塔的操作原理及產(chǎn)品質(zhì)量控制培訓(xùn)(共82頁).ppt

1、塔的操作原理及塔的操作原理及產(chǎn)品質(zhì)量控制產(chǎn)品質(zhì)量控制煉油二車間煉油二車間龍先煌龍先煌主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、一、氣液傳質(zhì)設(shè)備概述氣液傳質(zhì)設(shè)備概述二、板式塔的類型二、板式塔的類型三、板式塔的構(gòu)造三、板式塔的構(gòu)造四、板式塔的流體力學(xué)性能四、板式塔的流體力學(xué)性能五、板式塔的操作特性五、板式塔的操作特性六、重整裝置控制的主要產(chǎn)品質(zhì)量六、重整裝置控制的主要產(chǎn)品質(zhì)量七、液態(tài)烴七、液態(tài)烴C5的影響因素及控制方法的影響因素及控制方法八、苯含量的影響因素及控制方法八、苯含量的影響因素及控制方法一、氣液傳質(zhì)設(shè)備概述一、氣液傳質(zhì)設(shè)備概述 作為氣液傳質(zhì)的主要設(shè)備之一，板式塔在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。正常工作時(shí)，塔內(nèi)流體在

2、重力作用下由上層塔板的降液管流到下層塔板的受液盤。氣體由塔底進(jìn)入，在塔頂?shù)椎膲毫Σ钔苿?dòng)下，穿過受液盤的液體。因此，塔板是氣液兩相進(jìn)行質(zhì)量和熱量傳遞的主要部件，氣液在塔板上的逐級(jí)接觸，導(dǎo)致兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。如下圖示二、板式塔的類型二、板式塔的類型 錯(cuò)流式錯(cuò)流式液體沿水平方向橫過塔板，氣體則液體沿水平方向橫過塔板，氣體則沿與塔板垂直方向由下而上穿過板上的孔通過塔沿與塔板垂直方向由下而上穿過板上的孔通過塔板，氣液呈錯(cuò)流。篩板塔、浮閥塔及泡罩塔等的板，氣液呈錯(cuò)流。篩板塔、浮閥塔及泡罩塔等的操作均屬此類型。這種類型塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有操作均屬此類型。這種類型塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有降液管。降液管提供

3、了液體從一塊塔板流至其下降液管。降液管提供了液體從一塊塔板流至其下一塊塔板的通道。一塊塔板的通道。 逆流式逆流式氣液皆沿與水平塔板相垂直的方向氣液皆沿與水平塔板相垂直的方向穿過板上的孔通過塔板。氣體由下而上，液體由穿過板上的孔通過塔板。氣體由下而上，液體由上而下，氣液呈逆流。淋降篩板塔即屬此類型。上而下，氣液呈逆流。淋降篩板塔即屬此類型。此類型塔板沒有降液管。此類型塔板沒有降液管。 這兩種類型的塔，就全塔而言，氣液皆呈逆流。兩種類型的這兩種類型的塔，就全塔而言，氣液皆呈逆流。兩種類型的塔在操作時(shí)板上都有積液，氣體穿過板上小孔后在液層內(nèi)生成氣塔在操作時(shí)板上都有積液，氣體穿過板上小孔后在液層內(nèi)生成

4、氣泡。板上泡沫層便是氣液接觸傳質(zhì)的區(qū)域。泡。板上泡沫層便是氣液接觸傳質(zhì)的區(qū)域。板式塔的塔板類型板式塔的塔板類型二、篩板塔（二、篩板塔（篩板塔約于篩板塔約于18321832年開始用于工業(yè)生產(chǎn)年開始用于工業(yè)生產(chǎn)）篩板塔的主要結(jié)構(gòu)及功能：篩板塔的主要結(jié)構(gòu)及功能：篩孔篩孔提供氣體上升的通道；提供氣體上升的通道；2.溢流堰溢流堰維持塔板上一定高度的液層，以保證在維持塔板上一定高度的液層，以保證在塔板上氣液兩相有足夠的接觸面積；塔板上氣液兩相有足夠的接觸面積；3.降液管降液管作為液體從上層塔板流至下層塔板的通道。作為液體從上層塔板流至下層塔板的通道。1、只要篩板塔設(shè)計(jì)合理，、只要篩板塔設(shè)計(jì)合理，操作得當(dāng)，

5、篩板塔不僅可操作得當(dāng)，篩板塔不僅可穩(wěn)定操作，而且操作彈性穩(wěn)定操作，而且操作彈性可達(dá)可達(dá)23，能滿足生產(chǎn)要，能滿足生產(chǎn)要求。求。2、篩板塔比起泡罩塔，生、篩板塔比起泡罩塔，生產(chǎn)能力可增大產(chǎn)能力可增大10%15%，板效率約提高板效率約提高15%，單板，單板壓降可降低壓降可降低30%左右，造左右，造價(jià)可降低價(jià)可降低20%50%。三、浮閥塔：浮閥塔是廿世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一三、浮閥塔：浮閥塔是廿世紀(jì)五十年代初開發(fā)的一種新塔型。種新塔型。閥型主要尺寸閥型主要尺寸F1F1型（重閥）型（重閥）V-4V-4型型T T型型篩孔直徑，篩孔直徑，mmmm閥片直徑，閥片直徑，mmmm閥片厚度，閥片厚度，mmmm最大開

6、度，最大開度，mmmm靜止開度，靜止開度，mmmm閥片質(zhì)量，閥片質(zhì)量，g g393948482 28.58.52.52.532323434393948481.51.58.58.52.52.525252626393950502 28 81.01.02.02.030303232三種塔板的比較三種塔板的比較: :四、其他類型塔板四、其他類型塔板1.舌形塔板與浮動(dòng)舌形塔板舌形塔板與浮動(dòng)舌形塔板2.導(dǎo)向篩板導(dǎo)向篩板氣液傳質(zhì)設(shè)備逐級(jí)接觸式微分接觸式板式塔填料塔三、板式塔的構(gòu)造三、板式塔的構(gòu)造1、板式塔的結(jié)構(gòu)、板式塔的結(jié)構(gòu)1）塔板的構(gòu)造）塔板的構(gòu)造篩孔篩孔降液管降液管溢流堰溢流堰（剖面圖）降液管降液管受液區(qū)

7、受液區(qū)溢流堰溢流堰安定區(qū)安定區(qū)開孔區(qū)開孔區(qū)俯視圖開孔區(qū)（有效傳質(zhì)區(qū)）：塔板上布置有篩孔的區(qū)域，提供主要汽液傳質(zhì)區(qū)域。降液區(qū)：每根降液管所占用的塔板區(qū)域，液體自上一層塔板流至其下一層塔板的通道。安定區(qū) ：此區(qū)域不開孔是為了防止因這部位液層較厚而造成傾向性漏液，同時(shí)也防止氣泡竄入降液管。邊緣固定區(qū)：在塔板邊緣有寬度為Wc的區(qū)域不開孔，這部分用于塔板固定。 2）塔板類型）塔板類型a）泡罩塔板b）篩孔塔板c）浮閥塔板d）舌型塔板 e）斜孔塔板 3）塔板的比較）塔板的比較 塔板性能比較 塔板類型 相對(duì)生產(chǎn)能力 相 對(duì)板效率 操作范圍 壓強(qiáng) 降 結(jié)構(gòu)成本 泡罩板 1.0 1.0 10100 高 復(fù)雜 1.

8、0 篩板 1.21.4 1.1 35100 低 簡(jiǎn)單 0.40.5 浮閥板 1.21.3 1.11.2 10100 中 一般 0.70.8 舌型塔板 1.31.5 01.1 50100 低 最簡(jiǎn)單 0.50.6 斜孔板 1.51.8 1.1 30100 低 簡(jiǎn)單 0.5 各種塔板的優(yōu)點(diǎn)及適用范圍 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 適用范圍 塔板類型 泡罩板 較成熟，操 作范圍寬 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻力大，生產(chǎn)能力低 某些要求彈性好 的特殊塔 浮閥板 效率高，操 作范圍寬 采用不銹鋼，浮閥易脫落 分離要求高,負(fù)荷變化大;原油常壓分餾塔 篩板 效率較高， 成本低 安裝要求水平,易堵,操作范圍窄 分離要求高,塔板較多;化工中

9、丙烯塔 舌型板 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ,生產(chǎn)能力大 操作范圍窄，效率較低 分離要求較低的閃蒸塔 斜孔板 生 產(chǎn) 能 力大,效率高 操作范圍比浮閥塔和泡罩塔窄 分離要求高，生產(chǎn)能力大 1、塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)、塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài) 兩相接觸面積為氣泡表面兩相接觸面積為氣泡表面 1）鼓泡接觸狀態(tài)）鼓泡接觸狀態(tài)四、板式塔的流體力學(xué)性能四、板式塔的流體力學(xué)性能2）泡沫接觸狀態(tài)）泡沫接觸狀態(tài) 傳質(zhì)表面面積很大的液膜傳質(zhì)表面面積很大的液膜 3）噴射接觸狀態(tài)）噴射接觸狀態(tài) 兩相傳質(zhì)面積是液滴的外表面兩相傳質(zhì)面積是液滴的外表面 2、氣體通過塔板的壓降、氣體通過塔板的壓降塔板壓降干板壓降液層阻力壓降增大接觸時(shí)

10、間板效率板數(shù)設(shè)備費(fèi)塔釜溫度能耗操作費(fèi) 保證較高效率的前提下，力求減小塔板壓降，以降低能耗和改善塔的操作?？朔迳吓菽瓕拥撵o壓形成氣液界面的能量消耗通過液層的摩擦阻力損失3、塔板上的液面落差、塔板上的液面落差液面落差： 塔板進(jìn)、出口側(cè)的清液高度差液面落差氣流的不均勻分布嚴(yán)重漏液板效率下降與塔板結(jié)構(gòu)、塔徑、流量有關(guān)。液面落差h：1、塔板上的異常操作現(xiàn)象、塔板上的異常操作現(xiàn)象1）漏液）漏液漏液兩相在塔板上的接觸時(shí)間板效率控制：控制：漏液量不大于液體流量的10%。漏液氣速： 漏液量達(dá)到10%的氣體速度。板式塔操作的氣速下限原因：原因：氣速太小、板面上液面落差引起的氣流分布不均勻安定區(qū)五、板式塔的操作特

11、性五、板式塔的操作特性2）液沫夾帶）液沫夾帶影響因素影響因素空塔氣速：空塔氣速減小，液沫夾帶量減小塔板間距：板間距增大，液沫夾帶量減小現(xiàn)象：現(xiàn)象： 液滴隨氣體進(jìn)入上層塔板。后果：后果：過量液沫夾帶，造成液相在板間的返混，板效率下降控制：控制：液沫夾帶量eV0.1kg(液)/kg(氣)。3）液泛）液泛液泛夾帶液泛降液管液泛原因：原因： 氣液兩相流速過大影響因素：影響因素： 流量、塔板結(jié)構(gòu)板間距大液泛速度高2、塔板的負(fù)荷性能圖、塔板的負(fù)荷性能圖V霧沫夾帶線（氣體流量上限線）線霧沫夾帶線（氣體流量上限線）線1 液泛線（線液泛線（線2） 液相負(fù)荷上限線（線液相負(fù)荷上限線（線3） 漏液線（氣體流量下限線

12、，線漏液線（氣體流量下限線，線4） 液相負(fù)荷下限線（線液相負(fù)荷下限線（線5） 1）負(fù)荷性能圖中各線的意）負(fù)荷性能圖中各線的意義義 1，2，3，4，5五條線所包圍的區(qū)域，既是一定物系在一定的結(jié)構(gòu)尺寸塔板上正常操作區(qū)。 操作彈性操作彈性: 兩極限的氣體流量之比 操作點(diǎn)位于操作區(qū)內(nèi)的適中位置,可獲得穩(wěn)定良好的操作效果 同一層塔板，操作情況不同，控制負(fù)荷上下限的因素也不同 物系一定時(shí)，負(fù)荷性能圖中各線的相對(duì)位置隨塔板尺寸而變例：加大板間距或增大塔徑可使液泛線上移， 增加降液管截面積可使液相上限線右移， 減少塔板開孔率可使漏液線下移。4氣體阻力小氣體阻力小-氣體阻力小可使氣體輸送的功率消耗小。氣體阻力小

13、可使氣體輸送的功率消耗小。對(duì)真空精餾來說，降低塔器對(duì)氣流的阻力可減小塔頂，底間對(duì)真空精餾來說，降低塔器對(duì)氣流的阻力可減小塔頂，底間的壓差，降低塔的操作壓強(qiáng)，從而可降低塔底溶液泡點(diǎn)，降的壓差，降低塔的操作壓強(qiáng)，從而可降低塔底溶液泡點(diǎn)，降低對(duì)塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解。低對(duì)塔釜加熱劑的要求，還可防止塔底物料的分解。5結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備取材面廣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備取材面廣-便于加工制造與維修，價(jià)便于加工制造與維修，價(jià)格低廉，使用面廣。格低廉，使用面廣。1、精餾塔的控制目標(biāo)、精餾塔的控制目標(biāo)六、重整裝置控制的主要產(chǎn)品質(zhì)量六、重整裝置控制的主要產(chǎn)品質(zhì)量回流泵原料塔頂產(chǎn)品塔底產(chǎn)品精餾塔再沸器冷凝器回流

14、罐操作目的操作目的：通過反復(fù)的部分汽化與部分冷凝，將混合液中沸點(diǎn)不同的各組分分離成產(chǎn)品。操作代價(jià)操作代價(jià)：消耗能量，塔底需要加熱使塔底液部分汽化；塔底需要冷卻使塔頂組分冷凝；1、精餾塔的控制目標(biāo)、精餾塔的控制目標(biāo) 質(zhì)量指標(biāo) 對(duì)于僅有塔頂、塔底出料的簡(jiǎn)單精餾塔，其質(zhì)量指標(biāo)可用塔頂與塔底料中關(guān)鍵組分的純度來表示。 產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗 在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能提高產(chǎn)品的產(chǎn)品并設(shè)法降低裝置的能耗。精餾塔產(chǎn)品純度、產(chǎn)品回收率和能耗之間的相互關(guān)系12010080604020080 90 9598 99 99.599.8產(chǎn)品回收率*100%產(chǎn)品純度*100%2=FV468產(chǎn)品回收率產(chǎn)品回收率：進(jìn)料中每

15、單位產(chǎn)品組分所能得到的可售產(chǎn)品的數(shù)量；能耗指標(biāo)能耗指標(biāo)：用單位進(jìn)料的塔底上升蒸氣量V/F來表示；定性規(guī)律：若能耗指標(biāo)一定，產(chǎn)品純度越高，其回收率越低；若產(chǎn)品純度一定，在一定范圍內(nèi)能耗指標(biāo)越高，其回收率越高。2、重整控制的主要產(chǎn)品指標(biāo)、重整控制的主要產(chǎn)品指標(biāo)-液態(tài)烴液態(tài)烴C5含量含量2、重整控制的主要產(chǎn)品指標(biāo)、重整控制的主要產(chǎn)品指標(biāo)-苯含量苯含量1、操作原則、操作原則三大平衡三大平衡七、液態(tài)烴七、液態(tài)烴C5影響因素及控制方法影響因素及控制方法溫度：溫度是系統(tǒng)熱平衡和物料平衡的關(guān)鍵因素，要想保持系統(tǒng)的平穩(wěn)操作，就要嚴(yán)格控制好各點(diǎn)的溫度。液面：液面是系統(tǒng)物料平衡的集中體現(xiàn)，塔底液面的高低將不同程度的

16、影響產(chǎn)品質(zhì)量，收率及平穩(wěn)操作，液面過高將會(huì)造成攜帶甚至沖塔現(xiàn)象，液面過低易造成串壓，損壞設(shè)備。所以平衡好塔液位尤其重要，它是系統(tǒng)穩(wěn)定操作的基礎(chǔ)。壓力：壓力控制的平穩(wěn)與否直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)的熱平衡和物料平衡，甚至影響到裝置的安全生產(chǎn)。在對(duì)塔壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)要進(jìn)行全面分析，盡力找出影響塔壓的主要因素，進(jìn)行準(zhǔn)確而合理的調(diào)整使操作平穩(wěn)下來。在進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)時(shí)要緩慢，不要過猛，不要隨便改變給定值，防止大幅度波動(dòng)造成沖塔事故。穩(wěn)定塔是催化重整裝置中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，它是一個(gè)有40層塔板的精餾塔，它的主要作用是來調(diào)節(jié)穩(wěn)定汽油的飽和蒸汽壓和液化汽中C5的含量，而對(duì)于這兩個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的控制，我們主要是通過調(diào)節(jié)穩(wěn)定塔

17、的底溫和頂溫來控制的，穩(wěn)定塔壓力雖然影響產(chǎn)品質(zhì)量，但是不作為調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)手段。 2、調(diào)整方法、調(diào)整方法溫度是調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)熱量平衡的關(guān)鍵因素，要想保持系統(tǒng)的平穩(wěn)操作，就要嚴(yán)格控制好各點(diǎn)的溫度。一般穩(wěn)定塔的底溫控制在160190 ，。底溫過低，輕組分汽化不出去穩(wěn)定汽油的飽和蒸汽壓過高，容易造成超標(biāo)；底溫過高，重組分汽化率增加容易造成液化汽C5的超標(biāo)，同時(shí)又影響穩(wěn)定汽油的收率。穩(wěn)定塔的頂溫主要是通過穩(wěn)定塔回流量調(diào)節(jié)控制頂溫的，塔頂溫度過高拔出物偏重，液化汽C5含量超標(biāo)，溫度過低，拔出物偏輕，容易造成穩(wěn)定汽油的飽和蒸汽壓不合格。 特別指出，當(dāng)原料油偏輕時(shí)，由于塔1101和塔1102減油量很大，穩(wěn)定塔

18、的負(fù)荷非常大，這時(shí)塔盤上的液層比較高，壓降大，氣速高，如果此時(shí)還要加大回流量控制C5含量，很容易造成液泛，塔板效率低，可能會(huì)導(dǎo)致飽和蒸汽壓和C5含量都超標(biāo)。遇到這種情況，應(yīng)該稍降底溫和回流，減輕塔內(nèi)負(fù)荷，反而能夠把產(chǎn)品質(zhì)量控制好。當(dāng)原料油偏重時(shí)，預(yù)加氫兩塔減油量為零，由于輕組分過少而使氣速小，精餾段負(fù)荷小，頂溫會(huì)逐漸上升，降底溫又會(huì)使回流罐液面不足，回流難以建立。遇到這種情況，除了提高加工負(fù)荷外，可以開大水冷適當(dāng)降低回流罐溫度，保證回流罐液面，以上操作無法滿足正常生產(chǎn)時(shí)，可以聯(lián)系調(diào)度相辦法更換原料。 脫苯分餾塔操作的主要參數(shù)有塔頂壓力、塔頂溫度、塔底溫度、回流比、進(jìn)料溫度及進(jìn)料量等，無論哪個(gè)參

19、數(shù)發(fā)生波動(dòng)，都會(huì)影響到塔的熱量平衡、物料平衡和汽液平衡，從而影響輕、重汽油的苯含量。如果苯含量不能控制，將影響全廠產(chǎn)品的出廠。而與其它塔不同的是，脫苯分餾塔既要控制塔頂輕汽油苯含量，又要控制塔底重汽油苯含量，還要控制好側(cè)線溫度，使含苯汽油富集在側(cè)線餾分中，控制難度相對(duì)其它塔而言非常大。八、苯含量的影響因素及控制方法八、苯含量的影響因素及控制方法1、影響因素、影響因素-塔頂壓力塔頂壓力 在其它參數(shù)不變的情況下，塔的操作壓力低，組分的相對(duì)揮發(fā)度會(huì)變大，汽油中的較重組分因揮發(fā)度會(huì)變大而從塔頂餾出，汽油中的苯也會(huì)隨之向塔頂方向移動(dòng)，使輕汽油苯含量超標(biāo)；相反，塔的操作壓力高，組分的相對(duì)揮發(fā)度會(huì)變小，使輕

20、、重組分分離變得困難，更多的苯將從塔底餾出，使重汽油苯含量超標(biāo)。 2、影響因素、影響因素-塔頂溫度塔頂溫度 塔頂溫度是影響塔熱量平衡的關(guān)鍵因素，在塔底溫不變情況下，塔頂溫上升，塔板上的溫度梯度會(huì)勢(shì)必向塔頂移動(dòng)，從而導(dǎo)致輕汽油苯含量升高，相反則輕汽油苯含量下降，塔頂溫度主要由塔頂回流控制，從某種意義上講，在熱量平衡起主要作用時(shí)，降低塔頂冷后溫度和提高回流等效。3、影響因素、影響因素-塔底溫度塔底溫度 塔底溫度是控制塔底油初餾點(diǎn)的主要參數(shù)，也是控制塔底重汽油苯含量的重要參數(shù)，塔底溫度過低，塔底提供的熱動(dòng)力不足，從而使苯在塔底積累，導(dǎo)致重汽油苯含量超標(biāo)；反之，塔底溫度過高，會(huì)使塔底上升的氣速過大，不但會(huì)把汽油中的苯蒸至塔頂使輕汽油苯含量超標(biāo)，還會(huì)把汽油中的高辛烷值組分從側(cè)線攜帶出去，造成辛烷值的損失。4、影響因素、影響因素-回流回流 回流是保證精餾塔連續(xù)穩(wěn)定操作的重要條件之一?；亓鞅刃。蛔阋允馆p重組分較好的分離開來，