体流量不变而气体流量加大,下层板与上层板间的压力差亦随着增加,降液管内的液面随之升高。
. n; V, A, l: M3 v; R
: H4 x. N/ U; |! A& a: a: \% o若气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶,管内的液体不仅不能往下流,反而开始倒流回上层板,板上便开始积液;加以操作时不断有液体从塔外送入,最后会使全塔充满液体。就形成了液泛。
, u+ L$ ^; P3 e3 ]9 v; Q. ]( J( l" j/ H. C; O2tech.cn
若气体流量一定而液体流量加大,液体通过降液管的阻力增加,以及板上液层加厚,使板上下的压力差加大,都会使降液管内液面升高,从而导致液泛。8 x( E" a, l( p" z& V2tech.cn
6 J# I6 f( `% b7 j2tech.cn
Ⅱ过量液沫夹带到上层板
1 H5 ?! d. a6 s! S  {: e. V0 p+ O8 @: [/ ?3 _9 s2tech.cn
气流夹带到上一层板的液沫,可使板上液层加厚,正常增加到一定程度,液层的加厚明显(板上液体量增多,气泡加多、加大)。气流通过加厚的液层所带出的液沫又进一步加多。这种过量液沫夹带使泡沫层顶与上一层板底的距离缩小,液沫夹带持续地有增无减,大液滴易直接喷射到上一层板,泡沫也可冒到上一层板,终至全塔被液体充满。
4 I" ^. B( D$ v7 T6 B7 f& A
' h. \2 p! U8 c6 z( z1 P% Q6 ~以上两种促成液泛的原因中,比较常见的是过量液沫夹带。
9 }: k; F0 [9 H. G" F. s% l$ }1 ~. E; @0 C1 L2tech.cn
⑶液泛现象分几种?
1 t0 ]3 C: m* W; L2 w  X! y9 B4 `: _. o$ s5 w" R1 c, c% l2tech.cn
✦塔底与塔顶的压差增加;" s. G$ N% Q: [2 x6 O" ~" M( f2tech.cn
8 t! G, x5 i. ^, U$ x2tech.cn
✦塔底与塔顶的温差减小;! ]. P; j2 ?! v; T# }) q2tech.cn
, V; q$ {- ^# {, n( K9 E% J! f$ }2tech.cn
✦塔顶回流罐的液位降低;
: `, O: s. h5 p5 D/ ]5 Z' \: v' o) h; E) E; ]4 N7 Y2tech.cn
✦塔底的产品产量减少;
% K( \- t% t0 Y! M, g
5 m/ F: G9 C/ |* J' [& d✦塔顶和塔底的产品质量均不合格。
; B  @4 o' N3 }2 `! m
# x/ H! ?; J7 _; w; Q8 z⑷用什么方法进行处理?
8 @2 I  ?; n7 l& ]3 P8 P8 v
: k+ F4 y0 k$ t7 N- L✦整改降液板底隙;
8 W! m% j  e0 [# t
# X& p6 P# F6 @$ L7 m✦降低上升蒸汽量;
- Q6 A: O" t# n7 X! d# E5 Q6 {( [- u5 _. N  `3 S2tech.cn
✦减少进料量;" R: q4 x4 g5 ~  R5 x4 W+ H2tech.cn

4 g6 Q0 O; x: \✦降低蒸汽量、回流量。
5 Y4 ?+ x; ]6 r6 r) b- N9 Z4 R. U" Z
5 K, z; a0 X2 r" Q6 n& y$ @/ g, a. Q2tech.cn
第二种常见的突出问题是淹塔
6 I- t, b/ O# J+ Z" U; V5 I% k; X% w$ {3 E' D; n, ^2tech.cn
在精馏过程中,自某块塔板往上液体逐渐积累,以至充满部分塔段,使上升气体受阻,使气、液两相的传质传热过程不能正常进行,这就叫淹塔。& F1 W% `1 Y4 a, V1 U2tech.cn
( w& U: C0 y; t' s, I2tech.cn
⑴淹塔的现象是:塔顶温度下降;回流罐液面下降;塔底液面和压力增高。
( Z: x# b" ^- E% n
! d$ t- C# z# e1 t, C/ V⑵导致淹塔发生的原因有以下几种:/ i. ?  b8 R; @. a/ g8 }2 {2tech.cn
5 {- _  G% U6 K. W2tech.cn
✦沉降管堵死,回流液无法下流。开工时铁屑、焊渣等杂物,正常生产中设备腐蚀物的沉积,或者液体中的固体析出,溶液的自聚物,都易引起降液管堵塞。4 @. t/ e3 i- t8 H5 K2tech.cn
7 ]- _5 |: a$ m9 }) P# ]- K2tech.cn
✦液体量太大,使降液管超负荷。" X1 M1 I- K* l- h3 x2tech.cn

8 ]7 o* h$ j  W( S$ N+ P6 Y⑶处理方法有这两项:适当降低进料量和回流量。如设备故障,则停工处理。5 h* g9 y! }% ~7 h6 \# c: a2tech.cn
/ q& |; q9 W, Y  i$ `4 j2tech.cn

4 ^( L+ ?7 e4 O9 @- M最后一种常见问题是冲塔; h: r( F) v0 L& [+ a3 Z9 ?2tech.cn

  e$ D- _1 r& W8 S7 y: Y2 l精馏塔正常操作中,气液相负荷相对稳定。当气液相负荷都过大时,气体通过塔板压降增大,会使降液管中液面高度增加;液相负荷增加时,出口堰上液面高度增加。当液体充满整个降液管时,上下塔板连成一片,分馏完全被破坏,就会出现冲塔。
  w& `9 @$ ^+ O  I
- ]6 @! N: ~! g  c: B( u⑴冲塔的原因是:凡是形成塔内气液相负荷过大的因素都可引起冲塔,如原油的处理量、原料性质过轻、原油进塔含水量、塔底吹汽量、进料温度过高、回流中断或分布不均等。7 k) y& {& d& ]2tech.cn

6 x3 H; |" Z+ B$ z; L/ C⑵现象:发生冲塔时,因塔内分馏效果变坏,破坏正常的传质传热,致使塔顶温度、压力、侧线馏出口温度、回流温度均上升,塔低液位突然下降,馏出油颜色变黑。$ {/ y' e5 I( Y5 ?# ~& a& T8 L2tech.cn
' S! i, v* t/ o( D5 \( p& S2 n2tech.cn
⑶处理的原则是降低汽液负荷,即降低回流量和塔底加热蒸汽量,如果因为处理量过大,可降低进料量。必要时可中断进料、关闭塔底加热蒸汽,待各层塔盘温度回落到正常值以下后,再重新加热、进料。6 R9 F5 g/ `% }7 P2tech.cn
4 i! f7 B4 I* }9 m! c2tech.cn

" H5 J" o. |! }1 p* }( b; s下面附上操作实例
7 X7 b# E& h5 j3 Y; f, O7 z
9 [5 p2 f1 Y4 r" D⑴参数比较:如下图所示(进料组成及进料量不变)5 N: c' e! P+ Z9 U* J# h2tech.cn
4 Q# ?" t' R& p0 d; X2tech.cn
环境学社1.jpg
  [+ O5 h) L2 p, w+ i
7 F( f2 |7 ?2 r8 ?) L正常状态& T  b8 H+ Q$ k- `; T% P6 [2tech.cn
( ~9 o  U1 v; u* T2tech.cn
环境学社2.jpg 6 O7 |5 p. a3 I5 E2tech.cn
( m/ L! {$ q- d) a3 y2tech.cn
液泛时的状态
( n% C  I( b* q! s; z. s& U+ u5 Y2tech.cn
由上图数据可见,在稳定塔发生液泛时现象:a)灵敏板(3层塔盘)温度降低了4.6℃;b)灵敏板以上21层塔盘温度升高了3.1℃;c)塔上第30层塔盘温度升高了1.3℃;d)塔顶与塔底温差增加了3.8kpa;e)回流量增加了600kg/h;f)塔底加热蒸汽量增加了367kg/h。
, S8 z  F/ z# Y. Z/ C0 E& J( |$ y% b$ I# q2tech.cn
⑵数据分析:由稳定塔参数变化情况可见
( k3 `4 @$ Q7 X( d3 a( A% z
& a3 b' u5 X' |. O+ V✦塔的分离效果已经变差,塔底产品纯度降低,导致加大蒸汽量的情况下灵敏板温度依然低于正常生产时的指标;5 \, E4 m" O, ^0 b$ F% X2tech.cn
" R, K) t# |! E0 W1 j; x5 L; G2tech.cn
✦塔顶压力不变的情况下,加大回流量,回流下塔盘温度依然高于正常指标值,说明塔顶产品纯度降低,分离效果变差;3 i; j% `$ R% ~8 g2tech.cn

8 z. l# ~, ?1 R( o% Y6 P✦灵敏板(第3层塔盘)与第21层塔盘温差明显变小,说明下层塔盘轻组分增加,上层塔盘重组分增加,而塔底液位尚可正常控制,可判断塔出现了严重的液泛现象。若为冲塔则塔底液位将会迅速降低,这是冲塔与液泛的明显区别。$ ?, L, G' a- W- ~, R4 J2tech.cn

: d' h; q# g+ \' v" n$ [3 Y! c4 R: h⑶什么原因造成的呢?
5 v( d8 k; U& w5 j* X/ b- u5 G: g4 [3 G# `6 M2tech.cn
对于已经设计好并正常运行的精馏塔来说,在原料组成变化不大的情况下,在产生冲塔或液泛现象时,应主要从操作上进行分析。: L4 m8 I: H/ ^# _/ ^2tech.cn
  `7 q) [$ Y/ g' H0 y  H/ y2tech.cn
从上图稳定塔液泛时的对比数据可以看出,稳定塔回流量与塔底加热蒸汽量均高于正常值,这是导致出现液泛的最常见操作。
1 x; U( u6 V. Q8 [! B$ a1 M5 M1 H2 f# t" F( @% n0 k* j5 U2tech.cn
操作人员经验不丰富,对精馏塔操作理解不深,当灵敏板温度低时,加大塔底加热蒸汽量,当塔顶温度高时又加大回流量,如此反复,导致加热蒸汽量及回流量均过大,气液相负荷均大幅超过塔的设计负荷,导致出现液泛,塔内气液平衡受到破坏。
3 |, t) v2 c- @/ E* n3 F2 J
  a. H$ f) E; ]这个稳定塔出现液泛现象后,重新调整回流量及塔底蒸汽量,但经过16个小时稳定塔依然未达到正常的平衡状态。最后采取关闭加热蒸汽、停止进料、降低温度的措施,重新投入运行方调整正常。
# a2 b6 M  y7 q$ P5 Z% @; Y5 u' ]' ?! @7 v3 E2tech.cn

© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保学社[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。

您需要登录后才可以回帖 马上登录 | 中文注册

本版积分规则

技术话题

关于我们
关于我们
友情链接
联系我们
帮助中心
网友中心
购买须知
支付方式
服务支持
资源下载
售后服务
定制流程
关注我们
官方微博
官方空间
官方微信
快速回复返回顶部 返回列表