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、沖塔現(xiàn)象,原因都不是很清楚,出現(xiàn)問題時對于塔的參數(shù)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(xiàn)問題時的參數(shù)變化和錯誤操作!
在精餾塔中,由于各種原因造成液相堆積超過其所處空間范圍,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(tài)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范圍內以保證精餾塔的穩(wěn)定運行。液泛開始時,塔的壓降急劇上升,效率急劇下降。隨后塔的操作遭到破壞。由于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?shù)撵o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,降液管內的液面隨之升高。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,最后會使全塔充滿液體。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,都會使降液管內液面升高,從而導致液泛。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(xù)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。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。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(xiàn)象是:塔頂溫度下降;回流罐液面下降;塔底液面和壓力增高。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。? 處理方法有這兩項:1、適當降低進料量和回流量。2、如設備故障,則停工處理。精餾塔正常操作中,氣液相負荷相對穩(wěn)定。當氣液相負荷都過大時,氣體通過塔板壓降增大,會使降液管中液面高度增加;液相負荷增加時,出口堰上液面高度增加。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(xiàn)沖塔。? 沖塔的原因是:凡是形成塔內氣液相負荷過大的因素都可引起沖塔,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、回流中斷或分布不均等。? 現(xiàn)象:發(fā)生沖塔時,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、回流溫度均上升,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,即降低回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后,再重新加熱、進料。a)塔的分離效果已經(jīng)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于正常生產時的指標;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??刂?,可判斷塔出現(xiàn)了嚴重的液泛現(xiàn)象。若為沖塔則塔底液位將會迅速降低,這是沖塔與液泛的明顯區(qū)別。對于已經(jīng)設計好并正常運行后的精餾塔來說,在原料組成變化不大的情況下,在產生沖塔或液泛現(xiàn)象時,應主要從操作上進行分析。從上圖穩(wěn)定塔液泛時的對比數(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,這是導致出現(xiàn)液泛的最常見操作。操作人員經(jīng)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,如此反復,導致加熱蒸汽量及回流量均過大,氣液相負荷均大幅超過塔的設計負荷,導致出現(xiàn)液泛,塔內氣液平衡受到破壞。這個穩(wěn)定塔出現(xiàn)液泛現(xiàn)象后,重新調整回流量及塔底蒸汽量,但經(jīng)過16個小時穩(wěn)定塔依然未達到正常的平衡狀態(tài)。最后采取關閉加熱蒸汽、停止進料、降低溫度的措施,重新投入運行方調整正常。