延迟焦化之分馏系统课件.ppt

延迟焦化分馏系统,一、分馏原理二、分馏塔的作用三、分馏塔回流的形式及特点四、分馏塔不同塔盘结构特点五、塔板上的不正常操作状态六、换热器,一、分馏原理,分馏是工业生产中常用分离混合物的方法之一。分馏的依据是混合物中各组分具有不同的沸点、挥发度，将混合物各组分利用分馏塔分离出来。其实质是不平衡的气、液两相在塔内经过多次逆向接触进行热交换，液相中的轻组分多次部分汽化和气相中的重组分多次部分冷凝相结合的过程，从而使轻组分浓度和重组分浓度都不断提高，最终达到使混合物得到分离的目的。,分馏过程的进行要有以下必备条件,1、气相温度高于液相温度2、液相中低沸点组分的浓度应高于与油气成平衡的浓度，气相中高沸点组分的浓度也应高于与其液相成平衡的浓度3、具有气液两相进行充分接触的地方。,二、分馏塔的作用,延迟焦化装置的分馏塔有三个作用1.分馏作用 分馏塔的分馏作用是把焦炭塔顶来和甩油罐来的高温油气中所含的汽油、柴油、蜡油及部分循环油，按其组分的挥发度不同切割成不同沸点范围的石油产品。2.换热作用 煤焦油在分馏塔底与柴油换热后，温度可达到260度，这样可提高全装置的热利用率和减轻加热炉的热负荷。3.洗涤作用 高温油气中含有一定量的粉尘，通过洗地板可将其沉降。,三、回流的形式,分馏塔回流的形式主要有：冷回流、循环回流和塔内回流三种。1.塔顶冷回流 塔顶冷回流是塔顶气相流出物以过冷液体状态从塔顶打入塔内。冷回流入塔后，吸热升温、汽化、再从塔顶蒸出。它是控制塔顶温度、保证产品质量合格的重要手段。,2、循环回流 循环回流是从塔内抽出经冷却至某个温度后再返回塔中，物流在整个过程中都是处于液相，而且在塔内流动时一般不发生相变化，它只是在塔内塔外循环流动，借助于换热设备取走回流热。循环回流包括：塔顶循环回流、中段循环回流和塔底循环回流。（1）塔顶循环回流：它的主要作用是塔顶回流热较大，考虑回收这部分热量以降低装置的能耗。采用塔顶循环回流大大减少塔顶冷凝冷却器的负荷，降低流动压降，保证塔顶压力不至于超高。.特 点：（1）塔顶产品含不凝气体较多；（3）对塔顶馏出管线及冷凝冷却系统压降要求苛刻（2）塔顶热负荷较大；。,（2）中段循环回流 作用：（1）使塔内汽、液相负荷分布更趋均匀（2）充分回收利用高温位热能。（3）控制柴油质量合格并为吸收稳定提供热源 中段循环回流数目选择的原则（1）沿塔高汽、液相负荷分布尽量均匀；（2）尽量回收更多的高温位热能；（3）经济合理（设备投资、操作费用）。中段循环回流进、出口位置 中段循环回流进、出口温差（60-120）,（3）塔底循环回流 作用：塔底循环回流的作用主要有三个：一是取走大量高温位的热能回收利用；二是脱除反应油气带来的多余热量，降低分馏塔上部负荷；三是洗涤反应油气中的催化剂颗粒，避免堵塞上部塔盘 2.流 程 3.特 点（1）塔底部热负荷较大；（2）塔底温度较高；（3）塔底气相进料中含有固体颗粒。,四、分馏塔塔盘类型和结构特点,（一）常用的塔板类型 1.浮阀塔板 2.筛孔型塔板 3.固舌塔板 4.浮舌塔板 5.网孔塔板 6.CTST（立体传质）塔板,1 浮阀塔板的种类（1）标准圆盘型浮阀塔板 结构形式,工作原理,主要优缺点 优点：生产能力较大；操作弹性大；分离效率高；塔板压降较小。缺点：阀片易脱落；阀片易卡死。,（2）ADV高效浮阀塔板（导向浮阀）结构形式,主要性能优势（同标准圆盘型浮阀塔板对比）处理能力大（提高30%以上）；操作弹性大（增加30%50%）；分离效率高（提高10%20%）；塔板压降较小（减少10%）。,（b）矩型（条型）,（a）圆盘型,2 筛孔型塔板（1）普通筛孔型塔板 结构形式及工作原理,主要优缺点 优点：结构简单、造价低；压降较小。制造、安装、检修维护简便；缺点：操作弹性小；泄漏较严重；塔板孔道易堵塞。,（2）垂直筛孔型塔板 结构形式及工作原理,主要优缺点 优点：传质效率高；加工能力大；适应性强；操作弹性较大。缺点：结构较复杂，造价高；塔板压降较普通筛板高。,（a）垂直筛板结构图,（b）垂直筛板工作原理,（3）导向筛孔型塔板 结构形式及工作原理,导向筛孔板主要优点 生产能力大；塔板效率高；压降低；抗堵塞能力强；结构简单、造价低。,3 固舌塔板 结构形式,固舌塔板工作原理,固舌塔板工作原理图,固舌型塔板的优缺点 优点：（1）生产能力大，板压降较小；（2）不易结焦，不易堵塞；（3）结构简单，造价低；（4）制造、安装及维修方便。缺点：（1）操作弹性小；（2）低气速下操作时，泄漏量较大；（3）不适用于塔径较小的塔；（4）塔板传质效率较低。,4 浮舌塔板 结构形式,阀片展开图,优缺点 优点：（1）操作弹性大，塔板效率高；（2）处理能力大，塔板压降低。缺点：阀片易脱落、损坏。,5 网孔塔板 结构形式及工作原理,网孔型塔板的优缺点 优点：（1）生产能力大，压降小；（2）传质效率高，雾沫夹带量小；（3）不易结焦、堵塞。缺点：（1）塔板易变形；（2）不适合小直径的塔；（3）开孔率增大时，操作弹性会显著下降。,6 立体传质（CTST）塔板 结构形式及工作原理,CTST塔板实物图片,立体传质塔板主要优点（1）气、液两相通过能力大；（2）塔板传质效率高；（3）塔板压降低，操作弹性大；（4）能处理特殊物质；（5）设备投资较小，改造方便，施工 周期短，运转周期长。,（二）塔板结构特点,双溢流型塔板示意图,单溢流型塔板示意图,U型流塔板示意图,1,2,五、塔板上的不正常操作状态,气泡夹带：,在一定结构的塔板上，液体流量过大，使降液管内的液体的溢流速度过大，降液管中液体所夹带的气体泡沫来不及从降液管中脱出而被带到下一层塔板上的现象称为气泡夹带。,板式塔汽泡夹带示意图,雾沫夹带：,当气速增大，塔板处于泡沫解除状态或喷射解除状态时，由于气泡的破裂或气体动能大于液体的表面能，而把液体吹散成液滴，并抛到一定的高度，某些液滴被气体带到上一层塔板，这种现象称为雾沫夹带。,危害：以上两种不正常现象都会使气相或液相造成返混，使原已获得的分离效果丧失，影响全塔的分离效果。,雾沫夹带有哪些影响因素？,答：由于雾沫夹带，往往使塔板效率下降，它的影响因素有：处理量的大小。处理量大，气相负荷也增大，塔内气速变大，雾沫夹带也变得严重。塔盘间距。不能太小，否则雾沫夹带量也大。塔盘结构。好的塔盘结构，能控制雾沫夹带量。,板式塔雾沫夹带示意图,当气体通过塔板的速率较小时，上升的气体通过塔板上开孔的阻力和克服液体表面张力所形成的压降较小，不足以抵消塔板上液层的重力，大量的液体会从塔板上的开孔处往下漏，这种现象叫作漏液。危害：严重的漏液会使塔板上建立不起液层，从而导致塔板效率降低，在设计和操作时应该特别注意防止。,过量漏液：,板式塔均匀泄漏示意图,板式塔倾向性泄漏示意图,H2,H1,H,液面落差 H=H1-H2,板式塔随机性泄漏示意图,夹带液泛：塔板上的液体流量很大，上升的气体的速度很高，液体被上升的气体夹带到上一层塔板上的量猛增，使相邻的两块塔板间充满了汽、液混合物，最终使整个塔内空间全部被液体所占据，这种现象称为夹带液泛。溢流液泛：因降液管太小，液体的流动阻力过大，或因其他原因使降液管局部区域堵塞而变窄，液体不能正常地通过降液管向下流动，使得液体在塔板上积累而充满整个塔内空间，这种现象称为溢流液泛。危害：使整个塔内液体不能正常流下，液体的大量返混，严重地影响了塔的正常操作；会使塔内液体滞留量猛增，致使设备主体产生破坏性损坏，是操作中应该特别注意防止且应坚决杜绝的。,液泛（淹塔）：,板式塔液泛（淹塔）示意图,分馏系统的生产机理,分馏塔是分馏焦化馏分油的设备。在塔的中下部设有集油箱，集油箱以上部分主要起分馏作用，集油箱上部有多层浮阀塔盘，气液相在塔盘上多次接触传质传热，根据分馏塔自下而上的温度梯度、利用各组分沸点的不同从侧线分馏出焦化气体、汽油、柴油和蜡油。下部则主要将过热油气冷却到饱和状态，分离循环油。,精馏过程的实质是什么?,精流过程的实质是不平横的气、液两相在塔内经过多次逆向接触进行热交换，液相中的轻组分多次部分汽化和气相中的重组分多次部分冷凝相结合的过程，从而使轻组分浓度和重组分浓度都不断提高，最终达到使混合物得到分离的目的。精流过程的前提：一是气液两相的浓度差，它是传质的推动力；二是合理的温度剃度，是传热的推动力；塔盘是进行不断汽化和冷凝的场所。,实现精流过程所要具备的条件：,分(精)馏过程主要依靠多次部分汽化及多次部分冷凝的方法，实现对液体混合物的分离，因此，液体混合物中组分的相对挥发度差异是实现精馏过程的首要条件。在挥发度十分接近难以分离的条件下，可以采用恒沸精馏或萃取的方法来进行分离。塔顶加入轻组分浓度很高的回流液体，塔底用加热或汽提的方法产生热的蒸气。塔内要装设有塔板或填料，提供传热和传质场所。,分馏塔回流泵抽空，有何现象，怎样调节？,现象：塔顶温度升高；回流流量减少或回零；塔顶回流罐液面上升；塔顶压力上升；回流泵出口压力下降或回零，电流突降，响声不正常。原因：塔顶回流罐液面过低；回流带水；回流油温度过高，轻油汽化；回流油太轻，汽化；泵入口阀开度过小；泵入口管线堵或阀芯脱落，或过滤器堵塞；泵自身故障。处理：在找原因、对症处理同时，迅速启动备用泵，尽快建立回流，在没有回流的情况下，若顶温超高，可先降低重沸炉出口温度；情况严重时，可请示降低处理量(并联系反应岗位)；有侧线的塔可降低侧线抽出量；开备用泵，如泵是过滤器堵，应清洗干净、恢复备用。,用塔顶回流流量调节塔顶温度，有时为何不能起到很好的调节作用？,正常操作情况下，塔顶温度是由塔顶回流流量大小来调节，但在塔顶负荷过大时，塔顶回流将不能很到起到调节塔顶温度的作用。塔顶负荷过大可由下列原因引起：1、进料性质变轻，尤其石脑油组分增高或进料含水量大。2、进料加工量大，分馏塔在上限负荷操作，中段回流量偏小，进料含水量过大。由上述原因引起塔顶超负荷时，会出现塔顶温度升高，提高回流流量，降低塔顶温度只能起到短时间作用，不久塔顶温度会再次出现升高，继续增大回流流量时，不仅塔顶温度不能降低，还会导致塔顶回流罐中汽油的液位突然增高，如不及时采取增加轻石脑油抽出措施，降低罐中液位，会使回流罐装满轻石脑油，产生憋压。,上述现象发生原因是塔顶回流进入塔内气化后，又增大了塔顶负荷，形成恶性循环，回流不能很好起到调节塔顶温度作用。遇到上述情况，应该设法减少塔顶负荷，降低回流温度，增加中段回流流量，减少塔底汽提蒸汽流量。如果是进料加工量过大，或是进料中轻组分过多，可降低进料加工量，进料含水过高要搞好冷高分、冷低分脱水工作。,六、换热器,换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备。换热器热传递过程一般分为三种方式，即传导、对流和辐射，一般换热器热传递经常是三种方式同时存在，但根据不同场合，往往是一种方式占主导，在工业中使用的换热器无论何材料和结构一般三者并存。主要的传热是热介质通过壁传递给冷介质，即热介质先传递给壁，再由壁传递给冷介质，这一过程既有对流又有传导传热，这就是换热器传热的基本理论。,（一）换热器分类,1、按传热原理分类 1）直接接触式换热器这类换热器的主要工作原理是两种介质经接触而相互传递热量，实现传热，接触面积直接影响到传热量，这类换热器的介质通常是一种是气体，另一种为液体，主要是以塔设备为主体的传热设备，但通常又涉及传质，故很难区分与塔器的关系，通常归口为塔式设备，电厂用凉水塔为最典型的直接接触式换热器。2）蓄能式换热器（简称蓄能器）这类换热器用量极少，原理是通过一种固体物质，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到传递热量的目的。,3）板、管式换热器这类换热器用量非常大，占总量的99%以上，原理是热介质通过金属或非金属将热量传递给冷介质的传热设备，这类换热器是我们通常称为管壳式、板式、板翅式或板壳式换热器。,2、按传热种类分类 1）无相变传热 一般分为加热器和冷却器。2）有相变传热 一般分为冷凝器和重沸器。重沸器又分为釜式重沸器、虹吸式重沸器、再沸器、蒸发器、蒸汽发生器、废热锅炉。,(二）换热器的结构和使用特点,1、浮头式换热器浮头式换热器是由管箱、壳体、管束、浮头盖、外头盖等零部件组成。最大的特点是管束可以抽出来，管束在使用过程中由温差膨胀而不受壳体约束，不会产生温差应力，其优点是：1）管束可以抽出清洗管、壳程；2）介质间温差不受限制；3）可在高温、高压下工作，一般温度450，压力6.4 MPa；4）可用于结垢比较严重的场合；5)可用于管程易腐蚀场合。缺点：1.小浮头易发生内漏；2.金属材料耗量大，成本高20%；3.结构复杂。,2、固定管板式换热器 固定管板式换热器是由管箱、壳体、管板、管子等零部件组成，其结构较紧凑，排管较多，在相同直径情况下面积较大，制造较简单，最后一道壳体与管板的焊缝无法无损检测，其优点是：1）传热面积比浮头式换热器大2030%；2）旁路漏流较小；3）锻件使用较少，成本低20%以上；4）没有内漏。,缺点：1.壳体和管子壁温差50，大于50必须在壳体上设置膨胀节；2.管板与管头之间易产生温差应力而损坏；3.壳程无法机械清洗；4.管子腐蚀后造成连同壳体报废，壳体部件寿命决定于管子寿命，相对较低。5.壳程不适用于易结垢场合；,3、U型管换热器 U型管换热器是由管箱、壳体、管束等零部件组成，只需一块管板，重量较轻，同样直径情况下，面积最大，结构较简单、紧凑，在高温、高压下金属耗量最小，目前加氢换热器基本上全部采用U型管换热器，其优点是：1）管束可抽出来机械清洗；2)壳体与管壁不受温差限制；3)可在高温、高压下工作，一般温度500，压力10MPa；4)可用于壳程结垢比较严重的场合；5)可用于管程易腐蚀场合。,缺点：1.在U型处易冲蚀，应控制管内流速；2.管程不适用结垢较重的场合；3.单管程换热器不适用。4.不适用于内导流筒，故死区较大。,4、板壳式换热器 板壳式换热器是为重整、芳烃、甲醇、加氢、乙烯、城市供热等装置大型换热器而开发的，主要结构有壳体、管箱、板束、分布器、膨胀节等组成，与管壳式换热器所不同的是管壳式换热器管束的传热管用波纹板片替代。结构特点为：板片采用人字型波纹，机械模压成型，板束采用自动氩弧焊接，板束在壳体内悬挂并与壳体相互支撑，壳体设有无泄露密封法兰连接，分配器采用气液两相进料混合器，板束与壳体间设置了吸收温差应力的膨胀节.,其优点是：1、总传热系数是管壳式换热器的2倍以上；2、板片波纹具有静搅拌作用；3、雷诺数Re300，达到最佳湍流状态；4、污垢热阻低（为管壳式换热器的1/4）；5、流动状态纯逆流，；6、在两相流场合，克服了管壳式换热器由于介质折流“翻转”造成的气、液两相分离的缺点；7、抗垢性能优良；,8、节省设备投资，与管壳比节省10%；与进口比节省1000万元/台（传热面积1800m2比较）；9、设备高度是管壳的1/3；10、压降低；11、结构紧凑，可达220 m2/m3传热面积；12、承受压差操作 13、流体流动均匀；,缺点：1.结构和制造难度大；2.压差不能使用；3.易结垢场合不适用。,6、折流杆换热器 折流杆换热器，其结构与浮头式换热器、U型管式换热器与固定管板式换热器基本相同，其差别是将折流板用折流环所取代，流体流动状态为顺管轴向方向流动（称为顺流），防振动效果最好，压降比折流板低几分之一甚至几十分之一，流体流过杆时形成卡曼涡阶，来实现湍流而强化传热。其优点是：1）不易发生诱导振动损失；2）传热死区小，传热效率提高20%以上；3）压降小；,4）抗垢性能优良；5)有强化冷凝的机理；6）适用于换热器大型化，特别是在核电换热器应用；7）适用于冷凝、沸腾场合的换热器；8）适用于压缩机级间冷却和烟气预热器。缺点：1.在低雷诺数Re6000（液相）、Re10000（气相）热效率较低；2.造价提高35%。,冷却器的投用方法和步骤：,1、投用前确认冷却器施工合格，具备投用条件，合格的压力表、温度计安装到位，试压无泄漏。2、开冷却器出口水阀前排空阀，缓慢开冷却器入口水阀，引水赶空气，待气体放净见水后开大冷却水回水阀（出口阀），关排空阀，缓慢开冷却水上水阀（入口阀）。水循环正常。投热介质后，用回水阀控制回水温度，全开水入口阀。3、开热流出口阀，缓慢开热流入口阀，边开热流边调节冷却水量，使被冷介质的冷后温度在要控制的指标范围之内。,冷却器的停用方法及步骤：,1、打开热介质副线阀，先关热介质入口，后关热介质出口。2、先关冷却水入口，后关冷却水出口，打开排凝放净存水，若水中含较多被冷却介质，将其引至指定地点排放。3、冷2扫线时，从入口阀后给蒸汽扫到容2待出口阀温度在100以上时带压关闭出口阀。4、用蒸汽扫线时，必须先打开另一侧放空，或与系统连通，防止在升温过程中，由于热膨胀升压而憋坏设备。5、扫净的冷却器要与加盲板切断隔离。,换热器的投用方法和步骤,1、投用前确认换热器施工合格，具备投用条件，合格的压力表、温度计安装就位，试压无泄漏。2、换热器投用遵循先冷源后热源的原则。在换热器冷流出口排凝接胶带给汽，冷流入口排凝排汽，进行换热器预热；换热器热流出入口排凝打开，防止憋压。3、换热器温度升高至100时，停止给汽，换热器撤压微正压时开始拆盲板。4、换热器给蒸汽试压，检测拆盲板位置是否泄漏；确认不漏。撤压至微正压，关闭冷流出入口排凝，打开热流出入口排凝。联系内操准备向换热器内引油。5、缓慢打开换热器冷流侧管线入口阀门，略开换热器出口排凝排汽，专人监护。当有油气溢出时，立即关闭出口排凝，打开冷流侧管线出口阀门，通过副线阀控制换热器升温速度在50/h；换热器温度250时进行热紧作业。,6、冷流投用结束后，热流各管线排凝，缓慢打开换热器热流侧管线出口阀门，略开换热器入口排凝排汽，专人监护。当有油气溢出时，立即关闭入口排凝，打开热流侧管线入口阀门，通过重蜡油副线阀控制换热器升温度在50/h；换热器温度250时进行热紧作业。7、换热器投用结束后，检查各阀兰浮头是否泄漏。注：投用一侧时,另一侧保持放空或与系统连通，防止在升温过程中，由于膨胀升压憋坏设备。,换热器停用方法步骤：,遵循先切热源后切冷源的原则。先缓慢打开热流侧换热器副线，再缓慢关闭热流进换热器入口阀，联系内操注意热流流量变化情况，使切出过程热流流量平稳，如有限量现象，及时恢复上一步操作，排出问题后在切。最后缓慢关闭换热器热流出口阀。热流切出后，联系内操，打开换热器冷流侧副线，缓慢关闭冷流进换热器入口阀，联系内操确认冷流流量变化情况，使切出过程冷流流量平稳，如有限量现象，及时恢复上一步操作，排出问题后在切。最后缓慢关闭换热器冷流出口阀。换热器切出后，冷流换后温度降低，热流换后温度升高，要及时调整操作。,换热器，自然冷却，使用红外线测温仪检测壳程温度低于100时，联系检油队到现场收油，壳程入口排凝、管程出口排凝接胶带引进污油罐车，壳程出口排凝、管程入口排凝接胶带引蒸汽对换热器进行给汽吹扫。换热器内油排完后，使用蒸汽间歇吹扫给汽24小时，以扫净换热器存油，为施工创造条件。换热器吹扫结束后，逐个判断换热器壳程和管程出入口阀是否内漏。判断标准：停止给汽打开出口或入口排凝，观察是否有油溢出或温度急剧升高现象；若有说明闸阀内漏。根据闸阀泄漏情况，车间另行制定施工方案。换热器各闸阀判断无误后，联系检修加盲板隔断。,