论精馏塔的简单操作

李科武，严治惠(新疆蓝山屯河能源有限公司，新疆 昌吉 831100)

塔器是指用以进行分离或吸收等物理过程、改变气体或液体复杂混合物组成的设备,又称“塔设备”。其高度与直径之比较大，塔器内外设置有一定的附件。内件用以使物料中的气体与液体、气体与固体、液体与液体或液体与固体密切接触，并在表面不断更新以完成质量传递(一般伴随热量传递)。塔器按照结构分类又分为板式塔和填料塔[1]。

板式塔内设有一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式与塔板上液层相接触进行物质传递。可根据气液操作状态分为鼓泡式塔板，如浮阀、泡帽、筛板等塔板；和喷射式，如网孔、舌形等塔板。又可以根据有无降液管分为溢流式塔板(泡帽等)和穿流式(穿流式栅板和穿流式筛板等)[1]。

板式塔为逐级接触式塔，气液传质在板上液层空间内进行，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。

(1)在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面，以减小传质阻力；

(2)在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供较大的传质推动力。板式塔在总体上气液呈逆流流动；每块塔板上呈均匀错流。

塔板是板式塔中气液两相接触传质的部位，决定塔的操作性能，通常主要由以下三部分组成：

(1)气体通道：为保证气液两相充分接触，塔板上均匀地开有一定数量的通道供气体自下而上穿过板上的液层。气体通道的形式很多，它对塔板性能有决定性影响，也是区别塔板类型的主要标志。筛板塔塔板的气体通道最简单，只是在塔板上均匀地开设许多小孔(通称筛孔)，气体穿过筛孔上升并分散到液层中。泡罩塔塔板的气体通道最复杂，它是在塔板上开有若干较大的圆孔，孔上接有升气管，升气管上覆盖分散气体的泡罩。浮阀塔塔板则直接在圆孔上盖以可浮动的阀片，根据气体的流量，阀片自行调节开度。

(2)溢流堰：为保证气液两相在塔板上形成足够的相际传质表面，塔板上须保持一定深度的液层，为此，在塔板的出口端设置溢流堰。塔板上液层高度在很大程度上由堰高决定。对于大型塔板，为保证液流均布，还在塔板的进口端设置进口堰。

(3)降液管：液体自上层塔板流至下层塔板的通道，也是气(汽)体与液体分离的部位。为此，降液管中必须有足够的空间，让液体有所需的停留时间。

在化工生产过程中，因板式塔工作特点，一般都选用板式塔做主要精馏设备。文章就1,4-丁二醇生产工艺中甲醛循环塔进行说明。

1,4-丁二醇(Butane-1,4-diol)，是一种有机物，分子式为C4H10O2，分子量为90.12。外观为无色或淡黄色油状液体。可燃，凝固点20.1 ℃，折射率1.446 1。能溶于甲醇、乙醇、丙酮，微溶于乙醚。有吸湿性，气味苦，入口则略有甜味。1,4-丁二醇是一种重要的有机化工和精细化工原料，是生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料和PBT纤维的基本原料；同时PBT塑料是最有发展前途的五大工程塑料之一[2-3]。

1,4-丁二醇因其独特的生产工艺，所需精馏设备较多，但主要以板式精馏塔为主，在其BYD工段中，甲醛循环塔是及其重要的一个组成。本公司选用甲醛循环塔，是由于其再沸器选型为立式热虹吸式换热器，故其本体选型较大，现场安装位置较高，且此塔受反应器影响，长时间处于高负荷运行状态，在其运转过程中受蒸汽及反应器运行情况影响，负荷调整较为频繁，在此过程中会出现各样操作问题。文章将就甲醛塔常见问题进行讲述。简单的精馏塔流程如图1所示。

图1 简单的精馏塔流程

根据图例分析问题：

情形：甲醛塔本体共计有四块压差计，其中，上中下各有一个，整体有一个压差显示，本情形就三块压差计异常上涨问题进行描述。

(1)塔釜压差计Δ3压差上涨，此类问题主要出现在液位计故障时期，因无法判断出具体液位，导致操作人员无法判断出真实液位，导致操作过程中造成真实液位持续上涨，进而造成塔釜压差上涨。解决此类问题需要操作人员具备一定的操作经验，根据进料量与采出量的具体差值来判断采出量是否正常，若有异常则进行调节，进而解决塔釜压差异常上涨问题。

案例：某公司正常生产过程中，主控人员在操作过程中发现塔釜压差Δ3持续上涨，检查工艺运行参数，未发现异常。上报技术人员，技术人员经检查发现采出调节阀阀位偏低，采出流量较正常阶段相比偏低，塔釜再沸器蒸汽使用量偏大，通过判断，认定液位计显示故障，联系仪表人员，并下达操作指令将采出调节阀开大。经过处理，塔釜压差Δ3恢复正常，这是一起典型的因液位计故障导致的塔釜压差案例，在本起案例中，因主控人员经验不足，无法判断因液位计故障导致采出异常，进而造成塔釜液位偏高，基于正常运行中参数小范围波动无法判断出具体原因——在正常生产过程中，工艺参数会有小范围波动，这属于正常工况，但如何通过这些波动判断出具体故障原因，对操作人员有较高的要求，操作人员必须熟知各工艺参数波动将会造成何种后果，才能准确判断出问题所在。在正常生产中，仪表故障是最难进行判断，因为仪表故障导致工艺事故数不胜数，这就需要仪表人员对于仪表能否正常工作重点监管。

(2)塔中压差Δ2异常上涨，此类问题出现主要由以下两方面造成：①热量不平衡，中压蒸汽压力及温度发生波动，造成塔釜热量不足，但进料量无变化，造成塔釜气相在上升过程中被进料冷却，导致气相无法正常上升至塔顶，堆积于进料口下方，导致压差上涨。②塔顶塔盘出现故障，常见故障为螺栓松动，导致塔盘无固定；塔盘破损，导致积液盘及浮阀故障，无法正常冷热交换。碰到此类状况需要进行停塔开人孔进行检查处理。

案例：某公司正常生产过程中，发现塔中压差Δ2频繁高报警，造成产品不满足指标要求；由于长时间处于这种情况，只能通过不断停车水洗重新开车来解决，但并不能从根本上解决问题，后经公司领导层决定，进行停塔拆人孔检查。进塔检查后发现，塔盘严重受损，已经不能满足生产需求，经过与同行业交流及与工艺包提供厂家沟通，进行塔盘修复及更换工作。经过一个月处理，开车后塔操作恢复正常。经过此次事件，该公司下达一项操作指令，每年进行一次塔盘检查恢复工作，以满足生产需求。塔器在正常生产过程中，塔内部发生异常最难处理，因对其进行处理需要停车，而这将会导致产量波动，甚至会导致安全事故发生，其可能造成后果充满着不确定性。该起案例中，从发现故障到最终解决问题，共计耗时一个月之久，对于公司生产造成了严重影响，相信各化工厂都遇到过因为设备内部故障造成停车检修进而影响产量的问题。但如何在日常工作中加强设备维护，尽早发现问题，并安排合理检修计划，消除小故障，避免大故障，这需要全体从业人员共同努力，一个公司一个企业只有长期保持稳定生产，才会经济效益最大化。频繁检修不但造成人力耗损，还将造成效益降低，社会及行业评价降低，对于公司经营造成不可抗拒损害。

(3)塔顶压差Δ1异常上涨，此类问题发生主要由以下两方面造成，①液位有关，当液位过低，蒸汽量过大时，因为热量过多，导致塔釜上升气相变少，塔顶液相冷热交换后塔顶气相变少，进而导致塔顶冷热交换故障，导致压差上涨，碰到此类情况需尽快将塔釜液位调整至正常范围，并将各项温度压力参数调整正常。②回流量异常，回流量异常问题主要体现在设备运行时间久，流量计出现故障，显示流量比实际流量偏小，此问题需要通过回流阀位及现场基泵电流来进行判断，一般此类问题较难判断，需要通过技术人员或操作人员通过经验来发现阀位是否较之前操作有变化，当前阀位是否和之前同负荷阀位一致或相近。

案例：①某公司正常生产过程中，操作人员发现塔顶压差Δ1频繁上涨，因该公司在之前生产经营过程中未出现过此类问题，操作人员第一时间进行了上报，技术人员经过参数趋势查询，判断塔釜液位过低，将采出调节阀进行下调，经过操作，塔顶压差逐渐恢复正常。②某公司正常生产过程中，频繁出现因塔顶压差故障导致的产品不合格，多次停车处理，但仍未从根本上解决此项问题，技术人员通过调取历年操作参数及趋势，经过一周的严格对比，最终判断为回流阀位偏大，流量显示较实际流量严重偏大造成，仪表人员校准流量计后确认流量计故障，正常显示流量较实际流量偏小，通过手动调节关小阀位，塔顶压差Δ1回复正常。通过这两个案例不难看出，化工操作过程中操作经验是想当重要的，这也是为什么一个化工企业有经验的操作员工占比越高，公司出现故障的频率越低，公司的效益越好。

如何将一个刚踏入化工行业的员工培养成一个可以独当一面富有操作经验的老工人，这不但需要员工个人的学习，还要有老员工进行带徒，避免其走弯路走错路，让其通过不同的案例来增加经验，而不是通过其操作故障来增加经验，一个好的公司，对于员工培养一定会有其独特的一套，没有一个完善的员工培养体系，化工工厂是走不下去的，如果只图眼前利益，而不注重长久利益，短时间可能会给其带来收益，但长时间经营下去会发现不同问题，导致其收益降低甚至负收益。

塔器是化工企业生产的命脉，化工生产的稳定运行离不开塔器，塔器正常生产，才能保证生产正常进行。如何维持塔器正常运行，不单单只是在检修阶段进行检查处理，还需要日常操作过程中对于异常情况判断并进行处理，尤其是正常运行阶段中工艺参数的稳定，每一台塔器出现问题故障，都与日常操作中超出工艺参数控制有直接关系。如何在日常操作中稳定塔器，是每一名操作工人都必须具备的基本技能。

化工企业在经营生产过程中会遇到不同的问题，可能是塔器也可能是换热器亦或者是基泵。如何及时发现问题，如何判断问题原因进而解决问题，这不是某一个人可以解决的，这需要基层员工与技术组严密配合，将问题处于萌芽状态时就进行解决，避免因为小问题发展成大问题，大问题发展成事故，任何企业一旦发生事故，都会造成不可预计的后果。一个优秀的员工可以为公司带来不小的收益，如何培养一名优秀的员工，这需要全体操作人员共同努力，员工从进厂开始培训，讲培训根入骨髓，时刻讲培训，时刻在培训，通过培训，将其从“不懂、不会”，发展为“我懂、我会”。

塔器的操作在化工生产中相当重要，一个运行稳定的塔器带来的不仅仅是简单的减少操作，更多的是稳定生产，长久效益，一个好的塔器对于稳定生产相当重要，当然塔器操作还有一些其余问题，这里就不一一赘述了，但整体来说甲醛塔的异常操作就如上所述，欢迎各位同行指正！