溶剂再生塔的故障诊断及排除

溶剂再生塔的故障诊断及排除第1页，课件共25页，创作于2023年2月一、溶剂再生塔简介溶剂再生塔是一座采用部分冷凝器、液相全回流的精馏塔构型。国内普遍采用的典型溶剂再生塔构型如图所示。富含H2S的干气（以下简称富气）从塔顶部第三层塔板以气液混相的进料方式进入塔内。塔顶出富含H2S,CO2的酸性气，塔釜生产循环胺溶剂（由于脱除了H2S而称为贫液），返回吸收塔，贫液中H2S的浓度直接影响着吸收塔的操作效果。第2页，课件共25页，创作于2023年2月由于催化干气的组成和流量具有较大的波动。为了保证塔底贫液中含H2S指标的要求，在确定的回流条件下，塔内设计的实际塔板数不仅需要保证该塔分离要求所需理论板数，而且也需要保证抵消进料量和组成波动需额外增加的分离余度。浮阀塔板在该体系的塔板效率可以达到60%，但经常性地表现为40~50％左右。一、溶剂再生塔简介第3页，课件共25页，创作于2023年2月二、故障描述锦西石化分公司140万吨/年重油催化装置（RFCC）液化气脱硫装置溶剂再生塔原设计处理量为38.5t/h。目前处理量高达到60t/h。自开车以来，该塔的塔底贫液的H2S浓度处于1.5~3g/L的范围，从未达到小于1.0g/L的设计要求。当塔生产能力达到60t/h后，塔操作出现较大的波动；当塔压降超过17kpa以后，出现冲塔的迹象，塔底贫液H2S浓度达到2.37g/L的左右。

第4页，课件共25页，创作于2023年2月表中示出了溶剂再生塔典的设计，实际运行和5月22日的工艺操作值的对比。项目设计值实际运行值5月22日运行值底温，℃125-115122-128124顶温，℃110105106顶压，Mpa0.20.1-0.180.12进料温度，℃9890-10595进料量，t/h38.535-6060富液中胺浓度，Wt%29.222-3026富液中H2S浓度，g/L5~106.37贫液H2S浓度，Wt%0.141-32.57酸气量，Nm3/h450500-1000600酸气H2S浓度，wt%3930-4540塔顶回流量，Ton/h4.2035.0~6.05.8回流温度，℃404040二、故障描述第5页，课件共25页，创作于2023年2月二、故障描述塔板号1~20塔径，mm1600降液管面积，m20.3507开孔率，%6.8塔板间距，mm600堰高，mm50降液管底隙，mm100溢流数1溶剂再生塔直径为1600mm，塔板间距为600mm，内部装填了20层单溢流F-1浮阀塔板，塔基本结构参数见表。第6页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.1精馏塔故障诊断的基本流程第7页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.2精馏塔故障的初步诊断分析塔设备处于操作上限：该塔原设计进料量为38.5t/h，实际生产量已经达到60kg/h，为设计点的155.8%;塔板效率低：国内绝大多数溶剂再生塔的塔板数均为20层，都能够满足生产要求。从当前生产操作而言，塔底贫液中胺浓度超标说明，该塔塔板效率较低。

液泛压降低:操作实际表明，一旦全塔压降达到17kpa后，溶剂再生塔出现冲塔的迹象;第8页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析按照20层塔板17kpa的冲塔压降估计:平均每板的压降为0.85kpa,折合为6.37mmHg和86.6mmH2O。而浮阀塔板在该塔板压降水平下，完全可以正常操作，那为何出现了冲塔的迹象哪？该体系存在腐蚀性，可能会造成塔板较大的穿孔，会造成塔板压降降低，但不会引起冲塔，因此，可能性不大！塔板脱落：部分塔板脱落会造成全塔压降的降低。按照20层塔板在17kpa时出现冲塔现象初步判断，塔板脱落是十分可能的。3.2精馏塔故障的初步诊断分析第9页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.2精馏塔故障的初步诊断分析初步诊断结果：1.该塔的加工量达到了设计处理量的155.8%,并出现冲塔迹象,表明该塔接近于喷射液泛状态；过量雾沫夹带造成塔板效率的降低；部分塔板脱落造成了理论板数的降低；从而造成了塔底贫溶剂硫含量的超标！2.按照该工况下，F-1浮阀塔板液泛的压降为120mmH2O估计，全塔在17kpa下发生冲塔，塔内的板数在13~15层之间（核算值为14层）。第10页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.3精馏塔故障的流程模拟证明根据前述的经验判断，初步推断出溶剂再生塔内可能有5~7层塔板脱落的推断，塔板效率按50％考虑，假定塔内有6层塔板脱落，则全塔的理论级数为9层（包括塔顶冷凝器和塔底再沸器）。应用ProII软件对该工况下的操作进行了流程模拟。模拟规定的塔顶冷凝器温度为40℃，塔底贫液的H2S浓度规定为2.37g/L。第11页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.3精馏塔故障的流程模拟证明板温度压力流量，kgmole/hr热负荷号℃Kg/cm2液相气相进料产品M*kcal/h1C40.01.60400.041.8V-4.38972116.62.00457.1441.825.4V3119.92.033112.3473.42499.7L4121.62.063125.3628.95122.22.093129.8641.96122.72.113133.3646.57123.22.143136.5650.08123.62.173139.3653.29R124.42.20655.92483.4L6.2534模拟出的全塔物料、热平衡第12页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.3精馏塔故障的流程模拟证明模拟出的全塔气相负荷塔板号分子量密度Kg/m3重量流量K*kg/h体积流量K*m3/h1C38.3712.330451.5610.670219.6471.2037210.0908.382318.8791.1648910.5239.033418.1861.1341413.00911.470518.1051.1433113.16211.512618.0781.1560213.22111.437718.0641.1696013.27411.349818.0551.1834713.32411.2589R18.0551.1966413.37311.176第13页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.3精馏塔故障的流程模拟证明模拟出的全塔液相负荷分布塔板号分子量密度Kg/m3重量流量K*kg/h体积流量K*m3/h1C18.035989.3847.2147.292218.039945.6628.2458.719322.446937.81269.85874.490422.408939.13470.03074.569522.395939.64870.09274.593622.386939.77770.14474.639722.379939.75270.19474.694822.375939.67170.24274.7529R23.515939.25658.39762.174第14页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析浮阀全开前:

3.4精馏塔故障诊断的压降计算浮阀全开后:液层压降第15页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.4精馏塔故障诊断的压降计算理论板号阀孔动能因数pa0.5液流强度m3/h.m容量因子m/s干板压降kpa清液高度mm液柱湿板压降kpa216.17.180.03570.53128.00.790316.861.30.03530.58236.90.922421.861.40.03480.98037.01.32522.161.40.03491.0037.01.34622.161.40.03511.0037.01.35722.161.50.03531.0037.01.34822.061.50.03550.99937.01.34合计8.4第16页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析3.5精馏塔故障诊断的液泛计算理论板号空塔动能因数ft/s塔径mm泛点率％每板压降kg/cm2液流强度GPM/in降液管清液高度/板间距％22.8431600.066.50.0110.728.8933.4461600.099.30.0176.245.7543.4831600.0100.00.0186.246.2353.4821600.099.80.0186.246.2263.4771600.099.60.0186.246.1773.4721600.099.30.0186.246.1183.4671600.099.00.0186.246.06第17页，课件共25页，创作于2023年2月三、故障的初步分析经过以上分析和模拟计算可知，造成锦西石化分公司RFCC溶剂再生塔生产故障的原因是：该塔操作在设计点的155.8%,接近于液泛状态；经过流程模拟计算和塔板压降核算，结果表明，该塔内可能有6层塔板被吹翻；雾沫夹带和塔板数减少造成了贫溶剂硫含量不合格。故障排除方法全塔更换中国石油大学开发的SuperV系列浮阀塔板。预制好塔板后实施临时停车，检修！3.6精馏塔故障诊断的结论第18页，课件共25页，创作于2023年2月四、故障排除4.1SuperV1浮阀塔板及其设计结果SuperV1浮阀塔板第19页，课件共25页，创作于2023年2月四、故障排除溶剂再生塔的操作的核心问题是适应进料组成、流量和进料温度的波动，保证再生胺的H2S含量的要求，因此要求塔设备具有高的操作稳定性、操作弹性和高塔板效率，同时要防止低处理量时泄漏对塔釜H2S含量的影响。塔板设计按照60ton/h为设计点，设计的操作弹性范围为50~115％。4.1SuperV1浮阀塔板及其设计结果设计方案第20页，课件共25页，创作于2023年2月四、故障排除鉴于该塔的堰长塔径比大于0.75％，因此塔板上滞流区几乎不存在，为了节约施工时间，无须采用抹斜堰，塔内固定结构完全利旧。但由于该体系为重度起泡体系，在每个出口堰上部焊接3根350mm高10mm的导气管。4.1SuperV1浮阀塔板及其设计结果第21页，课件共25页，创作于2023年2月四、故障排除4.1SuperV1浮阀塔板及其设计结果为了防止泄漏和保证塔板上的气液分散，最下部一层塔板（20层）堵孔至开孔率9%左右。详细的塔板结构参数设计实际板号塔径mm板间距mm溢流数降液管面积m2堰宽mm出口缝隙mm堰高mm开孔率%1-3#1600600mm10.35073691005012.224-19#1600600mm10.35073691005012.2220#1600600mm10.3507369100509第22页，课件共25页，创作于2023年2月四、故障排除在预制塔板的基础上，经过合理的生产调度及安排，决定对塔设备紧急实施2天的停工检查和改造。开塔后发现塔内提馏段下部（4~7层，10和11层）共六层塔板完全脱落，完全验证了故障诊断的分析结果，分析原因是塔板安装不当造成的。全塔更换了SuperV1型浮阀塔板，并细致地检查了施工质量，得到确认和签字后封塔。4.2实施效果第23页，课件共25页，创作于2023年2月四、故障排除恢复生产后的开车1个月的生产考核结果表明，在30~75吨进料条件下，溶剂再生塔操作极为平稳，塔底贫液的硫化氢含量完全小于1g/L,全塔压降在6