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1970-01

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如何操作精馏塔

        之前写了精馏塔的原理、构成、回流方式,有些操作工在面对精馏塔时,总是抓耳挠腮、满脸问号,培训时觉得自己已经明白,现场操作却一问三不知。本文将操作精馏塔二十年的经验加以总结,分享给大家。
        一、开车前准备
        开车前检查精馏塔,尽早发现缺陷和差错,尽早进行修复,所花费的时间最短,费用也缩减到最小,所以提倡边安装边检查。
        1.检查水、电、气(空气,氯气等)、蒸汽、导热油、电伴热是否符合工艺的要求。
        2.传动设备是否正常待用。
        3.设备仪表、安全设施是否齐全好用。
        4.所有的阀门要处于关闭状态。
        5.冷凝器要通入冷却水或冷冻液,提前预热,塔釜要通入少量的蒸汽或导热油,或开启电伴热预热。
        6.设备内的氧含量应符合投料要求。
        7.做好岗位的联系工作,特别要联系好原料的来源及产品的贮存运输,通知分析室准备取样分析。
        二、开车步骤
        开车是生产中十分重要的环节,它是安装一套装置花费的人力财力和物力即将形成生产力的转折点。开车的目标是缩短开车的时间,节省开车费用,避免可能发生的事故,尽快争取一次开车成功,得到合格的产品。
        1.制定合理的开车方案,时间表和安全预防措施,准备好必要的原材料和水电气的供应。配备好人员编制,并完成相应的培训工作,准备好劳动保护用品。
        2.精馏塔的结构必须符合设计要求,塔中整洁、无杂物、无堵塞,并清除一切不应存在的物质。例如塔中含氧量和水分含量必须符合规定,各种电机、物料泵和仪表调试正常。各种安全措施已调整好。
        3.对整个精馏塔进行加压和减压测试,达到正常操作压力。
        4.对精馏塔进行加热和冷却,使其接近操作的条件。
        5.向塔中加入原料。
        6.开启塔顶冷凝器的冷源和开启再沸器和各种加热器的热源。
        7.对精馏塔的操作条件和参数进行调整,使塔的负荷、产品质量逐步且尽快达到正常操作值,转入正常操作。
        对于各精馏塔处理的物质性质、操作条件,和整个生产装置中所起的作用千差万别,具体的操作步骤可能有差异,重要的是必须重视精馏塔的特点,审时度势的确定开车条件。
        三、开车时注意事项
        在精馏操作中,开车不当,不但影响产品的生产,还可能造成生命财产的损失。为了避免事故的发生,开车时需要注意一些事项,以保证安全生产。
        1.接到开车指令后,马上与有关岗位联系,进行开车。
        2.严格遵守工艺规程、工艺纪律、岗位操作方法,加强巡回检查。
        3.精心调节,进料要求平稳,塔釜见液面后,按其升温速度缓慢升温至工艺指标。或者在距目标10-20℃时停止加热,缓冲10-20分钟后再加热升温至目标温度。随着塔内压力的升高,逐渐排除设备内的惰性气体,并逐渐加大塔顶冷凝器的冷却量。
        4.开车时对阀门、仪表的调节一定要勤调,慢调,合理使用,发现有不正常的现象及时分析原因,果断进行处理。
        四、提高填料塔的处理能力
        1.增降压操作
        如果设备及工艺条件允许,适当增降塔压是提高填料塔处理能力的最好办法。常压和低压,相对挥发度高及相对挥发度随压力变化不大时,适当增加压力有利于提高填料塔处理能力。压力较高,相对挥发度低及相对挥发度随压力升高而降低。塔大时,可以选择降低压力提高处理能力。
        2.增加操作的稳定性
        填料塔阻力小,持液量低,耐波动性差,填料塔在接近上限负荷时,操作很小的波动就会使塔超过负荷上限,效率下降。一旦效率下降就很难恢复,特别是理论板级数多的塔,平衡时间很长,为了能够使填料塔在上限操作,稳定操作,减少外界条件的变化至关重要。一个好的控制系统能起很大作用,增强填料塔的操作稳定性,一般可以提高5%-10%的处理能力。
        3.降低回收率
        提高塔能力的另一个方法是降低回流比,使回收率下降,这种方法虽然不提倡,但是有些工厂在生产能力受限制时,或多或少的不自觉地采用了。回收率在降到某一数值后,继续降低回收率提高处理能力也不再经济了。因为回收率再降低,产品的生产能力也不再提高了,采取以上措施应注意各液体分布器的操作弹性。
        五、提高填料塔的分离效率
        在化工厂中,经常会提出提高分离效率,以提高产品质量和收率。可以采取以下方法。
        1.增加回流
        一个精馏塔的分离效率是一定的,若不在最大负荷下操作,提高分离效率的最简单方法就是增大回流比。
        2.增降压操作
        前已叙述一般物质压力上升,相对挥发度减小,减压操作可增大物质的相对挥发度。因此,若填料塔不在最大负荷下操作,可适当进行降压操作,提高分离效率。若填料塔已在最大负荷下操作,可适当增压并增加回流比操作。
        3.进料的预冷和预热
        为了提高塔上段的分离效率,可采用预冷进料。相反为了提高塔下段的分离效率可采用预热进料。
        4.增强塔操作的稳定性
        增强塔操作的稳定性同样可以提高塔内的分离效率,如果产品中杂质含量低,意味着需要较高的分离效率,稳定操作时需要的分离系数较少,从能耗角度看稳定操作的能耗最少。
        5.降低收率
        减小产品的采出量使产品的质量提高,但收率降低,能耗加大,成本提高。
        六、调节塔顶冷凝器
        1.提高操作压力,压力升高,塔顶温度会提高,换热温差增大。
        2.降低进料温度,进料温度将低,进料以下回流加大,从而减少上升蒸汽量,减少塔顶热负荷。
        在正常操作下,冷凝器的冷量稍过冷,可以起到微过冷回流,可以提高塔的分离效率。
        七、提高塔釜再沸器
        塔釜再沸器也是操作瓶颈之一,可以采取以下措施加以解决。
        1.降低操作压力,压力降低,塔釜温度降低,换热温差加大,加热量增加。
        2.提高进料温度,进料温度提高,减少进料以下的内回流,从而减少所需的加热量。
        八、调节进料中的轻组分
        进料中轻组分增加,进料轻组分过大,会带来加料不稳,釜温下降、真空下降等问题。应采取以下措施:
        1.检测进料样的成分,分析问题在哪个工段岗位出现,及时恢复正常范围下的操作状态。
        2.加大顶部采出样,减少回流比。
        3.减少顶部采出样,增大回流比。
        4.改变加料点的位置。
        九、控制精馏塔
        在塔的正常控制中,严格保持塔顶的压力、塔釜温度、进料量和预热温度的稳定。根据分析检测结果,调整原则为:如果釜液中难挥发组分低,塔顶易挥发组分不是很高,应加大顶部采出量,反之应减少顶部采出量或者进入全回流状态。
        在生产中,塔的操作一定做到稳定均衡,避免大起大落的现象发生,即使塔内出现严重的不平衡也不要调整幅度过大,缓慢调整。
在化工生产中经常用到萃取的方法分离物质,有的采用萃取精馏塔进行操作,萃取精馏塔在开车时,首先在不加料的情况下,进行萃取剂的循环和工艺指标进行升温或降温,当萃取剂按正常参数建立循环以后,方可加料进行萃取操作。
        十、开车时釜液的升温要缓慢进行
        空塔加料时,由于没有回流液体,精馏段的塔板上处于干板操作的状态,由于没有气液接触,气相中的难挥发组分很容易被带入精馏段,而不是留在提留段。如果升温过快,难挥发组分会大量的被带到精馏段,而不容易被易挥发组分所置换,塔顶产品的质量不易达到合格,造成开车时间长。当塔顶有了回流液,塔板上建立液体层后,升温速度可适量加快。在减压蒸馏时,升温速度对开车成功与否影响更大。升温过快,会造成液冲塔,严重影响塔的操作。
        十一、进料量的大小对精馏操作的影响
        1.进料量波动范围(连续塔)不超过塔顶冷凝器和加热釜的负荷范围时,只要调节得当,对塔顶温度和塔釜温度不会有显著变化,而只影响塔内蒸汽上升速度的变化。
        2.进料量变动的范围超过了塔顶冷凝器和加热的负荷范围时,不仅会影响塔内蒸汽上升速度的变化,而且会改变塔顶塔釜的温度,致使塔板上的气液平衡组成改变,直接影响塔顶产品的质量和塔的效率,精馏塔不能正常工作。
        3.进料过大的波动,将会破坏塔内正常物料平衡和工艺条件,造成一系列的波动。因此在操作时要平衡进料,细心调节,稳中取胜,不至于被动。
        十二、进行全回流操作
        全回流开车一般既简单又有效。因为塔不受上层设备的操作干扰,有比较充裕的时间对塔的操作进行调整,全回流下塔中容易建立起浓度分布,达到产品组成的规定值,并节省料液用量和减少不合格产品量。全回流操作开车方法对于以下两种情况不太合适,或需要采取一些别的措施。
        1.物料在较长时间的全回流操作中,特别是在塔釜较高温度区内可能发生化学反应(如分解聚合等),除非能选出合适的物料在全回流操作中不发生上述反应,否则应避免在这种情况下应用全回流操作。
        2.物料中含有微量危险物质,在正常操作中不会引起麻烦,但在长期全回流操作中遇到塔顶馏出物渗漏时,容易造成环境污染、爆炸或其他事故,对工人造成伤害。
        十三、精馏塔停车
        停车也是生产中十分重要的环节。当装置运转到一定周期后,设备、仪表可能会发生各种各样的问题,继续维持生产,再生产能力和原材料能源消耗等方面已经达不到经济合理的要求,还存在着发生事故的潜在危险,于是需要停车进行检修。要想实现装置完全停车,尽快进入检修阶段,必须做好停车准备工作,制定合理的停车方案,预防各种可能出现的问题,将危险消灭在萌芽中。
精馏塔停车一般步骤
        1.制定一个降负荷计划,逐步降低塔的负荷,相应的减小加热器和冷却剂用量。直至完全停止。如果塔中有直接蒸汽(如催化裂解装置主分馏塔)为避免塔板漏液,多出些合格的产品,降量时可适当增加些蒸汽的量。
        2.停止加料,排放塔中存液
        3.实施塔的降压或升压、降温或升温、用惰性气体清扫或冲洗等,使塔接近常温常压,准备打开入孔空气,为检修做好准备。具体需要做那些准备工作,必须视塔的实际情况而定,具体问题具体分析,因地制宜,而不能千篇一律。
        十四、精馏塔停车分类
        一般分为临时停车和长期停车。
        1.临时停车
        接到停车命令后马上停止塔的进料,塔顶采出和塔釜采出,进行全回流操作,适当地减少塔顶冷却剂剂量及塔釜热量,全釜处于保温保压状态。如果停车时间较短,可根据塔的具体情况处理,只停塔的进料,可不停塔顶的采出,以免影响后续工段的生产。但是塔釜采出应关闭,这种操作破坏了正常的物料平衡,不可长时间的应用,否则产品的质量就会下降。
        2.长期停车
        接到停车命令后,立即停止塔的进料,产品可继续进行采出,当分析结果不合格时,可停止采出,同时停止塔釜加热和塔顶冷凝,然后放尽塔液。对于分离低沸点物料的塔,释放釜液要缓慢的进行,以防止节流造成过低的温度使设备材质冷缩。放尽完毕后,把设备的余压泄除,再用氮气置换,处理合格品后才能进行检修。若设备内必须进人检修,还需要用新鲜的空气置换氮气,在设备内气体中的氧含量合格时,才允许检修人员进入,同时做好监护。
        最后精馏塔的操作是一项复杂的工作,理论就那么多,需要丰富的操作经验,每一个操作都有自己的特点,连续塔与间歇塔有不一样的操作方法,需要员工在实践中学习。