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精馏塔操作的异常现象



精馏塔塔板上气液两相的接触是决定板上两相流体力学及传质和传热规律的重要因素。当液体流量一定时,随着气速的增加,可以出现四种不同的接触状态。

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泡沫接触状态和喷射接触状态均是优良的塔板接触状态。因喷射接触状态的气速高于泡沫接触状态,故喷射接触状态有较大的生产能力,但喷射状态雾沫夹带较多,若控制不好,会破坏传质过程,所以多数塔控制在泡沫接触状态下工作。

塔内的气液两相接触也存在不理想的状态,比如说液泛、雾沫夹带、漏液等,这些状态会造成精馏塔效率下降甚至使操作无法进行。

一、液泛

直径一定的塔,可供气、液两相自由流动的截面是有限的。二者之一的流量若增大到某个限度,降液管内的液体便不能顺畅地流下;当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时,便要漫到上层板,产生不正常积液,最后可导致两层板之间被泡沫液充满。这种现象,称为液泛。若液泛过于严重,塔盘、塔内充满液体,此时即为淹塔。

液泛形成的原因:

1、塔内上升气相的流量过大,超过了最大允许速度,使大量液体随气体倒流,从而使塔板上液层增厚,降液管内的液面随之升高,若气体流量加大到使得降液管内的液体升高到堰顶,管内的液体便不仅不能往下流,反面开始倒流回上层板,板上便开始积液;加以操作时不断有液体从塔外送入,最后会使全塔充满液体。

2、液体负荷太大,使溢流管内液面逐渐升高,以致上下塔板液体连在一起,破坏了塔的正常操作。

3、对于我们丙烯酸及酯装置来说,当塔板上聚合物增多时,也会导致降液管流通面积变小,从而导致液泛现象。

液泛的现象:

1、塔的压降变大

2、塔的液相温度与塔下层塔板气相温度接近或相等

3、分离能力变差

4、 塔釜液位大幅波动

液泛的处理措施:根据具体的原因采取相应的措施

1、若是上升气相流量过大,则减少塔釜再沸器蒸汽加入量,从而减少塔内上升气相的流量。

2、若是进料负荷大,则减少进料或减少回流。

3、如果是塔内聚合物增多,则需增加阻聚剂的加入量,降低负荷,稳定操作。

二、雾沫夹带

雾沫夹带是指气体自下层塔板带至上层塔板的液体雾滴。在传质过程中,大量雾沫夹带会使不应该上到塔顶的重组分带到产品中,从而降低产品质量,同时会降低传质过程中的浓度差,致使塔板效率下降。雾沫夹带严重时会造成液泛,故对雾沫夹带量有一定的限制,通常要求雾沫夹带量小于10%。

影响雾沫夹带量的因素有主要是空塔气速和塔板间的气液分离空间。对于固定的塔来说,雾沫夹带量随空塔速度增大而增大。但是如果增大塔板间的距离,扩大分离空间,则可相应提高空塔速度。

三、漏液

在正常操作的塔板上,液体横向流过塔板,然后经降液管流下,当上升气体所具有的能量不足以穿过塔板的液层,甚至低于液层所具有的位能,这时就会托不住液体而产生漏液。

空塔速度越低,泄漏越严重。其结果是使一部分液体在塔板上没有和上升气体接触就流到下层塔板,不应留在液体中的低沸点组分没有蒸出去,致使塔板效率下降。因此塔板的适宜操作最低空塔速度是由液体泄漏量所限制的,正常操作中要求塔板的泄漏量不得大于塔板上液体量的10%。泄漏量的大小,亦是评价塔板性能的特征之一。

筛板、浮阀塔板和舌形塔板在塔内上升气速变小的情况下比较容易产生漏液。


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