常見的精餾塔異常現象和錯誤操作!附原因詳細分析

在化工裝置生產中,精餾塔是最常見的、典型的分離設備,任何從事化工生產的人對精餾塔都不會陌生,但對精餾塔操作中常見的突出問題,比如:

液泛、淹塔、衝塔現象,原因都不是很清楚,出現問題時對於塔的參數變化反應也不敏感,這樣往往延遲了問題的解決時間,影響裝置生產。今天,就上面提出的幾個問題原因做個詳細分析,另外舉出實例來展示生產中出現問題時的參數變化和錯誤操作!

❗ 首先來看我們最熟悉的液泛現象


常見的精餾塔異常現象和錯誤操作!附原因詳細分析


► 什麼是液泛呢?


在精餾塔中,由於各種原因造成液相堆積超過其所處空間範圍,稱為液泛。液泛可分為降液管液泛、霧沫夾帶液泛等。


降液管液泛是指降液管內的液相堆積至上一層塔板。霧沫夾帶液泛是指塔板上開孔空間的氣相流速達到一定速度,使得塔板上的液相伴隨著上升的氣相進入上一層塔板。


產生液泛時的操作狀態稱為液泛點。在設計精餾塔時,必須控制維持液泛率在一定的範圍內以保證精餾塔的穩定運行。液泛開始時,塔的壓降急劇上升,效率急劇下降。隨後塔的操作遭到破壞。


► 是什麼原因導致液泛現象的產生?


1、液管內液體倒流回上層板


由於塔板對上升的氣流有阻力,下層板上方的壓力比上層板上方的壓力大,降液管內泡沫液高度所相當的靜壓頭能夠克服這一壓力差時,液體才能往下流。


當液體流量不變而氣體流量加大,下層板與上層板間的壓力差亦隨著增加,降液管內的液麵隨之升高。


若氣體流量加大到使得降液管內的液體升高到堰頂,管內的液體便不僅不能往下流,反而開始倒流回上層板,板上便開始積液;加以操作時不斷有液體從塔外送入,最後會使全塔充滿液體。就形成了液泛。


若氣體流量一定而液體流量加大,液體通過降液管的阻力增加,以及板上液層加厚,使板上下的壓力差加大,都會使降液管內液麵升高,從而導致液泛。


2、過量液沫夾帶到上層板


氣流夾帶到上一層板的液沫,可使板上液層加厚,正常增加到一定程度,液層的加厚便顯著起來(板上液體量增多,氣泡加多、加大)。氣流通過加厚的液層所帶出的液沫又進一步加多。這種過量液沫夾帶使泡沫層頂與上一層板底的距離縮小,液沫夾帶持續地有增無減,大液滴易直接噴射到上一層板,泡沫也可冒到上一層板,終至全塔被液體充滿。


► 液泛現象分幾種?


1、塔底與塔頂的壓差增加;


2、塔底與塔頂的溫差減小;


3、塔頂回流罐的液位降低;


4、塔底的產品產量減少;


5、塔頂和塔底的產品質量均不合格。


► 用什麼方法進行處理?


1、整改降液板底隙;


2、降低上升蒸汽量;


3、減少進料量;


4、降低蒸汽量、迴流量。


注意:以上兩種促成液泛的原因中,比較常見的是過量液沫夾帶。


❗ 第二種常見的突出問題是淹塔

常見的精餾塔異常現象和錯誤操作!附原因詳細分析


在精餾過程中,自某塊塔板往上液體逐漸積累,以至充滿部分塔段,使上升氣體受阻,氣、液兩相的傳質傳熱過程不能正常進行,這就叫淹塔。


► 淹塔的現象是:塔頂溫度下降;迴流罐液麵下降;塔底液麵和壓力增高。


► 導致淹塔發生的原因有以下幾種:


1、沉降管堵死,迴流液無法下流。


開工時鐵屑、焊渣等雜物,正常生產中設備腐蝕物的沉積,或者液體中的固體析出,溶液的自聚物,都易引起降液管堵塞。


2、液體量太大,使降液管超負荷。


► 處理方法有這兩項:1、適當降低進料量和迴流量。2、如設備故障,則停工處理。


❗最後一種常見問題是衝塔

常見的精餾塔異常現象和錯誤操作!附原因詳細分析


精餾塔正常操作中,氣液相負荷相對穩定。當氣液相負荷都過大時,氣體通過塔板壓降增大,會使降液管中液麵高度增加;液相負荷增加時,出口堰上液麵高度增加。當液體充滿整個降液管時,上下塔板連成一片,分餾完全被破壞,就會出現衝塔。


► 衝塔的原因是:凡是形成塔內氣液相負荷過大的因素都可引起衝塔,如原油的處理量、原料性質過輕、原油進塔含水量、塔底吹汽量、進料溫度過高、迴流中斷或分佈不均等。


► 現象:發生衝塔時,因塔內分餾效果變壞,破壞正常的傳質傳熱,致使塔頂溫度、壓力、側線餾出口溫度、迴流溫度均上升,塔低液位突然下降,餾出油顏色變黑。


► 處理的原則是降低汽液負荷,即降低迴流量和塔底加熱蒸汽量,如果因為處理量過大,可降低進料量。必要時可中斷進料、關閉塔底加熱蒸汽,待各層塔盤溫度回落到正常值以下後,再重新加熱、進料。


► 數據分析


由穩定塔參數變化情況可見:


a)塔的分離效果已經變差,塔底產品純度降低,導致加大蒸汽量的情況下靈敏板溫度依然低於正常生產時的指標;


b)塔頂壓力不變的情況下,加大回流量,迴流下塔盤溫度依然高於正常指標值,說明塔頂產品純度降低,分離效果變差;


c)靈敏板(第3層塔盤)與第21層塔盤溫差明顯變小,說明下層塔盤輕組分增加,上層塔盤重組分增加,而塔底液位尚可正常控制,可判斷塔出現了嚴重的液泛現象。若為衝塔則塔底液位將會迅速降低,這是衝塔與液泛的明顯區別。


► 什麼原因造成的呢?


對於已經設計好並正常運行後的精餾塔來說,在原料組成變化不大的情況下,在產生衝塔或液泛現象時,應主要從操作上進行分析。


從上圖穩定塔液泛時的對比數據可以看出,穩定塔迴流量與塔底加熱蒸汽量均高於正常值,這是導致出現液泛的最常見操作。


操作人員經驗不豐富,對精餾塔操作理解不深,當靈敏板溫度低時,加大塔底加熱蒸汽量,當塔頂溫度高時又加大回流量,如此反覆,導致加熱蒸汽量及迴流量均過大,氣液相負荷均大幅超過塔的設計負荷,導致出現液泛,塔內氣液平衡受到破壞。


這個穩定塔出現液泛現象後,重新調整迴流量及塔底蒸汽量,但經過16個小時穩定塔依然未達到正常的平衡狀態。最後採取關閉加熱蒸汽、停止進料、降低溫度的措施,重新投入運行方調整正常。


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