精餾塔操作中典型問題論述及實例解析

李小西，李治國，周廣啟（（沈陽石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽 110142）

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精餾塔操作中典型問題論述及實例解析

李小西，李治國，周廣啟
（（沈陽石蠟化工有限公司，遼寧 沈陽 110142）

摘 要：本文從理論上詳細闡述了精餾塔發生液泛、淹塔、沖塔時的現象、產生原因及解決方法，并以穩定塔為實例，展示了生產中出現液泛現象時的參數變化及錯誤操作。指出了解精餾塔異常現象的參數變化及原因對提高精餾塔操作的重要性。

關鍵詞：精餾塔；液泛；淹塔；沖塔

在化工裝置生產中，精餾塔是常見的、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的問題，如液泛、淹塔、沖塔現象，原因不清，出現問題時對于塔的參數變化反應不敏感，或解決思路不清晰，往往延遲了問題的解決時間，影響裝置的生產。

本文從理論上詳細闡述了精餾塔液泛、淹塔、沖塔的產生原因、現象及解決方法，并以實例展示生產中出現問題時的參數變化及錯誤操作。

1 綜述

1.1液泛

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。

1.1.1產生液泛的原因

a）降液管內液體倒流回上層板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。b）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，正常情況下，增加得并不明顯。在一定液體流量之下，若氣體流量增加到一定程度，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。

1.1.2液泛現象

a）塔底與塔頂的壓差增加；b）塔底與塔頂的溫差減小；c）塔頂回流罐的液位降低；d）塔底的產品產量減少；e）塔頂和塔底的產品質量均不合格。

1.1.3處理方法

a）整改降液板底隙；b）降低上升蒸汽量；c）減少進料量；d）降低蒸汽量、回流量。

以上兩種促成液泛的原因中，比較常見的是過量液沫夾帶。

1.2淹塔

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。

1.2.1淹塔現象

a）塔頂溫度下降；b）回流罐液面下降；c）塔底液面和壓力增高。

1.2.2淹塔原因

a）沉降管堵死。回流液無法下流。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。 b）液體量太大，使降液管超負荷。

1.2.3處理方法

a）適當降低進料量和回流量。 b）如設備故障，則停工處理。

1.3沖塔

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，即出現沖塔。

1.3.1沖塔原因

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。

1.3.2沖塔現象

發生沖塔時，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。

1.3.3處理方法

處理原則是降低汽液負荷，即降低回流量和塔底加熱蒸汽量，如因處理量過大，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。

2 穩定塔操作實例解析

2.1參數比較

如下圖所示（進料組成及進料量不變）：

由上圖數據可見，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）回流量增加了600kg/h；f）塔底加熱蒸汽量增加了367kg/h。

2.2數據分析

由穩定塔參數變化情況可見：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，而塔底液位尚可正常控制，可判斷塔出現了嚴重的液泛現象。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別。

2.3原因分析

對于已經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數據可以看出，穩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，導致出現液泛，塔內氣液平衡受到破壞。

本次穩定塔出現液泛現象后，重新調整回流量及塔底蒸汽量，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。

3 結論

對于精餾塔操作，必須按照正常生產操作的參數指標進行控制，在某一參數值出現異常時，必須先進行分析，以做出正確的判斷，如果待多個參數出現異常或直到產品不合格時才開始分析，往往會花費更多的時間，以至于影響生產。無論時沖塔、淹塔，還是液泛，對于已正常運行過的精餾塔而言，一般均是由于錯誤的操作所致。因此，對于化工操作而言，理解精餾塔的操作原理，了解精餾塔出現異常現象時的參數變化，以提高處理異常情況的能力是至關重要的。

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Typical Problem Discussion and Case Analysis for Rectification Tower Operation

Li Xiaoxi， Li Zhiguo， Zhou Guangqi
（Shenyang Paraffin Wax Chemical Co.， Ltd.， Shenyang， 110142， China）

Abstract:This thesis theoretically elaborates the phenomenons and causes of rectification tower as well as solution method for flooding tower or submerging tower or washing tower .And furtherly with stabilizing tower as an example shows the parameters variations and error operations of the practical production when flooding tower. In the same time points out to understand the changes of the parameters and the reasons of the abnormal phenomena in rectification tower is quite important for enhancing rectification tower operation.

Key words:rectification tower； flooding； submerging； washing

作者簡介：李小西，男，遼寧沈陽人，本科，漢族，副高職稱；研究方向：化工機械。