精餾塔控制及異常處理培訓PPT課件資料

1、精餾塔控制及異常處理培訓技術管理部2目的 塔設備是能夠?qū)崿F(xiàn)蒸餾和吸收兩種分離操作的氣液傳質(zhì)設備，廣泛地應用于化工、石油化工、石油等工業(yè)中。 下面簡要介紹板式塔和填料塔結構，日常操作要點，異常情況原因分析及處理。對于具體地工藝過程，需根據(jù)實際情況和工藝本身特點進行分析和處理。 2022/7/8中化藍天技能培訓課件3目錄 塔設備性能一 塔結構分類二 塔內(nèi)部結構三日常控制要點四 異常分析及處理五2022/7/8中化藍天技能培訓課件4一、塔設備性能 對塔設備的主要要求是能分離組成復雜的物料、生產(chǎn)要可靠、保證產(chǎn)品質(zhì)量、大型化，為了滿足工藝等要求，塔設備應具備下列性能： 1、分離效率高 達到一定分離程度所

2、需塔的高度低。 2、生產(chǎn)能力大 單位塔截面積處理量大。 3、操作穩(wěn)定、彈性大 對一定的塔器，操作時氣液流量（亦稱氣液負荷）的變化會影響分離效率。若分離效率最高時的氣液負荷作為最佳負荷點，可把分離效率比最高效率下降15%的最大負荷與最小負荷之比稱為操作彈性。工程上常用的，是液，氣負荷比L/V為某2022/7/8中化藍天技能培訓課件5一、塔設備性能一定值時，氣相與液相的操作彈性。操作彈性大的塔必然適應性強，易于穩(wěn)定操作。 4、氣體阻力小 氣體阻力小可使氣體輸送的功率消耗小。對真空精餾來說，降低塔器對氣流的阻力可減小塔頂，底間的壓差，降低塔的操作壓強，從而可降低塔底溶液泡點，降低對塔釜加熱劑的要求，

3、還可防止塔底物料的分解。 5、結構簡單、材料耗用量小，制造安裝容易 便于加工制造與維修，價格低廉，使用面廣。6、耐腐蝕和不易堵塞，開工周期長，且方便操作和檢修。2022/7/8中化藍天技能培訓課件6目錄 塔設備性能一 塔結構分類二 塔內(nèi)部結構三日?？刂埔c四 異常分析及處理五2022/7/8中化藍天技能培訓課件7 塔設備的形式很多，為了便于比較和選擇，將塔設備進行分類。分類方式有很多種：操作壓力：常壓塔、減壓塔和加壓塔；完成工藝過程：精餾塔、吸收塔、解析塔、萃取塔、反應塔和干燥塔；塔內(nèi)件結構：板式塔、填料塔。二、塔設備分類2022/7/8中化藍天技能培訓課件8二、塔設備分類 蒸餾和吸收操作可采

4、用板式塔，也可采用填料塔。一般來說，生產(chǎn)能力大的或需要采用較大塔徑時，以板式塔較為適宜。 在蒸餾和逆流吸收操作中，塔內(nèi)氣、液兩相是逆流流動，即塔內(nèi)液體依靠重力自塔頂流向塔底，而氣體則靠壓差自塔底流向塔頂。但在吸收操作中，氣、液兩相也可以是并流流動。 2022/7/8中化藍天技能培訓課件9目錄 塔設備性能一 塔結構分類二 塔內(nèi)部結構三日?？刂埔c四 異常分析及處理五2022/7/8中化藍天技能培訓課件10三、塔內(nèi)部結構1、吊柱; 2、氣體出口；3、回流管；4、集油箱；5、進料管；6、塔盤；7、保溫支持;8、防渦流板；9、出料口； 10、裙座；11、氣體入口管;12、殼體;13、人孔; 14、梯子

5、平臺;15、破沫器;16、回流液體分布管;17、液體分布器;18、填料壓圈;19、填料;20、填料支承；21、液體收集器;22、液體再分布器;23、氣體分布管。板式塔和填料塔除內(nèi)件以外，其余構件是大致相同的。 1、板式塔和填料塔 2022/7/8中化藍天技能培訓課件11 2、板式塔示意圖 板式塔是一種應用極為廣泛的氣液傳質(zhì)設備，它由一個通常呈圓柱形的殼體及其中按一定間距水平設置的若干塔板所組成。如圖所示，板式塔正常工作時，液體在重力作用下自上而下通過各層塔板后由塔底排出；氣體在壓差推動下，經(jīng)均布在塔板上的開孔由下而上穿過各層塔板后由塔頂排出，在每塊塔板上皆貯有一定的液體，氣體穿過板上液層時，兩

6、相接觸進行傳質(zhì)。三、塔內(nèi)部結構2022/7/8中化藍天技能培訓課件12三、塔內(nèi)部結構 3、板式塔塔板 2022/7/8中化藍天技能培訓課件132022/7/8中化藍天技能培訓課件13 4、填料塔示意圖 填料塔以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質(zhì)設備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。三、塔內(nèi)部結構2022/7/8中化藍天技能培訓課件14 5、填料塔內(nèi)件 三、塔內(nèi)部結構2022/7/8中化藍天技能培訓課件15 5、填料支撐及再分布 三、塔內(nèi)部結

7、構2022/7/8中化藍天技能培訓課件16三、塔內(nèi)部結構 6、填料性能評價 塔填料的作用是為了氣、液兩相提供充分的接觸面，同時增加流體的湍流程度，以利于傳質(zhì)、傳熱，并且能夠通過較大數(shù)量的流體，因此除要求填料有較高的機械強度、耐腐蝕性外，填料本身還必須具備較好的特性。 填料特性是表示填料性能、特征物理量，其數(shù)值大小反映了填料性能的優(yōu)劣，填料特性主要包括：比表面積：單位體積填料的表面積,m2/m3?？障堵剩簡挝惑w積填料的空隙體積,m3/m3。填料因子：由比表面積和空隙率組合而成，/3，1/m(工業(yè)上的意義一般不代表以干填料計算的/3，而指有液體淋灑條件下實測的相應數(shù)值即所謂的濕填料因子)。尺寸:指

8、填料外形的實際大?。ㄖ睆?、高度、厚度），mm。堆積密度：單位體積填料的質(zhì)量，kg/m3。2022/7/8中化藍天技能培訓課件17目錄 塔設備性能一 塔結構分類二 塔內(nèi)部結構三日?？刂埔c四 異常分析及處理五2022/7/8中化藍天技能培訓課件18四、日?？刂埔c 1、板上氣液接觸狀態(tài) 塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)是決定板上兩相流流體力學及傳質(zhì)和傳熱規(guī)律的重要因素。 當液體流量一定時，隨著氣速的增加，可以出現(xiàn)四種不同的接觸狀態(tài)。 2、氣液接觸狀態(tài) 泡沫接觸狀態(tài)和噴射狀態(tài)均是優(yōu)良的塔板接觸狀態(tài)。因噴射接觸狀態(tài)的氣速高于泡沫接觸狀態(tài)，故噴射接觸狀態(tài)有較大的生產(chǎn)能力，但噴射狀態(tài)液沫夾帶較多，若控制不好，會

9、破壞傳質(zhì)過程，所以多數(shù)塔均控制在泡沫接觸狀態(tài)下工作。2022/7/8中化藍天技能培訓課件19四、日常控制要點2022/7/8中化藍天技能培訓課件20四、日?？刂埔c 3、板式塔不正常操作現(xiàn)象 塔內(nèi)氣體兩相的非理想流動包括漏液、液泛和液沫夾帶等，是使塔板效率降低甚至使操作無法進行的重要因素，因此，應盡量避免這些異常操作現(xiàn)象的出現(xiàn)。 （1）漏液 在正常操作的塔板上，液體橫向流過塔板，然后經(jīng)降液管流下。當氣體通過塔板的速度較小時，氣體通過升氣孔道的動壓不足以阻止板上液體經(jīng)孔道流下時，便會出現(xiàn)漏液現(xiàn)象。漏液的發(fā)生導致氣液的兩相在塔板上的接觸時間減少，塔板效率下降，嚴重時會使塔板不能積液而無法正常操作。

10、通常，為保證塔的正常操作，漏2022/7/8中化藍天技能培訓課件21四、日?？刂埔c 液量應不大于液體流量的10%。漏液量達到10%的氣體速度稱為漏液速度，它是板式塔操作氣速的下限。 造成漏液的主要原因是氣速太小和板面上液面落差所引起的氣流分布不均勻。在塔板液體入口處，液層較厚，往往出現(xiàn)漏液，為此常在塔板液體入口處留出一條不開孔的區(qū)域，稱為安定區(qū)。 （2）液沫夾帶 上升氣流穿過塔板上液層時，必然將部分液體分散成微小液滴，氣體夾帶著這些液滴在板間的空間上升，如液滴來不及沉降分離，則將隨氣體進入上層塔板，這種現(xiàn)象稱為液沫夾帶。2022/7/8中化藍天技能培訓課件22四、日?？刂埔c 液滴的生成雖然

11、可增大氣液兩相的接觸面積，有利于傳質(zhì)和傳熱，但過量的液沫夾帶常造成液相在塔板間的返混，進而導致板效率嚴重下降。為維持正常操作，需將液沫夾帶限制在一定范圍，一般允許的液沫夾帶量為0.1kg（液）/ kg（氣）。 影響液沫夾帶量的因素很多，最主要的是空塔氣速和塔板間距?？账馑贉p小及塔板間距增大，可使液沫夾帶量減小。 （3）液泛（淹塔） 塔板正常操作時，在板上維持一定厚度的液層，以和氣體進行接觸傳質(zhì)。如果由于某種原因，導致液體 2022/7/8中化藍天技能培訓課件23四、日?？刂埔c 充滿塔板之間的空間，使塔的正常操作受到破壞，這種現(xiàn)象稱為液泛。 當塔板上液體流量很大，上升氣體的速度很高時，液體被

12、氣體夾帶到上一層塔板上的量劇增，使塔板間充滿氣液混合物，最終使整個塔內(nèi)都充滿液體，這種由于液沫夾帶量過大引起的液泛稱為夾帶液泛。 當降液管內(nèi)液體不能順利向下流動時，管內(nèi)液體必然積累，致使管內(nèi)液位增高而越過溢流堰頂部，兩板間液體相連，塔板產(chǎn)生積液，并依次上升，最終導致塔內(nèi)充滿液體，這種由于降液管內(nèi)充滿液體而引起的液泛稱為降液管液泛。 2022/7/8中化藍天技能培訓課件24四、日?？刂埔c 液泛的形成與氣液兩相的流量相關。對一定的液體流量，氣速過大會形成液泛；反之，對一定的氣體流量，液量過大也可能發(fā)生液泛。液泛時的氣速稱為泛點氣速，正常操作氣速應控制在泛點氣速之下。 影響液泛的因素除氣液流量外，

13、還與塔板的結構，特別是塔板間距等參數(shù)有關，設計中采用較大的板間距，可提高泛點氣速。 填料塔的流體力學性能主要包括填料層的持液量、填料層的壓降、液泛、填料表面的潤濕及返混等。 (1). 填料層的持液量 填料層的持液量是指在一定操作條件下，在單位體積填料層內(nèi)所積存的液體體積，以(m3液體)/(m3填料)表示。持液量可分為靜持液量H s、動持液量H o和總持液量H t。靜持液量是指當填料被充分潤濕后，停止氣液兩相進料，并經(jīng)排液至無滴液流出時存留于填料層中的液體量，其取決于填料和流體的特性，與氣液負荷無關。 2022/7/8中化藍天技能培訓課件25四、日?？刂埔c 4、填料塔性能 (2). 填料層的壓

14、降 在逆流操作的填料塔中，從塔頂噴淋下來的液體，依靠重力在填料表面成膜狀向下流動，上升氣體與下降液膜的摩擦阻力形成了填料層的壓降。填料層壓降與液體噴淋量及氣速有關，在一定的氣速下，液體噴淋量越大，壓降越大；在一定的液體噴淋量下，氣速越大，壓降也越大。2022/7/8中化藍天技能培訓課件26四、日?？刂埔c 4、填料塔性能 (3). 液泛 在泛點氣速下，持液量的增多使液相由分散相變?yōu)檫B續(xù)相，而氣相則由連續(xù)相變?yōu)榉稚⑾?，此時氣體呈氣泡形式通過液層，氣流出現(xiàn)脈動，液體被大量帶出塔頂，塔的操作極不穩(wěn)定，甚至會被破壞，此種情況稱為淹塔或液泛。影響液泛的因素很多，如填料的特性、流體的物性及操作的液氣比等。

15、填料特性的影響集中體現(xiàn)在填料因子上。填料因子F值越小，越不易發(fā)生液泛現(xiàn)象。 操作的液氣比愈大，則在一定氣速下液體噴淋量愈大，填料層的持液量增加而空隙率減小，故泛點氣速愈小。2022/7/8中化藍天技能培訓課件27四、日?？刂埔c 4、填料塔性能 (4). 液體噴淋密度和填料表面的潤濕 填料塔中氣液兩相間的傳質(zhì)主要是在填料表面流動的液膜上進行的。要形成液膜，填料表面必須被液體充分潤濕，而填料表面的潤濕狀況取決于塔內(nèi)的液體噴淋密度及填料材質(zhì)的表面潤濕性能。 液體噴淋密度是指單位塔截面積上，單位時間內(nèi)噴淋的液體體積，以U表示，單位為m3/（m2h）。為保證填料層的充分潤濕，必須保證液體噴淋密度大于某

16、一極限值，該極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。2022/7/8中化藍天技能培訓課件28四、日?？刂埔c 4、填料塔操作要點 (5)返混 在填料塔內(nèi)，氣液兩相的逆流并不呈理想的活塞流狀態(tài)，而是存在著不同程度的返混。造成返混現(xiàn)象的原因很多，如：填料層內(nèi)的氣液分布不均；氣體和液體在填料層內(nèi)的溝流；液體噴淋密度過大時所造成的氣體局部向下運動；塔內(nèi)氣液的湍流脈動使氣液微團停留時間不一致等。填料塔內(nèi)流體的返混使得傳質(zhì)平均推動力變小，傳質(zhì)效率降低。因此，按理想的活塞流設計的填料層高度，因返混的影響需適當加高，以保證預期的分離效果。2022/7/8中化藍天技能培訓課件29四、日?？刂埔c 4、填料塔操作

17、要點2022/7/8中化藍天技能培訓課件305、影響精餾操作的工藝因素（1） 塔釜溫度 在操作壓力不變的情況下，提高塔釜溫度，則使塔內(nèi)液相中的易揮發(fā)組分減少，同時并使上升蒸汽的速度增大，有利于提高傳質(zhì)效率。 如果由塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，則塔釜排出難揮發(fā)物中，易揮發(fā)組分減少，可減少工藝損失；如果塔釜排出物為產(chǎn)品，則可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，但塔頂排出的易揮發(fā)組分中夾帶的難揮發(fā)組分增多，從而增大工藝損失。因此在提高溫度時，既要考慮到產(chǎn)品質(zhì)量，又要考慮到工藝損失。 在平穩(wěn)操作過程中，釜溫突然升高，來不及調(diào)節(jié)相應的壓力和塔釜溫度時，必然導致塔釜液被蒸空，壓力升高。這時重組分（難揮發(fā)組分）易被蒸到塔頂，使塔頂產(chǎn)品不合格

18、。四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件31 （2）操作壓力 在一定操作溫度的情況下，提高操作壓力，可以相應地提高塔的生產(chǎn)能力。但是在塔釜難揮發(fā)產(chǎn)品中，易揮發(fā)組分含量增加。如果從塔頂?shù)玫疆a(chǎn)品，則可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和易揮發(fā)組分的濃度。（3）加料溫度 常見的進料情況有沸點進料、冷液進料、飽和蒸氣進料、氣液混合進料和過熱蒸氣進料。 如果是冷液進料，且進料溫度低于加料板上的溫度，那么加入的物料全部進入提餾段，使提餾塔負荷增加，塔釜消耗蒸汽量增加，塔頂難揮發(fā)組分降低。若塔頂為產(chǎn)品，則會提高產(chǎn)品質(zhì)量。四、日?？刂埔c5、影響精餾操作的工藝因素2022/7/8中化藍天技能培訓課件32 如果是飽

19、和蒸氣進料，則進料溫度高于加料板上的溫度，所進物料全部進入精餾段，精餾段的負荷增加，會使塔頂產(chǎn)品質(zhì)量降低，甚至不合格。精餾塔較為理想的進料情況是沸點進料，它較為經(jīng)濟和最為常用。 （4）加料量 在允許負荷范圍內(nèi)，提高加料量，對提高產(chǎn)品的產(chǎn)量有益。如果超出允許負荷，提高加料量，會產(chǎn)生夾帶，甚至液泛；如果加料量過低，塔的平衡操作不好維持，特別是浮閥塔、篩板塔等。由于負荷減低，蒸汽速度減小，塔板容易漏液，精餾效率降低。5、影響精餾操作的工藝因素四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件33（5） 回流 在精餾操作中，回流是維持全塔正常操作的必要條件。 一般，提高回流比，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。但是

20、回流比過大，塔內(nèi)的內(nèi)循環(huán)增加，使水、電和氣的消耗量增加，操作費用相應提高。當塔頂采出量變大，回流比減小時，塔內(nèi)氣液接觸不好使平衡受到破壞，因而傳質(zhì)效率下降。同時，操作壓力下降，難揮發(fā)組分易被帶到塔頂，導致精餾效率下降，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量不合格。5、影響精餾操作的工藝因素四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件34 （1）塔壓的調(diào)節(jié) 正常操作中，如果加料量、釜溫以及塔頂冷凝器的冷劑量等條件都不變化，則塔壓將隨采出量的多少而發(fā)生變化。采出量太少，塔壓升高。反之，采出量太大，塔壓下降。 操作時，釜溫、加料量以及塔頂采出量都未發(fā)生變化，塔壓卻升高?？赡苁抢淠齽┑睦鋭┝坎蛔慊蚶鋭囟壬?，抑或冷劑

21、壓力下降。這時應盡快聯(lián)系供冷單位予以調(diào)節(jié)。如果冷劑一時不能恢復到正常情況，則應在允許的條件下，塔壓可維持高一點或增加塔頂采出，并降低釜溫，以保證不超壓。5、精餾塔工藝操作指標調(diào)節(jié)四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件35 一定溫度有相應的壓力。在其他操作條件不變的條件下，塔頂或塔釜溫度的波動，會引起塔壓的相應波動，這是正?，F(xiàn)象。但是當塔溫度突然升高，必然會導致塔壓升高。這時除了調(diào)節(jié)塔頂冷凝器的冷劑和加大采出量之外，更重要的是恢復塔的溫度。如果處理不當易使塔頂產(chǎn)品不合格和液泛的發(fā)生。 （2）塔溫的調(diào)節(jié) 在一定的壓力下，被分離的液體混合物，氣化程度決定于溫度，而溫度由塔釜加熱器的蒸汽

22、用量來控制。塔釜溫度波動時，除了分析加熱器的蒸汽量和蒸汽壓力的變動之外，還要考慮其他因素的影響。例如，塔壓的升高或降低，也能引起釜溫的變化。當塔壓突然升高時，雖然釜溫隨之升高，但上升蒸氣卻在下降，使塔釜輕組分變多。要分析原因予以排除。5、精餾塔工藝操作指標調(diào)節(jié)四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件36 在正常操作中，有時釜溫會隨著加料量或回流量的 改變而改變。因此在調(diào)節(jié)加料量或回流量時，要相應地調(diào)節(jié)塔釜溫度和塔頂采出量，使塔釜溫度和操作壓力平穩(wěn)。 （3）回流量的調(diào)節(jié) 回流量是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和塔的分離效果的重要因素?；亓髁康脑黾?，塔壓差明顯增大，塔頂產(chǎn)品純度會提高；回流量減少，塔

23、壓差變小，塔頂產(chǎn)品純度變差（重組分含量增加），在操作中，一般依據(jù)這兩方面的因素來調(diào)節(jié)回流比。5、精餾塔工藝操作指標調(diào)節(jié)四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件37 （4）塔壓差的調(diào)節(jié) 塔壓差是判斷精餾塔操作加料、取料是否均衡的重要標志之一。在加料、取料保持平衡和回流量保持穩(wěn)定的情況下，塔壓差基本不變。 如果塔壓差增大，必然引起塔身個板溫度的變化，這可能是塔板堵塞，或是采出量太少，塔內(nèi)回流量太大所致，此時應提高采出量來平衡操作。否則，塔壓差逐漸增大，將引起液泛。當塔壓差小時，釜溫不大好控制，這可能是塔內(nèi)物料太少，精餾段處于干板操作，不起分離作用，必然導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。此時應及時減少塔頂采出量，加大回流量，使塔壓差保持穩(wěn)定。5、精餾塔工藝操作指標調(diào)節(jié)四、日?？刂埔c2022/7/8中化藍天技能培訓課件38 （5）塔頂溫度的調(diào)節(jié) 在精餾塔中，塔頂溫度由回流溫度來控制，但不是以回流量來控制。 在正常操作中，若加料量、回流量、釜溫及操作壓力都不變，則塔頂溫度處于穩(wěn)定正常狀態(tài)。當操作壓力提高時，塔頂溫度就會下降。遇到這種情況，則必須恢復正常的操作壓力。另外在操作壓力正常的情況下，塔頂溫度隨塔釜溫度升高而升高，下降而下降。若遇到這樣情況，此時可適當調(diào)節(jié)釜溫，恢復塔頂溫度。否則，會因塔頂溫度的波動而影響塔頂或塔釜的產(chǎn)品質(zhì)量。5、精餾塔工藝操作指標調(diào)節(jié)四、日常控制要點202