最常見的精餾塔異常現象和錯誤操作

文字來源：博斯夫石化工程

在化工裝置生產中，

精餾塔是最常見的、典型的分離裝置

，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、衝塔現象，原因都不是很清楚

，出現問題時對於塔的引數變化反應也不敏感，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，另外舉出例項來展示生產中出現問題時的引數變化和錯誤操作！

一、液泛現象

文字來源：博斯夫石化工程

► 什麼是液泛呢？

在精餾塔中，由於各種原因造成液相堆積超過其所處空間範圍，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範圍內以保證精餾塔的穩定執行。液泛開始時，塔的壓降急劇上升，效率急劇下降。隨後塔的操作遭到破壞。

► 是什麼原因導致液泛現象的產生？

1、降液管內液體倒流回上層板

由於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的靜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，降液管內的液麵隨之升高。

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，最後會使全塔充滿液體。就形成了液泛。

若氣體流量一定而液體流量加大，液體透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，都會使降液管內液麵升高，從而導致液泛。

2、過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）。氣流透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。

► 液泛現象分幾種？

1、塔底與塔頂的壓差增加；

2、塔底與塔頂的溫差減小；

3、塔頂回流罐的液位降低；

4、塔底的產品產量減少；

5、塔頂和塔底的產品質量均不合格。

► 用什麼方法進行處理？

1、整改降液板底隙；

2、降低上升蒸汽量；

3、減少進料量；

4、降低蒸汽量、迴流量。

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。

二、淹塔

文字來源：博斯夫石化工程

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，使氣、液兩相的傳質傳熱過程不能正常進行，這就叫淹塔。

► 淹塔的現象

：

塔頂溫度下降；迴流罐液麵下降；塔底液麵和壓力增高。

► 導致淹塔發生的原因有以下幾種：

1、沉降管堵死，迴流液無法下流。

開工時鐵屑、焊渣等雜物，正常生產中裝置腐蝕物的沉積，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。

2、液體量太大，使降液管超負荷。

► 處理方法有這兩項：

1、適當降低進料量和迴流量。

2、如裝置故障，則停工處理。

三、衝塔

文字來源：博斯夫石化工程

精餾塔正常操作中，氣液相負荷相對穩定。當氣液相負荷都過大時，氣體透過塔板壓降增大，會使降液管中液麵高度增加；液相負荷增加時，出口堰上液麵高度增加。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，就會出現衝塔。

► 衝塔的原因是：

凡是形成塔內氣液相負荷過大的因素都可引起衝塔，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、迴流中斷或分佈不均等。

► 現象：

發生衝塔時，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、迴流溫度均上升，塔低液位突然下降，餾出油顏色變黑。

► 處理的原則：

降低汽液負荷，即降低迴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後，再重新加熱、進料。

四、操作例項

► 引數比較

如下圖所示（進料組成及進料量不變）：

文字來源：博斯夫石化工程

文字來源：博斯夫石化工程

由上圖資料可見，在穩定塔發生液泛時現象：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）迴流量增加了600kg/h；f）塔底加熱蒸汽量增加了367kg/h。

► 資料分析

由穩定塔引數變化情況可見：

a）塔的分離效果已經變差，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於正常生產時的指標；

b）塔頂壓力不變的情況下，加大回流量，迴流下塔盤溫度依然高於正常指標值，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，而塔底液位尚可正常控制，可判斷塔出現了嚴重的液泛現象。若為衝塔則塔底液位將會迅速降低，這是衝塔與液泛的明顯區別。

► 什麼原因造成的呢？

對於已經設計好並正常執行後的精餾塔來說，在原料組成變化不大的情況下，在產生衝塔或液泛現象時，應主要從操作上進行分析。

從上圖穩定塔液泛時的對比資料可以看出，穩定塔迴流量與塔底加熱蒸汽量均高於正常值，這是導致出現液泛的最常見操作。

操作人員經驗不豐富，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，如此反覆，導致加熱蒸汽量及迴流量均過大，氣液相負荷均大幅超過塔的設計負荷，導致出現液泛，塔內氣液平衡受到破壞。

這個穩定塔出現液泛現象後，重新調整迴流量及塔底蒸汽量，但經過16個小時穩定塔依然未達到正常的平衡狀態。最後採取關閉加熱蒸汽、停止進料、降低溫度的措施，重新投入執行方調整正常。