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1970-01

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精馏塔常见问题 ——关于液泛、淹塔、冲塔

        在化工、医药行业,通常会用精馏塔进行液-液分离,汽-液分离,或汽-汽分离。使用精馏塔的过程中,经常会出现液泛、淹塔、冲塔的现象。这三种现象是如何产生的?怎样避免产生这三现象?
        一、液泛
        在精馏塔中,由于各种原因,造成的液相堆积超过其所处的空间范围,称之为液泛。简单地说就是液体所占的体积过大,气相负荷过小或降液管的面积过小。影响精馏塔正常工作,严重降低塔的效率,使塔压波动,产品分离不好。液泛可分为降液管液泛,雾沫夹带液泛等。
        1、降液管又称溢流管,是板式塔中供液体在板间的通道,有弓形、圆形,是带溢流塔板的构件之一,用于使塔板上的液体流向下一层塔板。降液管要有足够的容量,除使液体下流外,还必须使泡沫中的气体在管中得到分离,不至于使气泡带入下一层塔板,而影响传质效率。降液管液泛是指降液管内的液相堆积至上一层塔板。
        雾沫夹带液泛,是指塔板上开孔间的气相流速达到一定的速度,使得塔板上的液相伴随着上升的气相进入上一层塔板,主要原因是气相流速过大。
        产生液泛时的操作状态称为液泛点,在设计精馏塔时,必须控制维持液泛率在一定的范围内,以保证精馏塔的稳定运行。液泛时塔的压降急剧上升,效率急剧下降,随后塔的操作遭到破坏。
        2、产生液泛现象的原因
        前面已经提到,根据液泛产生的性质不同,分为降液管液泛和雾沫夹带液泛。
        降液管液泛:由于塔板对上升的气相有阻力,下层板上方的压力比上层板上方的压力大。降液管内泡沫液高度所相当的静压头能够克服这一压力差时,液体才能往下流。当液体流量不变而气体流量加大,下层板与上层板间的压力差也会随着增加,降液管内的液面随之升高。如果气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶,管内的液体不能往下流,反而开始倒流回上层板。板上开始积液,加之操作时不断有液体从塔外进入,最后会使全塔充满液体。如果气体流量一定,而液体流量加大,液体通过降液管的阻力增加,以及板上层液体加厚,使塔板上下的压力差增大,都会使降液管内的液面升高,从而形成液泛。
        雾沫夹带液泛:气流夹带到上一层的液沫,可使板上液层加厚,正常增加到一定高度。液层的加厚便显着起来(板上液体的量增多、气泡加多、加大)气流通过加厚的液层,所带出的液沫又进一步加多,这种过量液沫夹带使泡沫层与上一层的距离缩小,液沫夹带持续地有增无减,大液滴易直接喷射到上一层板,泡沫也可冒倒上一层板,最终全塔被液体充满。
        产生液泛时,整个精馏塔通常有以下几种现象:
        1)塔底再沸器取热过多,塔底温度过高,导致塔底与塔顶的压差增加。
        2)塔内轻主份上升,冷凝器的冷冻液温度高,导致塔底与塔顶的温差减小。
        3)回流液体温度过低,导致塔顶回流罐的液位下降。
        4)塔底的汽提蒸汽量过大,导致塔底的产品产量减少。
        5)塔的进料温度过高,远远高于液体泡点温度以上,使整个塔体工作混乱,导致塔顶和塔底的产品质量均不合格。
        一般采用以下几种措施处理液泛现象:
        1)整改降液板底隙,让液相快速回到塔底。
        2)降低再沸器的取热量,降低上升蒸汽量。
        3)减少气相的产生,减少进料量。
        4)调整塔内的汽、液比例,降低蒸出汽量,减少回流量。
        一般,过量液沫夹带的现象更为常见。
        二、淹塔
        是指在精馏过程中,自某块塔板往上,液体逐渐积累,以至充满部分塔段,使上升气体受阻,使气、液两相的传质、传热过程不能正常进行,这就叫淹塔。淹塔的现象是:塔顶温度下降,回流罐液位下降,塔底液面和压力增高。
        以下几种原因导致淹塔现象的发生。
        1、设备安装时产生的铁屑、焊渣等杂物、正常生产中设备腐蚀物的沉积或者液体中的固体析出、溶液的自聚、冲塔时带出釜底的聚合物等将沉降管堵死引起沉降管塞,回流无法下流。
        2、液体量太多,使降液管超负荷。
        淹塔的现象,首先适当降低进料量和回流量,其次发生设备故障,则停工处理。
        这里有必要解释一下,液泛与淹塔的区别与联系。液泛是精馏塔的局部或少部分充满液体,整个塔体系还能维持工作状态,只是效果不理想,效率低。淹塔是整个精馏塔系充满液体,塔不能正常工作。二者的性质是一致的。液泛若处理不当,则有可能演变为淹塔。
        三、冲塔
        是指在精馏塔正常操作中,气相、液相负荷相对稳定。当气液相负荷过大时,气体通过塔板压降增大,会使降液管中液面高度增加,液相负荷增加时,出口堰上液面增加,当液体充满整个降液管时,上下塔板连成一片,分馏完全被破坏,这种现象叫冲塔。
        冲塔的原因:凡是形成塔内气液相负荷过大的原因都可以引起冲塔。如原料的处理量,原料性质过轻,原料进塔时含有底沸点的杂质,塔底吹气量过大,进料温度过高,回流中断,或分布不均等。发生冲塔时,因塔内分馏效果变坏,破坏正常的传质、传热,使塔顶温度、压力、侧线出口温度、回流温度均上升,塔底液位突然下降,馏出物颜色变深。
        如发生冲塔现象,如果是连续精馏,要降低气、液负荷,即降低回流量和塔底加热汽量。如果处理量过大,可降低进料量,必要时可中断进料,关闭塔底加热蒸汽,待各层塔盘温度回落正常值以后,再重新加热进料。如果间歇精馏,要停止塔釜加热,让所有管路的液体回到塔釜(包括冷凝器、下料管、回馏管、产出管及接受罐的液体),后重新启动精馏塔,全回馏,清洗各管路。用蒸出液体清洗接受罐等,直到清洗干净,洗液回到塔釜,重新精馏。
        四、精馏塔的操作
        操作精馏塔是需要有一定实践经验,不是掌握精馏理论就能控制好精馏塔的。整个操作要控制好,再沸器的功率、釜底的温度、进料量、塔顶温度、回流量、冷凝器的进、出口温度、冷冻液的温度等诸多元素组成的体系。每一个环节出现问题,都会影响精馏塔的效率,影响产品的质量。只有充分调动塔系的各元素,才能达到最佳的效果。