溶劑再生塔的故障診斷及排除

溶劑再生塔的故障診斷及排除第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六一、溶劑再生塔簡介溶劑再生塔是一座采用部分冷凝器、液相全回流的精餾塔構(gòu)型。國內(nèi)普遍采用的典型溶劑再生塔構(gòu)型如圖所示。富含H2S的干氣（以下簡稱富氣）從塔頂部第三層塔板以氣液混相的進料方式進入塔內(nèi)。塔頂出富含H2S,CO2的酸性氣，塔釜生產(chǎn)循環(huán)胺溶劑（由于脫除了H2S而稱為貧液），返回吸收塔，貧液中H2S的濃度直接影響著吸收塔的操作效果。第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六由于催化干氣的組成和流量具有較大的波動。為了保證塔底貧液中含H2S指標的要求，在確定的回流條件下，塔內(nèi)設(shè)計的實際塔板數(shù)不僅需要保證該塔分離要求所需理論板數(shù)，而且也需要保證抵消進料量和組成波動需額外增加的分離余度。浮閥塔板在該體系的塔板效率可以達到60%，但經(jīng)常性地表現(xiàn)為40~50％左右。一、溶劑再生塔簡介第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六二、故障描述錦西石化分公司140萬噸/年重油催化裝置（RFCC）液化氣脫硫裝置溶劑再生塔原設(shè)計處理量為38.5t/h。目前處理量高達到60t/h。自開車以來，該塔的塔底貧液的H2S濃度處于1.5~3g/L的范圍，從未達到小于1.0g/L的設(shè)計要求。當(dāng)塔生產(chǎn)能力達到60t/h后，塔操作出現(xiàn)較大的波動；當(dāng)塔壓降超過17kpa以后，出現(xiàn)沖塔的跡象，塔底貧液H2S濃度達到2.37g/L的左右。

第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六表中示出了溶劑再生塔典的設(shè)計，實際運行和5月22日的工藝操作值的對比。項目設(shè)計值實際運行值5月22日運行值底溫，℃125-115122-128124頂溫，℃110105106頂壓，Mpa0.20.1-0.180.12進料溫度，℃9890-10595進料量，t/h38.535-6060富液中胺濃度，Wt%29.222-3026富液中H2S濃度，g/L5~106.37貧液H2S濃度，Wt%0.141-32.57酸氣量，Nm3/h450500-1000600酸氣H2S濃度，wt%3930-4540塔頂回流量，Ton/h4.2035.0~6.05.8回流溫度，℃404040二、故障描述第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六二、故障描述塔板號1~20塔徑，mm1600降液管面積，m20.3507開孔率，%6.8塔板間距，mm600堰高，mm50降液管底隙，mm100溢流數(shù)1溶劑再生塔直徑為1600mm，塔板間距為600mm，內(nèi)部裝填了20層單溢流F-1浮閥塔板，塔基本結(jié)構(gòu)參數(shù)見表。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.1精餾塔故障診斷的基本流程第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.2精餾塔故障的初步診斷分析塔設(shè)備處于操作上限：該塔原設(shè)計進料量為38.5t/h，實際生產(chǎn)量已經(jīng)達到60kg/h，為設(shè)計點的155.8%;塔板效率低：國內(nèi)絕大多數(shù)溶劑再生塔的塔板數(shù)均為20層，都能夠滿足生產(chǎn)要求。從當(dāng)前生產(chǎn)操作而言，塔底貧液中胺濃度超標說明，該塔塔板效率較低。

液泛壓降低:操作實際表明，一旦全塔壓降達到17kpa后，溶劑再生塔出現(xiàn)沖塔的跡象;第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析按照20層塔板17kpa的沖塔壓降估計:平均每板的壓降為0.85kpa,折合為6.37mmHg和86.6mmH2O。而浮閥塔板在該塔板壓降水平下，完全可以正常操作，那為何出現(xiàn)了沖塔的跡象哪？該體系存在腐蝕性，可能會造成塔板較大的穿孔，會造成塔板壓降降低，但不會引起沖塔，因此，可能性不大！塔板脫落：部分塔板脫落會造成全塔壓降的降低。按照20層塔板在17kpa時出現(xiàn)沖塔現(xiàn)象初步判斷，塔板脫落是十分可能的。3.2精餾塔故障的初步診斷分析第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.2精餾塔故障的初步診斷分析初步診斷結(jié)果：1.該塔的加工量達到了設(shè)計處理量的155.8%,并出現(xiàn)沖塔跡象,表明該塔接近于噴射液泛狀態(tài)；過量霧沫夾帶造成塔板效率的降低；部分塔板脫落造成了理論板數(shù)的降低；從而造成了塔底貧溶劑硫含量的超標！2.按照該工況下，F(xiàn)-1浮閥塔板液泛的壓降為120mmH2O估計，全塔在17kpa下發(fā)生沖塔，塔內(nèi)的板數(shù)在13~15層之間（核算值為14層）。第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.3精餾塔故障的流程模擬證明根據(jù)前述的經(jīng)驗判斷，初步推斷出溶劑再生塔內(nèi)可能有5~7層塔板脫落的推斷，塔板效率按50％考慮，假定塔內(nèi)有6層塔板脫落，則全塔的理論級數(shù)為9層（包括塔頂冷凝器和塔底再沸器）。應(yīng)用ProII軟件對該工況下的操作進行了流程模擬。模擬規(guī)定的塔頂冷凝器溫度為40℃，塔底貧液的H2S濃度規(guī)定為2.37g/L。第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.3精餾塔故障的流程模擬證明板溫度壓力流量，kgmole/hr熱負荷號℃Kg/cm2液相氣相進料產(chǎn)品M*kcal/h1C40.01.60400.041.8V-4.38972116.62.00457.1441.825.4V3119.92.033112.3473.42499.7L4121.62.063125.3628.95122.22.093129.8641.96122.72.113133.3646.57123.22.143136.5650.08123.62.173139.3653.29R124.42.20655.92483.4L6.2534模擬出的全塔物料、熱平衡第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.3精餾塔故障的流程模擬證明模擬出的全塔氣相負荷塔板號分子量密度Kg/m3重量流量K*kg/h體積流量K*m3/h1C38.3712.330451.5610.670219.6471.2037210.0908.382318.8791.1648910.5239.033418.1861.1341413.00911.470518.1051.1433113.16211.512618.0781.1560213.22111.437718.0641.1696013.27411.349818.0551.1834713.32411.2589R18.0551.1966413.37311.176第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.3精餾塔故障的流程模擬證明模擬出的全塔液相負荷分布塔板號分子量密度Kg/m3重量流量K*kg/h體積流量K*m3/h1C18.035989.3847.2147.292218.039945.6628.2458.719322.446937.81269.85874.490422.408939.13470.03074.569522.395939.64870.09274.593622.386939.77770.14474.639722.379939.75270.19474.694822.375939.67170.24274.7529R23.515939.25658.39762.174第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析浮閥全開前:

3.4精餾塔故障診斷的壓降計算浮閥全開后:液層壓降第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.4精餾塔故障診斷的壓降計算理論板號閥孔動能因數(shù)pa0.5液流強度m3/h.m容量因子m/s干板壓降kpa清液高度mm液柱濕板壓降kpa216.17.180.03570.53128.00.790316.861.30.03530.58236.90.922421.861.40.03480.98037.01.32522.161.40.03491.0037.01.34622.161.40.03511.0037.01.35722.161.50.03531.0037.01.34822.061.50.03550.99937.01.34合計8.4第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析3.5精餾塔故障診斷的液泛計算理論板號空塔動能因數(shù)ft/s塔徑mm泛點率％每板壓降kg/cm2液流強度GPM/in降液管清液高度/板間距％22.8431600.066.50.0110.728.8933.4461600.099.30.0176.245.7543.4831600.0100.00.0186.246.2353.4821600.099.80.0186.246.2263.4771600.099.60.0186.246.1773.4721600.099.30.0186.246.1183.4671600.099.00.0186.246.06第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六三、故障的初步分析經(jīng)過以上分析和模擬計算可知，造成錦西石化分公司RFCC溶劑再生塔生產(chǎn)故障的原因是：該塔操作在設(shè)計點的155.8%,接近于液泛狀態(tài)；經(jīng)過流程模擬計算和塔板壓降核算，結(jié)果表明，該塔內(nèi)可能有6層塔板被吹翻；霧沫夾帶和塔板數(shù)減少造成了貧溶劑硫含量不合格。故障排除方法全塔更換中國石油大學(xué)開發(fā)的SuperV系列浮閥塔板。預(yù)制好塔板后實施臨時停車，檢修！3.6精餾塔故障診斷的結(jié)論第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六四、故障排除4.1SuperV1浮閥塔板及其設(shè)計結(jié)果SuperV1浮閥塔板第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六四、故障排除溶劑再生塔的操作的核心問題是適應(yīng)進料組成、流量和進料溫度的波動，保證再生胺的H2S含量的要求，因此要求塔設(shè)備具有高的操作穩(wěn)定性、操作彈性和高塔板效率，同時要防止低處理量時泄漏對塔釜H2S含量的影響。塔板設(shè)計按照60ton/h為設(shè)計點，設(shè)計的操作彈性范圍為50~115％。4.1SuperV1浮閥塔板及其設(shè)計結(jié)果設(shè)計方案第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六四、故障排除鑒于該塔的堰長塔徑比大于0.75％，因此塔板上滯流區(qū)幾乎不存在，為了節(jié)約施工時間，無須采用抹斜堰，塔內(nèi)固定結(jié)構(gòu)完全利舊。但由于該體系為重度起泡體系，在每個出口堰上部焊接3根350mm高10mm的導(dǎo)氣管。4.1SuperV1浮閥塔板及其設(shè)計結(jié)果第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六四、故障排除4.1SuperV1浮閥塔板及其設(shè)計結(jié)果為了防止泄漏和保證塔板上的氣液分散，最下部一層塔板（20層）堵孔至開孔率9%左右。詳細的塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計實際板號塔徑mm板間距mm溢流數(shù)降液管面積m2堰寬mm出口縫隙mm堰高mm開孔率%1-3#1600600mm10.35073691005012.224-19#1600600mm10.35073691005012.2220#1600600mm10.3507369100509第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六四、故障排除在預(yù)制塔板的基礎(chǔ)上，經(jīng)過合理的生產(chǎn)調(diào)度及安排，決定對塔設(shè)備緊急實施2天的停工檢查和改造。開塔后發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)提餾段下部（4~7層，10和11層）共六層塔板完全脫落，完全驗證了故障診斷的分析結(jié)果，分析原因是塔板安裝不當(dāng)造成的。全塔更換了SuperV1型浮閥塔板，并細致地檢查了施工質(zhì)量，得到確認和簽字后封塔。4.2實施效果第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六四、故障排除恢復(fù)生產(chǎn)后的開車1個月的生產(chǎn)考核結(jié)果表明，在30~75噸進料條件下，溶劑再生塔操作極為平穩(wěn)，塔底貧液的硫化氫含量完全小于1g/L,全塔壓降在6~1