甲醇分馏塔塔底液位波动原因分析

甲醇分馏塔塔底液位波动原因分析 2009年37卷第3期广州化工?183? 甲醇分馏塔塔底液位波动原因分析 汤虎1,李金柱2 (1宁波镇海石化工程有限责任公司,浙江宁波315207;2.中石化镇海炼化分公司炼油三部,浙 江宁波315207) 摘要:分馏塔底重沸器的出人口管径设定对分馏塔的操作影响很大,镇海炼化MTBE装置甲 醇分馏塔长期以来存在的塔底液 位波动问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,原因就是重沸器出入口管径不当.文章从甲醇塔底液位波动分析人手,对重沸器 管径与塔底液位影响关系进行了详细的 分析. 关键词:重沸器;管径;液位波动 AnalysisofCausesforLiquidLevelFluctuationattheBottom ofMethanolFractionatingTower TANGHu,LIJin-zhu. (1ZhenhaiPetrochemicalEngineeringCompanyLimited,ZhejiangNingbo315207; 2DepartmentofThirdRefining,ZhenhaiRefining&ChemicalCompany,Sinopec,ZhejiangNingbo315207,China) Abstract:Thepipediameterofinletsandoutletsofbottomreboileroffractionatingtowerhadagreatimpa ctonthe manipulationoftower.Theproblemofliquidlevelfluctuationatthebottomofmethanolfractionatingto werofMTBEunitin ZRCCtherewasalongtime,fortheimproperinletdiameterofreboiler.Inthispaper,thephenomenonofth eliquidlevel fluctuationatthebottomofmethanolfractionatingtowerwasstudied.andthentherelationshipbetweenp ipediameterofre— boilerandliquidlevelfluctuationatthebottomoftowerwasdetailedanalyzed. Keywords:reboiler;pipediameter;liquidlevelfluctuation 中石化镇海炼化分公司MTBE装置1988年底建成.1989年 10月试车投料,11月全面打通 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ,生产合格产品,试车成功.装 置于1999年10月进行扩能改造,11月投产,改造后MTBE的年 产能力达到4万吨.99年改造工作量较小,仅将原共沸塔(后作 为甲醇分馏塔)塔盘进行了更换,后处理部分没有变化,这也留 下了后处理部分在实际生产中成为装置运行瓶颈的问题.2004 年10月因为炼化分公司芳烃处理能力的增强,辛烷值资源紧缺, 开始进行MTBE装置10万吨/年扩能改造.此次改造与装置原 始设计处理能力相差很大,改造较为彻底,除原反应器和共沸塔 保留之外,其余主体设备全部更新,保留的原共沸塔作为甲醇分 馏塔(T303以下简称甲醇塔)使用.但是开工后发现,甲醇塔的 处理能力可以满足生产要求,但是塔底液位波动却很频繁. 1原因分析 1.1MTBE装置后处理部分流程(见图1) 从共沸塔(T301)顶来的甲醇/碳四馏分共沸物经萃取塔进 料冷却器(E309A/B)冷却后,进入萃取塔(T302)底部.从甲醇塔 (T303)底送来的40~C循环萃取水自萃取塔顶注入,经逆流萃取 后,甲醇几乎全部溶于水中,由塔底排出.萃余相(碳四馏分)由 塔顶进入烷基化进料罐(V313)切除水分,切水后的碳四馏分由 未反应碳四泵(P310A/B)送往罐区.含甲醇的萃取水由甲醇塔底 图1MTBE装置后处理部分流程图 进入碳四闪蒸罐(V305)闪蒸出部分溶解的碳四后,经甲醇塔进料 泵(P308A,’B)升压,再经甲醇精馏塔进料换热器(E311MB)与甲 醇塔底萃取水换热后进入甲醇塔(T303).T303顶部馏出物经甲 醇塔冷凝器(E313)冷凝后进入甲醇塔回流罐(V306),冷凝物 经甲醇塔回流泵(P309A/B)抽出后,一部分送回T303顶回流,另 一 部分即为回收甲醇送回甲醇罐(V301). 1_2改造开工后甲醇塔底液位波动情况 从以上二张甲醇塔塔底液位波动图可以看出,这种波动是长 期且频繁的,而且无论塔底液位是高还是低,波动总是存在.以往 ? 184?广州化工2009年37卷第3期 图2甲醇塔底液位波动图 ,I,,1 —一 !==L/ /\一一 , j\f\一 /—I/ \/ 7/广\一一,, 图3甲醇塔底液位波动详图 在装置生产过程中也有过塔底液位波动幅度较大的情况出现,但 是这与塔底出料或者与塔底液位的高低多少有一点关系.在 MTBE改造之前,共沸塔底液位也曾经出现过大幅度波动情况, 最终发现是塔底控制阀参数设定不当引起的,通过调整塔底出料 控制的PID参数解决了这个问题.在这次改造后,因为塔底出料 为萃取水,要求水量要稳定以利于萃取塔内气液相物料的交换, 所以不能再将塔底出料量与塔底液位串级控制,因而排除了因 PID参数设制不当这一因素,促使我们进一步分析甲醇塔底液位 大幅波动的原因. 1.3甲醇分馏塔塔底波动可能性分析 甲醇分馏塔原为MTBE装置共沸塔,1988年制造完成,并于 当年10月份投入生产使用,共有60层塔盘,1999年为适应4万 吨/年MTBE装置扩能改造,塔盘更换为格力奇高效微分塔盘, 2005年1月因MTBE装置10万吨/年扩能改造,改作甲醇分馏 塔,精馏段塔盘开孔率由原14.8%改到10%,提馏段塔盘开孑L率 由原14%改到6.8%,分别进行堵孔及塔盘结构改造,塔底重沸器 仍利用原甲醇塔重沸器. 甲醇塔投入使用后出现塔底液位大幅波动的情况,在确定不 是因塔底出料影响后,可以肯定是由塔内液相流动有较大波动引 起的,这主要有二种可能性. 第一种可能性是上层塔盘气相负荷太高导致轻微液泛.因为 提馏段堵孔太多,塔底重沸器返塔气相量相对较大,导致大量气 相由降液管上升,阻碍了上层液相的下流,塔盘液位开始上升.但 是因为这部分气相量较少,在上层塔盘液位积聚到一定高度后, 因液相压力高于塔底气相压力,大量液相由降液管流到塔底而导 致塔底液位迅速上升.上层塔盘液位下降后,塔底气相部分又由 降液管上升,塔底液位又开始下降,造成脉动循环从而形成塔底 液位的波动. 第二种可能性是塔底液相流H{量不稳定.塔底排出分两路, 一 路由自动控制阀去T302,另一路去重沸器加热汽化后返回 T303.去T302部分由自动控制阀控制流量稳定,而去重沸器一路 流量波动导致塔底液位波动幅度较大,由于塔底重沸器气相和液 相密度差不足,流动动力不够,导致重沸器有轻微水击的发生.在 发生水击后首先大量液相被带回塔底,塔底液位大幅度上升,再 因为重沸器的压力因水击下降后,塔底液体流人重沸器其液位又 逐渐下降,重沸器热量积累到一定程度后再次水击形成塔底液位 的波动. 为了确定究竟哪一个原因导致塔底液位波动幅度较大,先看 看分馏塔及重沸器的基础数据及提馏段的相关计算数据. 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1提馏段设计参数 图4提馏段塔板负荷性能图 为了确认甲醇分馏塔的实际气相及液相负荷在塔盘负荷内, 输入塔的操作参数,忽略重沸器及塔顶冷凝器压降,采用PR方 程流体包,用HYSYS对甲醇塔进行模拟核算得出计算结果如下. 表3甲醇分馏塔HYSYS核算数据及结果 2009年37卷第3期广州化工?185? 计算出的结果中,塔顶温度及回流温度与实际差距较大, 因为实际操作过程中,塔顶介质过冷,回流温度较低,塔顶馏出温 度也同时下降,因此过冷的塔顶回流量要比计算结果小得多,计 算回流量为8t/h,操作回流论上可以排除第一种可能. 针对第二种可能性可以做如下计算考虑,假如不考虑气相夹 带的液态水,由塔底去重沸器的量就是经重沸器加热后的气化 量,根据塔底去重沸器的管径推算出重沸器出口管处的压力,如 果这个压力要高于根据现场塔及重沸器的安装高度所确定的压 力,则说明由重沸器返回塔的气相中带液,差值越大带相越多,产 生重沸器水击的可能性就越大. 重沸器加热后的气化量2304kg/}1,重沸器H{口管规格为 325×10,其内径为305mm. 重沸器人口条件下水的密度为943.66k,得到体积流速 为2.4411mvh. 流速V=2.4411/(叮T×0.3052/4)=34.535m/h0.O1m,s 查图5得到由于流速太低,不在上表范围内,但是可以确定 管路压力降低于0.0012m水柱.同样可以得出如果重沸器出口返 塔气相管路压力降也可以忽略,因此可以确定重沸器管路实际流 速远远大于设计流速. 利用超声波流量计对重沸器人口流量进行测量,测量结果 为: 流量最大值:560吨,小时流量最小值:一200吨/小时 由所测数据中出现负值,而实际测量过程中,测量信号头的 上下游位置并没有变动,测量误差的存在是一定的,但是出现的 负值是完全不是误差的影响.经过现场对塔底液位波动的仔细观 察发现,液位在下降时是边波动边下降的,而上升过程中则非常 突然,这说明液位在下降过程中,由重沸器返塔的液体是断断续 续的,这段时间可以近似认为塔底去重沸器的量较为稳定,但是 返塔的液相量因为重沸器的气化量相对较低还是要低于塔底 曼, 僻 壤 图5管道流速与压力降的关系 料量,液相逐渐在返塔管线中集聚,以至于出现气相不能够完全 由气相返塔线返塔进入塔盘,但是重沸器的加热还在继续,热量 积累到一定程度气化压力就会超出返塔线及重沸器人口管线液 封的压力,而出现重沸器内的大量液相一次性由返塔线进入塔 盘,而重沸器人口也因重沸器内部的压力瞬间高于塔压出现倒 流,所以表现出塔底液位突然上升.之后又因为塔底压力高于重 沸器压力,塔底的液相重新向重沸器集聚.所以针对塔底的液位 波动情况与测量值的对比可以确认测量数据是可以采信的. 2塔底液位大幅波动的危害 由以上分析可以明确,塔底液位的波动是由于塔底重沸器进 出口管线过大导致近重沸器的液体不能全部汽化,从而在重沸器 内部产生间断性的水击,过量的液体会在重沸器内部的压力瞬间 高于塔压时出现倒流回塔.在装置开工过程中蒸汽管线首次投用 操作不当产生水击的危害大家都十分清楚,而如甲醇塔底这种长 期持续的轻微水击,实际生产过程中并不多见,经过现场仔细观 察,在水击发生时,重沸器活动端的位移有10lnm,与其相连的管 线也随之振动.因为水击发生较为频繁,管线振动基本不停,长期 的管线振动对其运行的稳定性带来一定的副面影响.另一方面, 由于从重沸器返塔的气相不均匀,势必造成甲醇分馏塔内部大量 雾沫夹带与漏液交替,降低的分馏塔的分离效果.事实上改造之 后,此塔改造之后的分馏效果一直不理想,塔顶甲醇纯度达不到 设计要求. 3解决 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 通过上述分析可以知道,造成甲醇塔塔底液位长期大幅波动 的根本原因是进入重沸器的液体不能全部气化返塔.解决这一问 题的方法有两种. 一 种方法就是提高塔底重沸器的蒸汽量,将进入重沸器的液 体全部气化返塔.根据前述分析,如果提高塔底重沸器的蒸汽用 量,则由于返塔气相量的增加,管道流速会相应增加,塔底液位波 动的幅度会有所缓和,同时由塔板性能曲线可以看出,正常操作 时塔盘的气,液相负荷余地较大.在这个分析结果的指导下,对甲 醇精馏塔的操作进行了相应的调整调整,增加塔底重沸器蒸汽用 量,同时也提高塔的回流量,塔底液位波动情况与重沸器蒸汽用 量的变化情况如图6所示. ? l86?广州化工2009:E1537卷第3期 . ——— J 一_——_, …Ii.一I .I?ill删.删.Jj …cIlIIII_舢l删岫1.岫『II 删7脯哪IfI??’}f 删硎瞰『删 聊f1i-jIt . 图6塔底液位波动情况与重沸器蒸汽用量的变化 由图可以看出,塔底液位的波动在重沸器蒸汽用量提高之后 改善明显,这进一步说明以上分析的正确性,但是提高蒸汽用量 的方法是以增加能耗,加大了操作费用为代价的,而且在蒸汽大 幅度增加之后塔底液位同期性的波动也仍然存在,因此在工艺操 作上的效果有限. 另一种方法是对T303底去重沸器及重沸器返塔的管线再重 新核算,选择合适的管道.通过计算比较,认为将塔底到重沸器管 线由原来的DN300改为DN100比较合适.2007装置大修时,将 塔底到重沸器管线改为DNIO0,基本解决了这一问题.目前装置 运行良好,T303底的液位波动的频率和幅度都有所下降,生产运 行较前期平稳许多. 参考文献 [1]塔的工艺计算[M].石油工业出版社出版,1979. 【2]张德姜,王怀义.石油化工装置工艺管道安装设计手册.(第一篇),设计 与计算[M】-中国石化出版社,2005. (上4/-g182页) 图3按6:3排列的一级反渗透装置各点压力示意图 进水压力,使反渗透膜的孔隙收缩,降低扩散速率,借以提高膜对 于盐类物质的”拦截率”,达到了提高水质的目的(如表4所 示). 据运行经验表明,按6:3排列的反渗透装置,进水压力控制 在1.15,1.35Mpa,一段压差(p.一P)控制在o.3,o.35Mpa,二段压 差(P,P3)控制在0.2一o.25Mpa,可以获得较好的运行效率和产水 水质. 3反渗透污染物的鉴定 一 级反渗透一段进水的第一支膜组件表面有红褐色污垢,手 表4调整前后一级反渗透装置各参数的对比 时间 项目状态产水流 量/(t/h) 浓水流 量/(t/h) 进水压力 P,/MPa 段问压力 P,,MPa 浓水压力 P?MPa 产水电导/ (S/era) 产水硅含 量/() 5.27 5.28 5-29 6.13 6.14 6.15 调整前 调整后 调整后 调整前 调整后 调整后 50 54 52 52 53 53 14 21 19 18 20 20 1.07 1.14 1.12 1.19 l-23 1.21 0.72 0.74 0.73 O.83 0.84 O.85 0.64 O.62 O.62 0.57 O.55 O.56 18 14 l5.3 12.4 l1 12.34 45.4 17.4 23.1 44.5 27.9 24.2 摸呈发粘状,取样做组份分析,结果如表4所示. 如表5所示,反渗透膜组件表面的污垢主要有有机物及硅酸 表5一级反渗透膜组件表面污垢分析 盐沉积物组成.其中,有机物可通过定期对整个系统进行异噻唑 啉酮冲击式杀菌来阻止其生成,至于膜组件表面已生成的有机物 污垢可使用含有1.0%,1.5%H202,0.5%,1.0%NaCIO,0.05% , 0.1%叠氮酸钠的氧化性清洗剂进行化学清洗除去. 硅酸盐沉积物以及钙,铝,镁等污垢在反渗透正常运行时可 通过适当加大阻垢剂的使用量和浓水流量来延缓其在反渗透膜 组件表面的结垢速度,必要时,可对整个系统重新做阻垢剂配型 实验,更换阻垢剂的种类. 参考文献 [1]金熙,项成林,编.工业水处理技术问答.jE京:化学工业出版社,1989 【2]冯逸仙,杨世纯,编.反渗透处理水工程.北京:中国电力出版社,2000