精馏操作中常见的液泛、淹塔、冲塔现象

精馏操作中常见的液泛、淹塔、冲塔现象精馏操作中常见的液泛、淹塔、冲塔现象 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。 第一种液泛现象第一种液泛现象 ⑴什么是液泛呢？⑴什么是液泛呢？ 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。 降液管液泛降液管液泛 是指降液管内的液相堆积至上一层塔板。 雾雾沫夹沫夹 带液带液 泛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。 ⑵是什么原因导致液泛现象的产生？⑵是什么原因导致液泛现象的产生？ Ⅰ降液管内液体倒流回上层板Ⅰ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。 Ⅱ过量液沫夹带到上层板Ⅱ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。 以上两种促成液泛的原因中，比较常见的是过量液沫 夹带。 ⑶液泛现象分几种？⑶液泛现象分几种？ ✦塔底与塔顶的压差增加； ✦塔底与塔顶的温差减小； ✦塔顶回流罐的液位降低； ✦塔底的产品产量减少； ✦塔顶和塔底的产品质量均不合格。 ⑷用什么方法进行处理？⑷用什么方法进行处理？ ✦整改降液板底隙； ✦降低上升蒸汽量； ✦减少进料量； ✦降低蒸汽量、回流量。 第二种常见的突出问题是淹塔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。 ⑴淹塔的现象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。 ⑵导致淹塔发生的原因有以下几种：⑵导致淹塔发生的原因有以下几种： ✦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。 ✦液体量太大，使降液管超负荷。 ⑶处理方法有这两项⑶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。 第三种常见问题是冲塔第三种常见问题是冲塔 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。 ⑴⑴冲塔冲塔 的原的原 因是因是 ：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。 ⑵现象⑵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。 ⑶⑶处理处理 的原的原 则则是降低汽液负荷，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。 操作实例操作实例 ⑴⑴ 参数比较参数比较 ：进料组成及进料量不变，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 。 ⑵数据分析⑵数据分析 ：由稳定塔参数变化情况可见 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； ✦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； ✦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。 ⑶什么原因造成的呢？ 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。 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。