关于液泛产生的原因分析及处理办法

2016-12-15张艳辉

黑龙江科学 2016年1期

关键词：精馏塔塔顶液面

张艳辉

（内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017320）

关于液泛产生的原因分析及处理办法

张艳辉

（内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古鄂尔多斯 017320）

2000年以来，中国境内的化工企业，尤其是煤化工企业迅猛发展，化工人才缺口很大，操作人员水平参差不齐，致使一些装置建成后开工初期操作不平稳，延长了产品合格时间，造成了很大浪费。液泛是化工装置中精馏塔操作时经常会遇到的一种不正常状态，本文对液泛产生的原因进行了分析，并针对各种原因产生的液泛提出了针对性的解决办法。

液泛；精馏塔；塔板；负荷

液泛是精馏塔操作中经常发生的一种不正常的现象，如果处理不当会导致操作指标大幅波动，精馏操作的三大平衡（热平衡、相平衡、物料平衡）被打破，最终导致产品不合格。如果发生在重质烃精馏塔中，还有可能造成塔顶产品变色等，甚至有可能导致装置停车，对生产操作非常不利。

1 液泛的定义

液泛是指在精馏塔中气液相负荷过大，使塔板与塔板之间的压降增大，则降液管中下降到下一层塔板的液相量减少，降液管中的液面逐渐升高，当压降超过某一定值时，降液管中的液相逐渐漫到上一层塔板，致使两层或几层塔板的液相连成一体，这种现象就叫作液泛。

图1 降液管中液相受力分析

2 精馏塔的类型

为能够更好地对液泛产生的原因进行分析，需要了解精馏塔。常用的精馏塔一般有板式塔和填料塔两种，本文以板式塔为例进行介绍。板式塔是在圆形筒体中安装若干层水平塔板，板与板之间有一定的间距，塔板上开有许多孔（孔上可能安装一些附件，如浮阀、泡罩等），供气相逐板向上流动，板的一侧有降液管，供液相逐板向下流动。降液管既要能使液体顺利流到下一层塔板，又要能使液体中夹带的气泡分离出来。板式精馏塔如图2：

图2 板式塔内部结构图

3 液泛原因分析

当液泛发生时，在DCS操作画面上可以看到精馏塔的压降增大到正常的范围以外，温度分布出现不正常，发生液泛的区域温度分布梯度很小。为什么会产生这些现象呢？

原因之一：精馏塔中气相负荷过大（塔底蒸发量或气相进料量过大），液相下降阻力增大，当气相负荷大到一定的程度，降液管内的液相下降量减少，甚至无法下降，导致降液管内液面逐渐升高，如果此时还没有降低气相负荷，就会导致液泛。因为每台精馏塔最初设计的气液相负荷是固定的范围，且这个范围很小，一旦气相负荷超过这个上限，降液管中的液面逐渐上升到与上一层塔板连在一起。

原因之二：精馏塔中液相负荷过大（回流量或者液相进料量过大），造成气体不能向塔顶上升，或上升量很小，经过一定的时间积累就会导致液体被气体完全托住，造成液体无法下流，也会产生液泛。

原因之三：在新建装置初次开车时，或装置大检修后，交付生产时检查不认真，塔中留有大量的焊渣、杂物、铁锈等，堵塞了降液管，导致液泛。

原因之四：精馏塔中的物料因操作不当，如温度过高、反应器催化剂泄漏至塔中等，引起塔内物料发生反应，反应物沉积在塔板上或降液管管壁，沉积物逐渐堵塞了液相下降的通道或气相上升的通道，而导致液泛。

4 发生液泛时的现象

精馏塔压降超过规定值；塔的某一部分塔板温差很小，与平时操作的温差相差较大；塔顶压力低，回流罐液面下降；严重时，塔的压力会发生上下有规律的波动。此时操作人员就可以判断为已经发生了液泛。

5 产生液泛后的处理方法

当发生液泛时，操作员要冷静，不能急于处理，首先要分析产生的原因，究竟是液相过大还是气相过大，不同的原因必须采用针对性的措施，否则可能适得其反，产生更严重的后果。

5.1 针对原因一的解决方案

如果塔的蒸发量过大，可见塔底热媒的量高于正常操作值，且塔底温度也较高，此时如果液泛刚刚发生，则可以缓慢降低塔底热媒量，使气相量减少，液体得以逐渐下降，并恢复到正常水平，操作切忌大幅度关闭热媒输入量，这样可能造成气相量急剧减少，液体可能突然大量落至塔底，造成塔底液位超高，塔底物料不合格。

如果是塔的气相进料过大，可见气相进料流量很大，与当时塔的回流量和加热量不平衡，如不及时降低气相进料负荷，就会发生液泛。此时最好的办法就是降低气相进料量，如因疏忽大意，没及时发现，液泛已经发生，则应该先缓慢降低进料流量，少量地降低塔底蒸发量，让塔的气相负荷慢慢减小。回流量可以视液泛情况适当的减少。但不要大量减少，否则气相可能冲到塔顶，造成超压或安全阀起跳事故。

5.2 针对原因二的解决方案

精馏塔液相回流过大产生的液泛，可以缓慢少量地减少回流量，如果是有侧线采出或侧线回流的精馏塔则需要自下而上的逐级减少回流量，切不可同时大量减少回流，这样极易造成冲塔，而使操作紊乱。如果侧线采出的液面不高，就不要提高侧线采出量，因为此时有可能侧线采出不合格。操作时应注意，因前期发生液泛时，操作者可能会加大塔底再沸量。如果是这种情况，在减少回流量的同时，也要适当减少再沸量，避免因再沸量过大而发生冲塔。

如果是液相进料过大造成的液泛，应缓慢减少液相进料，同时可少量地减少回流，当塔已经恢复平衡，再提高回流量至正常值。但是不要把回流量大幅度减少，这样容易造成塔顶波动。

由于原因三或四引起的液泛并不多见，而且这两种原因引起液泛后，随之而来的就是淹塔（即部分塔段被液体充满），这时只能停车检修解决，所以装置开工前的检查非常重要，一定要仔细认真，做到塔内清洁干净。操作中反应工段注意观察操作画面和数据，如果发生催化剂非正常损失，及时通知下游精馏工段。