論精餾塔的簡單操作

李科武，嚴治惠(新疆藍山屯河能源有限公司，新疆 昌吉 831100)

塔器是指用以進行分離或吸收等物理過程、改變氣體或液體復雜混合物組成的設備,又稱“塔設備”。其高度與直徑之比較大，塔器內外設置有一定的附件。內件用以使物料中的氣體與液體、氣體與固體、液體與液體或液體與固體密切接觸，并在表面不斷更新以完成質量傳遞(一般伴隨熱量傳遞)。塔器按照結構分類又分為板式塔和填料塔[1]。

板式塔內設有一定數量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式與塔板上液層相接觸進行物質傳遞?？筛鶕庖翰僮鳡顟B分為鼓泡式塔板，如浮閥、泡帽、篩板等塔板；和噴射式，如網孔、舌形等塔板。又可以根據有無降液管分為溢流式塔板(泡帽等)和穿流式(穿流式柵板和穿流式篩板等)[1]。

板式塔為逐級接觸式塔，氣液傳質在板上液層空間內進行，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。在正常操作下，液相為連續相，氣相為分散相。

(1)在每塊塔板上氣液兩相必須保持密切而充分的接觸，為傳質過程提供足夠大而且不斷更新的相際接觸表面，以減小傳質阻力；

(2)在塔內應盡量使氣液兩相呈逆流流動，以提供較大的傳質推動力。板式塔在總體上氣液呈逆流流動；每塊塔板上呈均勻錯流。

塔板是板式塔中氣液兩相接觸傳質的部位，決定塔的操作性能，通常主要由以下三部分組成：

(1)氣體通道：為保證氣液兩相充分接觸，塔板上均勻地開有一定數量的通道供氣體自下而上穿過板上的液層。氣體通道的形式很多，它對塔板性能有決定性影響，也是區別塔板類型的主要標志。篩板塔塔板的氣體通道最簡單，只是在塔板上均勻地開設許多小孔(通稱篩孔)，氣體穿過篩孔上升并分散到液層中。泡罩塔塔板的氣體通道最復雜，它是在塔板上開有若干較大的圓孔，孔上接有升氣管，升氣管上覆蓋分散氣體的泡罩。浮閥塔塔板則直接在圓孔上蓋以可浮動的閥片，根據氣體的流量，閥片自行調節開度。

(2)溢流堰：為保證氣液兩相在塔板上形成足夠的相際傳質表面，塔板上須保持一定深度的液層，為此，在塔板的出口端設置溢流堰。塔板上液層高度在很大程度上由堰高決定。對于大型塔板，為保證液流均布，還在塔板的進口端設置進口堰。

(3)降液管：液體自上層塔板流至下層塔板的通道，也是氣(汽)體與液體分離的部位。為此，降液管中必須有足夠的空間，讓液體有所需的停留時間。

在化工生產過程中，因板式塔工作特點，一般都選用板式塔做主要精餾設備。文章就1,4-丁二醇生產工藝中甲醛循環塔進行說明。

1,4-丁二醇(Butane-1,4-diol)，是一種有機物，分子式為C4H10O2，分子量為90.12。外觀為無色或淡黃色油狀液體。可燃，凝固點20.1 ℃，折射率1.446 1。能溶于甲醇、乙醇、丙酮，微溶于乙醚。有吸濕性，氣味苦，入口則略有甜味。1,4-丁二醇是一種重要的有機化工和精細化工原料，是生產聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料和PBT纖維的基本原料；同時PBT塑料是最有發展前途的五大工程塑料之一[2-3]。

1,4-丁二醇因其獨特的生產工藝，所需精餾設備較多，但主要以板式精餾塔為主，在其BYD工段中，甲醛循環塔是及其重要的一個組成。本公司選用甲醛循環塔，是由于其再沸器選型為立式熱虹吸式換熱器，故其本體選型較大，現場安裝位置較高，且此塔受反應器影響，長時間處于高負荷運行狀態，在其運轉過程中受蒸汽及反應器運行情況影響，負荷調整較為頻繁，在此過程中會出現各樣操作問題。文章將就甲醛塔常見問題進行講述。簡單的精餾塔流程如圖1所示。

圖1 簡單的精餾塔流程

根據圖例分析問題：

情形：甲醛塔本體共計有四塊壓差計，其中，上中下各有一個，整體有一個壓差顯示，本情形就三塊壓差計異常上漲問題進行描述。

(1)塔釜壓差計Δ3壓差上漲，此類問題主要出現在液位計故障時期，因無法判斷出具體液位，導致操作人員無法判斷出真實液位，導致操作過程中造成真實液位持續上漲，進而造成塔釜壓差上漲。解決此類問題需要操作人員具備一定的操作經驗，根據進料量與采出量的具體差值來判斷采出量是否正常，若有異常則進行調節，進而解決塔釜壓差異常上漲問題。

案例：某公司正常生產過程中，主控人員在操作過程中發現塔釜壓差Δ3持續上漲，檢查工藝運行參數，未發現異常。上報技術人員，技術人員經檢查發現采出調節閥閥位偏低，采出流量較正常階段相比偏低，塔釜再沸器蒸汽使用量偏大，通過判斷，認定液位計顯示故障，聯系儀表人員，并下達操作指令將采出調節閥開大。經過處理，塔釜壓差Δ3恢復正常，這是一起典型的因液位計故障導致的塔釜壓差案例，在本起案例中，因主控人員經驗不足，無法判斷因液位計故障導致采出異常，進而造成塔釜液位偏高，基于正常運行中參數小范圍波動無法判斷出具體原因——在正常生產過程中，工藝參數會有小范圍波動，這屬于正常工況，但如何通過這些波動判斷出具體故障原因，對操作人員有較高的要求，操作人員必須熟知各工藝參數波動將會造成何種后果，才能準確判斷出問題所在。在正常生產中，儀表故障是最難進行判斷，因為儀表故障導致工藝事故數不勝數，這就需要儀表人員對于儀表能否正常工作重點監管。

(2)塔中壓差Δ2異常上漲，此類問題出現主要由以下兩方面造成：①熱量不平衡，中壓蒸汽壓力及溫度發生波動，造成塔釜熱量不足，但進料量無變化，造成塔釜氣相在上升過程中被進料冷卻，導致氣相無法正常上升至塔頂，堆積于進料口下方，導致壓差上漲。②塔頂塔盤出現故障，常見故障為螺栓松動，導致塔盤無固定；塔盤破損，導致積液盤及浮閥故障，無法正常冷熱交換。碰到此類狀況需要進行停塔開人孔進行檢查處理。

案例：某公司正常生產過程中，發現塔中壓差Δ2頻繁高報警，造成產品不滿足指標要求；由于長時間處于這種情況，只能通過不斷停車水洗重新開車來解決，但并不能從根本上解決問題，后經公司領導層決定，進行停塔拆人孔檢查。進塔檢查后發現，塔盤嚴重受損，已經不能滿足生產需求，經過與同行業交流及與工藝包提供廠家溝通，進行塔盤修復及更換工作。經過一個月處理，開車后塔操作恢復正常。經過此次事件，該公司下達一項操作指令，每年進行一次塔盤檢查恢復工作，以滿足生產需求。塔器在正常生產過程中，塔內部發生異常最難處理，因對其進行處理需要停車，而這將會導致產量波動，甚至會導致安全事故發生，其可能造成后果充滿著不確定性。該起案例中，從發現故障到最終解決問題，共計耗時一個月之久，對于公司生產造成了嚴重影響，相信各化工廠都遇到過因為設備內部故障造成停車檢修進而影響產量的問題。但如何在日常工作中加強設備維護，盡早發現問題，并安排合理檢修計劃，消除小故障，避免大故障，這需要全體從業人員共同努力，一個公司一個企業只有長期保持穩定生產，才會經濟效益最大化。頻繁檢修不但造成人力耗損，還將造成效益降低，社會及行業評價降低，對于公司經營造成不可抗拒損害。

(3)塔頂壓差Δ1異常上漲，此類問題發生主要由以下兩方面造成，①液位有關，當液位過低，蒸汽量過大時，因為熱量過多，導致塔釜上升氣相變少，塔頂液相冷熱交換后塔頂氣相變少，進而導致塔頂冷熱交換故障，導致壓差上漲，碰到此類情況需盡快將塔釜液位調整至正常范圍，并將各項溫度壓力參數調整正常。②回流量異常，回流量異常問題主要體現在設備運行時間久，流量計出現故障，顯示流量比實際流量偏小，此問題需要通過回流閥位及現場基泵電流來進行判斷，一般此類問題較難判斷，需要通過技術人員或操作人員通過經驗來發現閥位是否較之前操作有變化，當前閥位是否和之前同負荷閥位一致或相近。

案例：①某公司正常生產過程中，操作人員發現塔頂壓差Δ1頻繁上漲，因該公司在之前生產經營過程中未出現過此類問題，操作人員第一時間進行了上報，技術人員經過參數趨勢查詢，判斷塔釜液位過低，將采出調節閥進行下調，經過操作，塔頂壓差逐漸恢復正常。②某公司正常生產過程中，頻繁出現因塔頂壓差故障導致的產品不合格，多次停車處理，但仍未從根本上解決此項問題，技術人員通過調取歷年操作參數及趨勢，經過一周的嚴格對比，最終判斷為回流閥位偏大，流量顯示較實際流量嚴重偏大造成，儀表人員校準流量計后確認流量計故障，正常顯示流量較實際流量偏小，通過手動調節關小閥位，塔頂壓差Δ1回復正常。通過這兩個案例不難看出，化工操作過程中操作經驗是想當重要的，這也是為什么一個化工企業有經驗的操作員工占比越高，公司出現故障的頻率越低，公司的效益越好。

如何將一個剛踏入化工行業的員工培養成一個可以獨當一面富有操作經驗的老工人，這不但需要員工個人的學習，還要有老員工進行帶徒，避免其走彎路走錯路，讓其通過不同的案例來增加經驗，而不是通過其操作故障來增加經驗，一個好的公司，對于員工培養一定會有其獨特的一套，沒有一個完善的員工培養體系，化工工廠是走不下去的，如果只圖眼前利益，而不注重長久利益，短時間可能會給其帶來收益，但長時間經營下去會發現不同問題，導致其收益降低甚至負收益。

塔器是化工企業生產的命脈，化工生產的穩定運行離不開塔器，塔器正常生產，才能保證生產正常進行。如何維持塔器正常運行，不單單只是在檢修階段進行檢查處理，還需要日常操作過程中對于異常情況判斷并進行處理，尤其是正常運行階段中工藝參數的穩定，每一臺塔器出現問題故障，都與日常操作中超出工藝參數控制有直接關系。如何在日常操作中穩定塔器，是每一名操作工人都必須具備的基本技能。

化工企業在經營生產過程中會遇到不同的問題，可能是塔器也可能是換熱器亦或者是基泵。如何及時發現問題，如何判斷問題原因進而解決問題，這不是某一個人可以解決的，這需要基層員工與技術組嚴密配合，將問題處于萌芽狀態時就進行解決，避免因為小問題發展成大問題，大問題發展成事故，任何企業一旦發生事故，都會造成不可預計的后果。一個優秀的員工可以為公司帶來不小的收益，如何培養一名優秀的員工，這需要全體操作人員共同努力，員工從進廠開始培訓，講培訓根入骨髓，時刻講培訓，時刻在培訓，通過培訓，將其從“不懂、不會”，發展為“我懂、我會”。

塔器的操作在化工生產中相當重要，一個運行穩定的塔器帶來的不僅僅是簡單的減少操作，更多的是穩定生產，長久效益，一個好的塔器對于穩定生產相當重要，當然塔器操作還有一些其余問題，這里就不一一贅述了，但整體來說甲醛塔的異常操作就如上所述，歡迎各位同行指正！