精餾塔操作中典型問(wèn)題論述及實(shí)例解析

李小西，李治國(guó)，周廣啟（（沈陽(yáng)石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

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精餾塔操作中典型問(wèn)題論述及實(shí)例解析

李小西，李治國(guó)，周廣啟
（（沈陽(yáng)石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

摘 要：本文從理論上詳細(xì)闡述了精餾塔發(fā)生液泛、淹塔、沖塔時(shí)的現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及解決方法，并以穩(wěn)定塔為實(shí)例，展示了生產(chǎn)中出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時(shí)的參數(shù)變化及錯(cuò)誤操作。指出了解精餾塔異?，F(xiàn)象的參數(shù)變化及原因?qū)μ岣呔s塔操作的重要性。

關(guān)鍵詞：精餾塔；液泛；淹塔；沖塔

在化工裝置生產(chǎn)中，精餾塔是常見(jiàn)的、典型的分離設(shè)備，任何從事化工生產(chǎn)的人對(duì)精餾塔都不會(huì)陌生，但對(duì)精餾塔操作中常見(jiàn)的突出的問(wèn)題，如液泛、淹塔、沖塔現(xiàn)象，原因不清，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)對(duì)于塔的參數(shù)變化反應(yīng)不敏感，或解決思路不清晰，往往延遲了問(wèn)題的解決時(shí)間，影響裝置的生產(chǎn)。

本文從理論上詳細(xì)闡述了精餾塔液泛、淹塔、沖塔的產(chǎn)生原因、現(xiàn)象及解決方法，并以實(shí)例展示生產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)的參數(shù)變化及錯(cuò)誤操作。

1 綜述

1.1液泛

在精餾塔中，由于各種原因造成液相堆積超過(guò)其所處空間范圍，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(nèi)的液相堆積至上一層塔板。霧沫夾帶液泛是指塔板上開(kāi)孔空間的氣相流速達(dá)到一定速度，使得塔板上的液相伴隨著上升的氣相進(jìn)入上一層塔板。

產(chǎn)生液泛時(shí)的操作狀態(tài)稱為液泛點(diǎn)。在設(shè)計(jì)精餾塔時(shí)，必須控制維持液泛率在一定的范圍內(nèi)以保證精餾塔的穩(wěn)定運(yùn)行。液泛開(kāi)始時(shí)，塔的壓降急劇上升，效率急劇下降。隨后塔的操作遭到破壞。

1.1.1產(chǎn)生液泛的原因

a）降液管內(nèi)液體倒流回上層板由于塔板對(duì)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(nèi)泡沫液高度所相當(dāng)?shù)撵o壓頭能夠克服這一壓力差時(shí)，液體才能往下流。當(dāng)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(nèi)的液面隨之升高。若氣體流量加大到使得降液管內(nèi)的液體升高到堰頂，管內(nèi)的液體便不僅不能往下流，反而開(kāi)始倒流回上層板，板上便開(kāi)始積液；加以操作時(shí)不斷有液體從塔外送入，最后會(huì)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(guò)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(huì)使降液管內(nèi)液面升高，從而導(dǎo)致液泛。b）過(guò)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，正常情況下，增加得并不明顯。在一定液體流量之下，若氣體流量增加到一定程度，液層的加厚便顯著起來(lái)（板上液體量增多，氣泡加多、加大）。氣流通過(guò)加厚的液層所帶出的液沫又進(jìn)一步加多。這種過(guò)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(xù)地有增無(wú)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。

1.1.2液泛現(xiàn)象

a）塔底與塔頂?shù)膲翰钤黾?；b）塔底與塔頂?shù)臏夭顪p??；c）塔頂回流罐的液位降低；d）塔底的產(chǎn)品產(chǎn)量減少；e）塔頂和塔底的產(chǎn)品質(zhì)量均不合格。

1.1.3處理方法

a）整改降液板底隙；b）降低上升蒸汽量；c）減少進(jìn)料量；d）降低蒸汽量、回流量。

以上兩種促成液泛的原因中，比較常見(jiàn)的是過(guò)量液沫夾帶。

1.2淹塔

在精餾過(guò)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，使氣、液兩相的傳質(zhì)傳熱過(guò)程不能正常進(jìn)行，這就叫淹塔。

1.2.1淹塔現(xiàn)象

a）塔頂溫度下降；b）回流罐液面下降；c）塔底液面和壓力增高。

1.2.2淹塔原因

a）沉降管堵死?；亓饕簾o(wú)法下流。開(kāi)工時(shí)鐵屑、焊渣等雜物，正常生產(chǎn)中設(shè)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。 b）液體量太大，使降液管超負(fù)荷。

1.2.3處理方法

a）適當(dāng)降低進(jìn)料量和回流量。 b）如設(shè)備故障，則停工處理。

1.3沖塔

精餾塔正常操作中，氣液相負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)氣液相負(fù)荷都過(guò)大時(shí)，氣體通過(guò)塔板壓降增大，會(huì)使降液管中液面高度增加；液相負(fù)荷增加時(shí)，出口堰上液面高度增加。當(dāng)液體充滿整個(gè)降液管時(shí)，上下塔板連成一片，分餾完全被破壞，即出現(xiàn)沖塔。

1.3.1沖塔原因

形成塔內(nèi)氣液相負(fù)荷過(guò)大的因素都可引起沖塔，如原油的處理量、原料性質(zhì)過(guò)輕、原油進(jìn)塔含水量、塔底吹汽量、進(jìn)料溫度過(guò)高、回流中斷或分布不均等。

1.3.2沖塔現(xiàn)象

發(fā)生沖塔時(shí)，因塔內(nèi)分餾效果變壞，破壞正常的傳質(zhì)傳熱，致使塔頂溫度、壓力、側(cè)線餾出口溫度、回流溫度均上升，塔低液位突然下降，餾出油顏色變黑。

1.3.3處理方法

處理原則是降低汽液負(fù)荷，即降低回流量和塔底加熱蒸汽量，如因處理量過(guò)大，可降低進(jìn)料量。必要時(shí)可中斷進(jìn)料、關(guān)閉塔底加熱蒸汽，待各層塔盤溫度回落到正常值以下后，再重新加熱、進(jìn)料。

2 穩(wěn)定塔操作實(shí)例解析

2.1參數(shù)比較

如下圖所示（進(jìn)料組成及進(jìn)料量不變）：

由上圖數(shù)據(jù)可見(jiàn)，在穩(wěn)定塔發(fā)生液泛時(shí)現(xiàn)象：a）靈敏板（3層塔盤）溫度降低了4.6℃；b）靈敏板以上21層塔盤溫度升高了3.1℃；c）塔上第30層塔盤溫度升高了1.3℃；d）塔頂與塔底溫差增加了3.8kpa；e）回流量增加了600kg/h；f）塔底加熱蒸汽量增加了367kg/h。

2.2數(shù)據(jù)分析

由穩(wěn)定塔參數(shù)變化情況可見(jiàn)：a）塔的分離效果已經(jīng)變差，塔底產(chǎn)品純度降低，導(dǎo)致加大蒸汽量的情況下靈敏板溫度依然低于正常生產(chǎn)時(shí)的指標(biāo)；b）塔頂壓力不變的情況下，加大回流量，回流下塔盤溫度依然高于正常指標(biāo)值，說(shuō)明塔頂產(chǎn)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(shuō)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(xiàn)了嚴(yán)重的液泛現(xiàn)象。若為沖塔則塔底液位將會(huì)迅速降低，這是沖塔與液泛的明顯區(qū)別。

2.3原因分析

對(duì)于已經(jīng)設(shè)計(jì)好并正常運(yùn)行后的精餾塔來(lái)說(shuō)，在原料組成變化不大的情況下，在產(chǎn)生沖塔或液泛現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)主要從操作上進(jìn)行分析。從上圖穩(wěn)定塔液泛時(shí)的對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，穩(wěn)定塔回流量與塔底加熱蒸汽量均高于正常值，這是導(dǎo)致出現(xiàn)液泛的最常見(jiàn)操作。操作人員經(jīng)驗(yàn)不豐富，對(duì)精餾塔操作理解不深，當(dāng)靈敏板溫度低時(shí)，加大塔底加熱蒸汽量，當(dāng)塔頂溫度高時(shí)又加大回流量，如此反復(fù)，導(dǎo)致加熱蒸汽量及回流量均過(guò)大，氣液相負(fù)荷均大幅超過(guò)塔的設(shè)計(jì)負(fù)荷，導(dǎo)致出現(xiàn)液泛，塔內(nèi)氣液平衡受到破壞。

本次穩(wěn)定塔出現(xiàn)液泛現(xiàn)象后，重新調(diào)整回流量及塔底蒸汽量，但經(jīng)過(guò)16個(gè)小時(shí)穩(wěn)定塔依然未達(dá)到正常的平衡狀態(tài)。最后采取關(guān)閉加熱蒸汽、停止進(jìn)料、降低溫度的措施，重新投入運(yùn)行方調(diào)整正常。

3 結(jié)論

對(duì)于精餾塔操作，必須按照正常生產(chǎn)操作的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制，在某一參數(shù)值出現(xiàn)異常時(shí)，必須先進(jìn)行分析，以做出正確的判斷，如果待多個(gè)參數(shù)出現(xiàn)異常或直到產(chǎn)品不合格時(shí)才開(kāi)始分析，往往會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間，以至于影響生產(chǎn)。無(wú)論時(shí)沖塔、淹塔，還是液泛，對(duì)于已正常運(yùn)行過(guò)的精餾塔而言，一般均是由于錯(cuò)誤的操作所致。因此，對(duì)于化工操作而言，理解精餾塔的操作原理，了解精餾塔出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)的參數(shù)變化，以提高處理異常情況的能力是至關(guān)重要的。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 唐繼國(guó).操作型精餾塔影響因素的分析［J］.青島化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（3）：23-25.

［2］ 吳昌祥.板式精餾塔的操作［J］.化學(xué)工程師學(xué)報(bào)，2014（6）：51-54.

［3］ 閆科林.MTBE裝置反應(yīng)精餾塔工藝操作條件的探討及優(yōu)化［J］.齊魯石油化工，2013（4）：66-71.

［4］ 沈國(guó)良，韋士平，陳金毅，等.酯交換反應(yīng)精餾塔操作條件的統(tǒng)計(jì)調(diào)優(yōu)［J］.合成纖維工業(yè)，2014（1）63-68.

［5］ 周憲田.板式塔降液管扼流現(xiàn)象的研究［J］.中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（8）：10-17.

Typical Problem Discussion and Case Analysis for Rectification Tower Operation

Li Xiaoxi， Li Zhiguo， Zhou Guangqi
（Shenyang Paraffin Wax Chemical Co.， Ltd.， Shenyang， 110142， China）

Abstract:This thesis theoretically elaborates the phenomenons and causes of rectification tower as well as solution method for flooding tower or submerging tower or washing tower .And furtherly with stabilizing tower as an example shows the parameters variations and error operations of the practical production when flooding tower. In the same time points out to understand the changes of the parameters and the reasons of the abnormal phenomena in rectification tower is quite important for enhancing rectification tower operation.

Key words:rectification tower； flooding； submerging； washing

作者簡(jiǎn)介：李小西，男，遼寧沈陽(yáng)人，本科，漢族，副高職稱；研究方向：化工機(jī)械。