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精馏塔异常现象和错误操作

发布时间:2018-05-16 12:02:00 点击:    

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,原因都不是很清楚,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时间,影响装置生产。


今天,就上面提出的几个问题原因做个详细分析,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!


首先来看我们最熟悉的液泛现象



 什么是液泛呢?


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。


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。


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。


 是什么原因导致液泛现象的产生?


1、降液管内液体倒流回上层板


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。


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。


若气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶,管内的液体便不仅不能往下流,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。


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。


2、过量液沫夹带到上层板


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,液层的加厚便显着起来(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。


  液泛现象分几种?


1、塔底与塔顶的压差增加;


2、塔底与塔顶的温差减小;


3、塔顶回流罐的液位降低;


4、塔底的产品产量减少;


5、塔顶和塔底的产品质量均不合格。


  用什么方法进行处理?


1、整改降液板底隙;


2、降低上升蒸汽量;


3、减少进料量;


4、降低蒸汽量、回流量。


注意:以上两种促成液泛的原因中,比较常见的是过量液沫夹带。


第二种常见的突出问题是淹塔



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。


  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。


  导致淹塔发生的原因有以下几种:


1、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。


2、液体量太大,使降液管超负荷。


  处理方法有这两项:1、适当降低进料量和回流量。 2、如设备故障,则停工处理。


最后一种常见问题是冲塔



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。


  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。


  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。


  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。


下面附上操作实例


  参数比较


如下图所示(进料组成及进料量不变):

精馏塔,蒸馏塔

精馏塔,蒸馏塔


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。


  数据分析


由稳定塔参数变化情况可见:


a)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;


b)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;


c)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。


  什么原因造成的呢?


对于已经设计好并正常运行后的精馏塔来说,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。


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。


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。


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。


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