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精馏操作的11类故障27个案例,一次看个透!

江苏佳安安全2018-06-20 21:09:50

自从上个世纪90年代,计算机技术的发展大大推动了精馏技术进步,模拟软件越来越先进,新型塔内件不断涌现,  设计案例和经验也越来越丰富, 然而精馏塔故障出现的频率却没有下降,为什么呢?


如何满足化工厂对精馏塔少检修、少抛锚、少投资、特皮实、省能耗、弹性大的要求呢?



首先,谈谈精馏故障的几点认识。


一.为什么精馏塔故障出现的频率没有下降?


  • 图书文献资料存档不全,一手数据信息匮乏,对于失败的案例掌握和了解不够多;       

  • 并购和裁员导致,经验丰富的老员工流失,而经验又得不到传承,文献不足以填补空白

  • 信息爆炸的时代,很难从海量信息中搜索到最又价值的参考数据或资料;

  • 案例要么被篡改、要么被简化、要么延迟很多年,要么分析认知还不准确、不透彻

  • 一些塔器方面存在的顽疾还没有找到更好的解决办法;


二.常见的塔器故障又有哪些?


  • 分离效率低于预期

  • 预期的处理能力低于设计值

  • 阻力降过高或者过低

  • 塔操作不稳定(偶发液泛)

  • 塔材料腐蚀或者强度不够


三.塔器常见的几类故障排名:





气相发泡


液相发泡


四.发泡问题的工业领域



发泡出现的工业领域

       
具体塔或者工艺

           
脱除酸性气体


醇胺溶液的吸收和再生塔


脱除酸性气体


热钾碱溶液(hot pot),Sulfinol


烃类的吸收


用烃吸收塔汽油、液化气等


化工、制药

乙醛、溶媒(soapy water)、多乙二醇聚合物、接近共沸点的溶液、萃取精馏、溶剂残留物的间歇精馏、蒸氨塔、DMF吸收塔(分离单双烯烃)、H2S冷水吸收塔


炼油

原油初馏塔、原油蒸馏塔、减粘分馏塔、焦化分馏塔、溶剂脱沥青塔、加氢裂化脱丙烷塔


气体干燥


三甘醇、乙二醇吸收塔


烯烃


高压冷凝液汽提



然后,谈谈精馏塔中的发泡问题


导致发泡的因素和解决途径 :


三大因素


固体颗粒物添加剂(缓蚀剂、烃类),降液管偏小和低温环境


解决问题的主要途径:


1、除掉导致发泡的物质(添加剂、过滤固体杂质);

2、注入消泡剂;

3、消除降液管瓶颈(用大的降液管、降低降液管内液面高度、用散堆填料替代板式塔);


精彩案例分析:



案例1 胺吸收塔的糟糕运行


装置概况炼油硫磺回收工段胺吸收塔,塔内装有散堆填料


操作过程: 检修时发现,前一次的尝试消除故障过程中,把液体分布器的布液槽隔一去一拆掉了。这样做的原因不明(可能是最早诊断分布器开孔率低,气速高导致夹带)。贫液的样品是黑色、不透明的。进一步的化验表明:进入吸收塔的气体含有液体烃类。


解决方案吸收塔糟糕的变现可能由很多不同的因素。塔内发泡最有可能的原因是胺液质量不行和烃类物质凝析到胺溶液里。改造后的分布器只能会导致更差的液体分布,对解决发泡问题无济于事。


分布器从新按照原设计安装好,填料用类似的规格型号替换了。胺溶液也换了新的。控制进气中不含烃类液体。塔运行后指标又可以满足指标要求了。


经验之谈

  • 胺液质量不佳和烃类凝析是发泡液泛的常见原因;

  • 随意改变设备结构会带来很多的麻烦。


案例2 消泡剂加入量——过犹不及


装置概况:天然气处理厂的胺吸收塔,塔在设计最大能力之下操作。


操作过程: 在较高进气量下操作,胺液被夹带到吸收塔顶的量就十分明显了。怀疑出现了发泡现象。在小规模的测试中,在实验室把气体鼓入胺溶液样品中后证实了这一点,而且实验表明溶液出现很强的发泡倾向。加入水性有机硅消泡剂后,泡沫平息了。厂里决定把同样的消泡剂加入到塔里面,并订购了消泡剂和加入泵。


解决方案切断进入吸收塔的原料气,保持胺液的循环。在吸收-再生系统中有一个贫液缓冲罐,里面的溶液和系统库存的溶液混合,这样就稀释了消泡剂。12小时后,车间试着从新进入原料气,发泡液泛现象又发生了,显然消泡剂的稀释程度还不够。原料气又被切断了,胺液打循环,缓冲罐的稀释工作又连续进行了12小时,第二次从新加入原料气进塔,这次十分成功,再也没有发生发泡现象。


经验之谈:

从此以后,消泡剂加入泵用的使用成为未来消泡应用的必须。


最后,为您奉上更多故障案例,一起看个够吧!!!


25个发泡故障简短案例集:


化工厂/塔器

简要的描述

建议

重水冷塔

当进水中悬浮物含量很高的时候,发泡现象就会发生,消泡剂的注入抑制了发泡现象,有些塔盘设计在处理发泡问题方面好于其他。

悬浮固体可以促进发泡

硫化氢水洗塔

压力降的测量和伽马射线扫描对于诊断发泡液泛很有帮助


化工

很少量的氯化钠从溶液中沉淀出来可以导致发泡,可以加入消泡剂解决问题

在液体中的微粒(Particulates)可以导致发泡

胺吸收塔

当一座工业规模试验吸收塔装置,与工厂装置并联投入运行后不久就发生了严重的发泡问题。试验吸收塔长距离的富胺液输送管线没有保温,夜间12-15℃的低温足以沉淀碳酸氢钾颗粒,这就颗粒是促进发泡、侵蚀和结垢的元凶

沉淀物可以促进发泡

NGL分馏塔,胺吸收塔

三套并联的吸收塔接受来自一个共用再生塔的贫胺液,其中两套的管线直径设计超大(greatly oversized),因而管线内液体流速过低导致固体颗粒在管道下面的沉降,沉积物不断累积,最后通道不断收缩,流速足够大时,液体又带着固体颗粒进入装置,导致两套装置突然堵塞和发泡 (fouling and foaming)

更大并不总是好事,在胺系统中应当避免或者消除固体可以沉积的地方

重水冷塔,硫化氢水洗塔

当进水中悬浮物含量很高的时候,发泡现象就会发生,消泡剂的注入抑制了发泡现象,有些塔盘设计在处理发泡问题方面好于其他。
压力降的测量和伽马射线扫描对于诊断发泡液泛很有帮助

悬浮固体可以促进发泡

天然气吸收塔

缓蚀剂的加入气井后带到吸收塔,导致填料塔发生发泡现象,实验室测试没有发现问题,实际工况条件下的测试成功发现问题,恰当浓度的消泡剂注入后解决了问题。

发泡测试最好在实际工厂操作工况下进行

天然气处理

用在锅炉水中的缓蚀剂导致发泡,用来给胺液补充的蒸汽凝结水中含有缓蚀剂;

外来的缓蚀剂也可以导致发泡问题

烯烃碱吸收塔

阻聚剂有效地解决了聚合问题,同时也带来了塔内拦液发泡问题.
在该塔加入的阻垢分散剂后,需要补加消泡剂来防止发泡,消泡剂的用量必须随着分散剂的浓度提高而增加;

添加剂可以引发拦液发泡;

炼油厂原油初馏塔

原油管道中加入的流动促进剂减小了阻力降,但是导致塔釜空间出现发泡问题,一旦泡沫高度增加到进料口以上,塔盘则会出现液泛现象,而且馏出物会变黑;

添加剂可以引发拦液发泡;

胺液再生塔

该单元在第一次开车和停车时运行状况良好,但是后来就在塔釜空间出现发泡问题,回流罐中充满了胺液、停车期间胺液存贮罐污染被认为是缘由。

短期的权宜之计就是保持塔釜低液位

丁二烯(乙腈溶液)

降解产物会促进发泡,萃取精馏实验塔利用戊烷/异戊二烯和乙腈模拟了工业装置,发泡现象出现而且随着水含量的增加而越发明显,奥尔德肖塔测试和上述结果吻合。通过注入阻泡剂抑制了发泡

水含量的变化可以影响发泡

天然气生产,乙二醇溶液

钻井泥浆中的柴油被高速的气流带入乙二醇吸收塔,并导致发泡和乙二醇的大量损失。开始的时候消泡剂缓解了发泡问题,后来把乙二醇溶液送到一个现有的低压闪蒸罐,停留3-5小时用来分离乙二醇和柴油

烃类进入到乙二醇溶液中导致发泡

炼油厂焦炭塔
胺吸收

规格是100%棉并填加聚酯和其他材料,这些物质溶解后促进了发泡。过滤器的更换消除了问题

注意过滤材料的选择

炼油厂,常压塔

当处理一种原油时发生严重的发泡现象,这种情况下,残油在系统中停留,在相对较长的时间内塔内多点温度不断攀升。

对于原油发泡倾向很敏感

天然气胺吸收塔

过量的消泡剂会产生大量的泡沫、液体夹带、酸气和塔釜空液位,解决问题需要不通气循环24小时,以重新恢复好的操作状态;

过量加入消泡剂可以加重发泡

炼油厂

2英寸厚的消泡剂加到贫液表面,然而系统仍然发泡;
为了解决发泡问题,过多的消泡剂加入到一个用来从富氢气源中脱除CO2的吸收-再生系统,干扰了塔盘的鼓泡状态,导致吸收效果不好。

过多的消泡剂和太少一样有害

炼油厂/油吸收塔

发泡导致液体夹带。拆掉顶上两层塔盘并不起作用。加入消泡剂解决了问题,伽马射线扫描在监测加入时机和用量方面很有帮助

拆除塔盘很少能够解决发泡问题

系统清扫(cleanup)缓解发泡 

天然气工厂/MEA 吸收塔

通过加入消泡剂处理发泡问题效果甚微,频繁的活性炭再生,降低MEA循环量。问题最终通过使用更为精细的过滤器和增加贫液循环过滤器得以解决。

改进过滤装置可以有效地应对发泡问题

天然气处理厂/胺液再生塔

遭遇发泡问题。一个原因是乙烷从上游乙烷液体处理工段的闪蒸罐夹带过来,管道过滤器换为5um的袋式过滤器,一周清洗一次,作用明显。不断注入消泡剂也发挥了作用,但是有些被活性炭吸附掉了。

好的过滤装置、吸附剂、充足的消泡剂可以缓解胺液发泡

硬件的改变可以消除发泡塔的瓶颈 

乙醛塔

由于进料口下一层塔盘的降液管发泡,塔提前出现液泛。这个问题通过伽玛射线扫描发现。添加消泡剂改善了操作,但是从工艺上看是不希望这样解决。
把存在问题的部位降液管扩大后解决了问题。

扩大降液管和注入消泡剂都是有效的应对发泡问题的措施

烯烃/HP冷凝液汽提塔

塔提前出现液泛,猜测是发泡问题。
用浮阀替换原来的筛板,堰高降为原来的一半,降液顶部面积增加了50%,塔的操作弹性得到大大提升。

处理易发泡物系时一定注意系统降液管的性能

化工

发泡问题出现后,增加塔降液管底隙后消除了瓶颈。
拆除小塔径的空白板条后,消除了发泡瓶颈;

较小的降液管持液量(低阻力降、提高底隙

化工

开始在靠近塔顶部位出现发泡问题。拆除顶部两层塔盘后,为消除夹带提供了更多的空间,但是并不能解决问题。伽马射线扫描确认了发泡现象,注入消泡剂后解决了问题。

有时拆掉顶部两层塔盘并不起作用

乙烯/碱液吸收塔

在塔顶部循环处试着增加阻垢分散剂时,导致严重发泡问题,加入消泡剂后不起作用。认为规整填料是问题严重性的缘由,因为板式塔加入同样的分散剂后没有遭遇严重发泡

添加剂和塔内件构件影响发泡