塔的操作原理及产品质量控制

1、塔的操作原理及产品质量控制炼油二车间龙先煌2011.10.19主要内容容一、气液传质质设备概概述二、板式塔的的类型三、板式式塔的构构造四、板式式塔的流流体力学学性能五、板式式塔的操操作特性性六、重整装置置控制的的主要产产品质量量七、液态态烃C5的影响响因素及及控制方方法八、苯含含量的影影响因素素及控制制方法一、气液液传质设设备概述述作为气液液传质的的主要设设备之一一，板式式塔在工工业上得得到了广广泛的应应用。正正常工作作时，塔塔内流体体在重力力作用下下由上层层塔板的的降液管管流到下下层塔板板的受液液盘。气气体由塔塔底进入入，在塔塔顶底的的压力差差推动下下，穿过过受液盘盘的液体体。因此此，塔板板

2、是气液液两相进进行质量量和热量量传递的的主要部部件，气气液在塔塔板上的的逐级接接触，导导致两相相的组成成沿塔高高呈阶梯梯式变化化。如下下图示二、板式塔的的类型对于一块块塔板，气液间间的相对对流向有有两种类类型：错错流式液液体体沿水平平方向横横过塔板板，气体体则沿与与塔板垂垂直方向向由下而而上穿过过板上的的孔通过过塔板，气液呈呈错流。筛板塔塔、浮阀阀塔及泡泡罩塔等等的操作作均属此此类型。这种类类型塔的的结构特特点是具具有降液液管。降降液管提提供了液液体从一一块塔板板流至其其下一块块塔板的的通道。逆逆流式气气液液皆沿与与水平塔塔板相垂垂直的方方向穿过过板上的的孔通过过塔板。气体由由下而上上，液体体

3、由上而而下，气气液呈逆逆流。淋淋降筛板板塔即属属此类型型。此类类型塔板板没有降降液管。这两种类类型的塔塔，就全全塔而言言，气液液皆呈逆逆流。两两种类型型的塔在在操作时时板上都都有积液液，气体体穿过板板上小孔孔后在液液层内生生成气泡泡。板上上泡沫层层便是气气液接触触传质的的区域。板式塔的的塔板类类型一、泡罩罩塔泡罩塔是是Cellier于1813年提出出的最早早工业规规模应用用的板式式塔型式式。二、筛板板塔（筛板塔约约于1832年开始用用于工业业生产）筛板塔的的主要结结构及功功能：筛孔提提供气体体上升的的通道；2.溢溢流堰维维持塔板板上一定定高度的的液层，以保证证在塔板上气气液两相相有足够够的接触

4、触面积；3.降降液管作作为液体体从上层层塔板流流至下层层塔板的的通道。生产实践践说明：1、只要要筛板塔塔设计合合理，操操作得当当，筛板板塔不仅仅可稳定定操作，而且操操作弹性性可达23，能满足足生产要要求。2、筛板板塔比起起泡罩塔塔，生产产能力可可增大10%15%，板效效率约提提高15%，单单板压降降可降低低30%左右，造价可可降低20%50%。三、浮阀阀塔：浮浮阀塔是是廿世纪纪五十年年代初开开发的一一种新塔型型。阀片上各各部件的的作用：阀脚：浮阀有三三条带钩钩的腿。将浮阀阀放进筛筛孔后，将其腿腿上的钩钩扳转，可防止止操作时时气速过过大将浮浮阀吹脱脱。定距片：浮阀边沿沿冲压出出三块向向下微弯弯的

5、“脚脚”。当当筛孔气气速降低低浮阀降降至塔板板时，靠靠这三只只“脚”使阀片片与塔板板间保持持2.5mm左左右的间间隙；在在浮阀再再次升起起时，浮浮阀不会会被粘住住，可平平稳上升升。 能力比较较：浮阀塔的的生产能能力比泡泡罩塔约约大20%40%，操作弹弹性可达达49，板效效率比泡泡罩塔约约高15%，制制造费用用为泡罩罩塔的60%80%，为筛筛板塔的的120%130%。三种常用用浮阀的的主要尺尺寸阀型主要尺寸F1型（重阀）V-4型T型筛孔直径，mm阀片直径，mm阀片厚度，mm最大开度，mm静止开度，mm阀片质量，g394828.52.5323439481.58.52.525263950281.02

6、.03032三种塔板板的比较较:1.生生产能力力：筛筛板浮阀泡罩；2.压压降：泡泡罩浮阀筛板；3.操操作弹性性：浮浮阀泡罩筛板；4.造造价：泡泡罩浮阀筛板；5.板板效率：浮浮阀、筛板相相当泡罩。四、其他他类型塔塔板1.舌舌形塔塔板与浮浮动舌形形塔板2.导导向筛板板气液传质设备逐级接触触式微分接触触式板式塔填料塔三、板式式塔的构构造1、板式塔塔的结构构1）塔板的的构造筛孔降液管溢流堰（剖面图图）降液管受液区溢流堰安定区开孔区俯视图开孔区（有效传传质区）：塔板上上布置有有筛孔的的区域，提供主主要汽液液传质区区域。降液区：每根降液液管所占占用的塔塔板区域域，液体体自上一一层塔板板流至其其下一层层塔板

7、的的通道。安定区：此区域不不开孔是是为了防防止因这这部位液液层较厚厚而造成成倾向性性漏液，同时也也防止气气泡窜入入降液管管。边缘固定定区：在塔板边边缘有宽宽度为Wc的区域不不开孔，这部分分用于塔塔板固定定。2）塔板类类型a）泡罩塔板板b）筛孔塔板板c）浮阀塔板板d）舌型塔塔板e）斜孔塔塔板3）塔板板的比较较塔板性能能比较塔板类型 相对生产能力 相 对板效率 操作范围 压强 降 结构成本 泡罩板1.01.010100高 复杂 1.0 筛板 1.21.41.135100低 简单 0.40.5 浮阀板1.21.31.11.210100中 一般 0.70.8 舌型塔板板1.31.501.150100低

8、 最简单0.50.6 斜孔板1.51.81.130100低 简单 0.5 各种塔板板的优点点及适用用范围优 点 缺 点 适用范围围塔板类型 泡罩板较成熟，操作范围宽宽结构复杂杂，阻力力大，生生产能力力低某些要求弹性好 的特殊塔 浮阀板效率高，操作范围宽宽采用不锈锈钢，浮浮阀易脱脱落分离要求高,负荷变化大;原油常压分馏塔 筛板 效率较高高，成本低安装要求求水平,易堵,操作范范围窄分离要求高,塔板较多;化工中丙烯塔 舌型板结构简单单,生产产能力大大操作范围围窄，效效率较低低分离要求较低的闪蒸塔 斜孔板生产能力力大,效效率高操作范围围比浮阀阀塔和泡泡罩塔窄窄分离要求高，生产能力大 1、塔板板上气液液

9、两相的的接触状状态两相接触触面积为为气泡表表面1）鼓泡接接触状态态四、板式式塔的流流体力学学性能2）泡沫沫接触状状态传质表面面面积很很大的液液膜3）喷射射接触状状态两相传质质面积是是液滴的的外表面面2、气体通通过塔板板的压降降塔板压降降干板压降降液层阻力力压降增大大接触时间间板效率板数设备费塔釜温度度能耗操作费保证较高高效率的的前提下下，力求求减小塔塔板压降降，以降降低能耗耗和改善善塔的操操作。克服板上上泡沫层层的静压压形成气液液界面的的能量消消耗通过液层层的摩擦擦阻力损损失3、塔板上上的液面面落差液面落差差：塔板进、出口侧侧的清液液高度差差液面落差差气流的不不均匀分分布严重漏液板效率下下降与

10、塔板结结构、塔塔径、流流量有关关。液面落差差h：1、塔板上上的异常常操作现现象1）漏液漏液两相在塔塔板上的的接触时时间板效率控制：漏液量不不大于液液体流量量的10%。漏液气速速：漏液量达达到10%的气体速速度。板式塔操操作的气气速下限限原因：气速太小小、板面面上液面面落差引引起的气气流分布布不均匀匀安定区五、板式式塔的操操作特性性2）液沫夹夹带影响因素素空塔气速速：空塔气速速减小，液沫夹夹带量减减小塔板间距距：板间距增增大，液液沫夹带带量减小小现象：液滴随气气体进入入上层塔塔板。后果：过量液沫沫夹带，造成液液相在板板间的返返混，板板效率下下降控制：液沫夹带带量eV0.1kg(液)/kg(气)。

11、3）液泛液泛夹带液泛泛降液管液液泛原因：气液两相相流速过过大影响因素素：流量、塔塔板结构构板间距大大液泛速度度高2、塔板的的负荷性性能图V雾沫夹带带线（气气体流量量上限线线）线1液泛线（线2）液相负荷荷上限线线（线3）漏液线（气体流流量下限限线，线线4）液相负荷荷下限线线（线5）1）负荷荷性能图图中各线线的意义1，2，3，4，5五条线所所包围的的区域，既是一一定物系系在一定定的结构构尺寸塔塔板上正正常操作作区。操作弹性性:两极限的的气体流流量之比比操作点位位于操作作区内的的适中位位置,可可获得稳稳定良好好的操作作效果同一层塔塔板，操操作情况况不同，控制负荷荷上下限限的因素素也不同同物系一定定时

12、，负负荷性能能图中各各线的相相对位置置随塔板板尺寸而而变例：加大板间间距或增大塔径径可使液泛线上上移，增加降液液管截面面积可使液相上限限线右移移，减少塔板板开孔率率可使漏液线下下移。生产上对对塔器的的要求生产上对对塔器在在工艺上上及结构构上提出出的要求求有下列列几方面面： 1分分离效率率高-达到到一定分分离程度度所需塔塔的高度度低。2生生产能力力大-单位位塔截面面积处理理量大。3操操作弹性性（flexibility）大-对对一定的的塔器，操作时时气液流流量（亦亦称气液液负荷）的变化化会影响响分离效效率。若若分离效效率最高高时的气气液负荷荷作为最最佳负荷荷点，可可把分离效效率比最最高效率率下降1

13、5%的的最大负负荷与最最小负荷荷之比称称为操作作弹性。工程上上常用的的是液、气负荷荷比,作作为气气相与液液相的操操作弹性性。操作作弹性大大的塔必必然适应应性强，易于稳稳定操作作。4气气体阻力力小-气体体阻力小小可使气气体输送送的功率率消耗小小。对真真空精馏馏来说，降低塔塔器对气气流的阻阻力可减减小塔顶顶，底间间的压差差，降低低塔的操操作压强强，从而而可降低低塔底溶溶液泡点点，降低低对塔釜釜加热剂剂的要求求，还可可防止塔塔底物料料的分解解。5结结构简单单，设备备取材面面广-便于于加工制制造与维维修，价价格低廉廉，使用用面广。1、精馏馏塔的控控制目标标六、重整装置置控制的的主要产产品质量量操作目的

14、的：通过反复复的部分分汽化与与部分冷冷凝，将将混合液液中沸点点不同的的各组分分分离成成产品。操作代价价：消耗能量量，塔底底需要加加热使塔塔底液部部分汽化化；塔底底需要冷冷却使塔塔顶组分分冷凝；1、精馏馏塔的控控制目标标质量指标标对于仅有有塔顶、塔底出出料的简简单精馏馏塔，其其质量指指标可用用塔顶与与塔底料料中关键键组分的的纯度来来表示。产品产量量和能量量消耗在保证产产品质量量的前提提下，尽尽可能提提高产品品的产品品并设法法降低装装置的能能耗。精馏塔产产品纯度度、产品品回收率率和能能耗之间间的相互互关系产品回收收率：进料中每每单位产产品组分分所能得得到的可可售产品品的数量量；能耗指标标：用单位进

15、进料的塔塔底上升升蒸气量量V/F来表示；定性规律律：若能能耗指标标一定，产品纯纯度越高高，其回回收率越越低；若若产品纯纯度一定定，在一一定范围围内能耗耗指标越越高，其其回收率率越高。2、重整整控制的的主要产产品指标标-液态态烃C5含量2、重整整控制的的主要产产品指标标-苯含含量1、操作原原则三大平衡衡七、液态态烃C5影响因因素及控控制方法法温度：温温度是系系统热平平衡和物物料平衡衡的关键键因素，要想保保持系统统的平稳稳操作，就要严严格控制制好各点点的温度度。液面：液液面是系系统物料料平衡的的集中体体现，塔塔底液面面的高低低将不同同程度的的影响产产品质量量，收率率及平稳稳操作，液面过过高将会会造

16、成携携带甚至至冲塔现现象，液液面过低低易造成成串压，损坏设设备。所所以平衡衡好塔液液位尤其其重要，它是系系统稳定定操作的的基础。压力：压压力控制制的平稳稳与否直直接影响响产品质质量、系系统的热热平衡和和物料平平衡，甚甚至影响响到装置置的安全全生产。在对塔塔压力进进行调节节时要进进行全面面分析，尽力找找出影响响塔压的的主要因因素，进进行准确确而合理理的调整整使操作作平稳下下来。在在进行压压力调节节时要缓缓慢，不不要过猛猛，不要要随便改改变给定定值，防防止大幅幅度波动动造成冲冲塔事故故。稳定塔是是催化重重整装置置中的一一个关键键设备，它是一一个有40层塔板的的精馏塔塔，它的的主要作作用是来来调节稳

17、稳定汽油油的饱和和蒸汽压压和液化化汽中C5的含量，而对于于这两个个产品质质量的控控制，我我们主要要是通过过调节稳稳定塔的的底温和和顶温来来控制的的，稳定定塔压力力虽然影影响产品品质量，但是不不作为调调节调节节手段。2、调整方方法温度是调调节产品品质量、系统热热量平衡衡的关键键因素，要想保保持系统统的平稳稳操作，就要严严格控制制好各点点的温度度。一般般稳定塔塔的底温温控制在在160190 ，。底温温过低，轻组分分汽化不不出去稳稳定汽油油的饱和和蒸汽压压过高，容易造造成超标标；底温温过高，重组分分汽化率率增加容容易造成成液化汽汽C5的超标，同时又又影响稳稳定汽油油的收率率。稳定定塔的顶顶温主要要是

18、通过过稳定塔塔回流量量调节控控制顶温温的，塔塔顶温度度过高拔拔出物偏偏重，液液化汽C5含量超标标，温度度过低，拔出物物偏轻，容易造造成稳定定汽油的的饱和蒸蒸汽压不不合格。特别指出出，当原原料油偏偏轻时，由于塔塔1101和塔1102减油量很很大，稳稳定塔的的负荷非非常大，这时塔塔盘上的的液层比比较高，压降大大，气速速高，如如果此时时还要加加大回流流量控制制C5含量，很很容易造造成液泛泛，塔板板效率低低，可能能会导致致饱和蒸蒸汽压和和C5含量都超超标。遇遇到这种种情况，应该稍稍降底温温和回流流，减轻轻塔内负负荷，反反而能够够把产品品质量控控制好。当原料油油偏重时时，预加加氢两塔塔减油量量为零，由于

19、轻轻组分过过少而使使气速小小，精馏馏段负荷荷小，顶顶温会逐逐渐上升升，降底底温又会会使回流流罐液面面不足，回流难难以建立立。遇到到这种情情况，除除了提高高加工负负荷外，可以开开大水冷冷适当降降低回流流罐温度度，保证证回流罐罐液面，以上操操作无法法满足正正常生产产时，可可以联系系调度相相办法更更换原料料。脱苯分馏馏塔操作作的主要要参数有有塔顶压压力、塔塔顶温度度、塔底底温度、回流比比、进料料温度及及进料量量等，无无论哪个个参数发发生波动动，都会会影响到到塔的热热量平衡衡、物料料平衡和和汽液平平衡，从从而影响响轻、重重汽油的的苯含量量。如果果苯含量量不能控控制，将将影响全全厂产品品的出厂厂。而与与

20、其它塔塔不同的的是，脱脱苯分馏馏塔既要要控制塔塔顶轻汽汽油苯含含量，又又要控制制塔底重重汽油苯苯含量，还要控控制好侧侧线温度度，使含含苯汽油油富集在在侧线馏馏分中，控制难难度相对对其它塔塔而言非非常大。八、苯含含量的影影响因素素及控制制方法1、影响因因素-塔顶压力力在其它参参数不变变的情况况下，塔塔的操作作压力低低，组分分的相对对挥发度度会变大大，汽油油中的较较重组分分因挥发发度会变变大而从从塔顶馏馏出，汽汽油中的的苯也会会随之向向塔顶方方向移动动，使轻轻汽油苯苯含量超超标；相相反，塔塔的操作作压力高高，组分分的相对对挥发度度会变小小，使轻轻、重组组分分离离变得困困难，更更多的苯苯将从塔塔底馏

21、出出，使重重汽油苯苯含量超超标。2、影响因因素-塔顶温度度塔顶温度度是影响响塔热量量平衡的的关键因因素，在在塔底温温不变情情况下，塔顶温温上升，塔板上上的温度度梯度会会势必向向塔顶移移动，从从而导致致轻汽油油苯含量量升高，相反则则轻汽油油苯含量量下降，塔顶温温度主要要由塔顶顶回流控控制，从从某种意意义上讲讲，在热热量平衡衡起主要要作用时时，降低低塔顶冷冷后温度度和提高高回流等等效。3、影响因因素-塔底温度度塔底温度度是控制制塔底油油初馏点点的主要要参数，也是控控制塔底底重汽油油苯含量量的重要要参数，塔底温温度过低低，塔底底提供的的热动力力不足，从而使使苯在塔塔底积累累，导致致重汽油油苯含量量超标；反之，塔底温温度过高高，会使使塔底上上升的气气速过大大，不但但会把汽汽油中的的苯蒸至至塔顶使使轻汽油油苯含量量超标，还会把把汽油中中的高辛辛烷值组组分从侧侧线携带带出去，造成辛辛烷值的的损失。4、影响因因素-回流回流是保保证精馏馏塔连续续稳定操操作的重重要条件件之一。回流比比小，不不足以使使轻重组组分较好好的分离离开来，造成塔塔顶产品品和塔底底产品的的“重叠叠”，影影响到轻轻、重汽汽油苯含含量，从从而引起起侧线甲甲苯含量量大，损损失汽油油辛烷值值，严重重时会使使轻、