化工单元操作吸收与解析

化⼯单元操作吸收与解析
吸收与解吸
⼀．原理及典型流程
1. 原理
吸收解吸是⽯油化⼯⽣产过程中较常⽤的重要单元操作过程。

吸收过程是利⽤⽓体混合物中各个组分在液体(吸收剂)中的溶解度不同,来分离⽓体混合物。

被溶解的组分称为溶质或吸收质,含有溶质的⽓体称为富⽓,不被溶解的⽓体称为贫⽓或惰性⽓体。

溶解在吸收剂中的溶质和在⽓相中的溶质存在溶解平衡,当溶质在吸收剂中达到溶解平衡时,溶质在⽓相中的分压称为该组分在该吸收剂中的饱和蒸汽压。

当溶质在⽓相中的分压⼤于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从⽓相溶⼊溶质中,称为吸收过程。

当溶质在⽓相中的分压⼩于该组分的饱和蒸汽压时,溶质就从液相逸出到⽓相中,称为解吸过程。

2. 典型流程图
氧⽓吸收解吸装置流程图
1、氧⽓钢瓶
2、氧减压阀
3、氧压⼒表
4、氧缓冲罐
5、氧压⼒表
6、安全阀
7、氧⽓流量调节阀
8、氧转⼦流量计
9、吸收塔 10、⽔流量调节阀11、⽔转⼦流量计12、富氧⽔取样阀 13、风机14、空⽓缓冲罐 15、温度计16、空⽓流量调节阀17、空⽓转⼦流量计 18、解吸塔 19、液位平衡罐 20、贫氧⽔取样阀21、温度计 22、压差计23、流量计前表压计24、防⽔倒灌阀
⼆．操作⽅法
1.吸收塔开停车
（1）开车操作规程
装置的开⼯状态为吸收塔解吸塔系统均处于常温常压下，各调节阀处于⼿动关闭状态，各⼿操阀处于关闭状态，氮⽓置换已完毕，公⽤⼯程已具备条件，可以直接进⾏氮⽓充压。

1.1、氮⽓充压
(1)确认所有⼿阀处于关状态。

(2)氮⽓充压
①打开氮⽓充压阀，给吸收塔系统充压。

②当吸收塔系统压⼒升⾄1.0Mpa(g)左右时,关闭N2充压阀。

③打开氮⽓充压阀，给解吸塔系统充压。

④当吸收塔系统压⼒升⾄0.5Mpa(g)左右时，关闭N2充压阀。

1.2、进吸收油
(1)确认
①系统充压已结束。

②所有⼿阀处于关状态。

(2)吸收塔系统进吸收油
①打开引油阀V9⾄开度50％左右，给C6油贮罐D-101充C6 油⾄液位70%。

②打开C6油泵P-101A(或B)的⼊⼝阀,启动P-101A(或
B)。

③打开P-101A(或B)出⼝阀,⼿动打开FV103阀⾄30％左右给吸收塔T-101充液⾄50%。

充油过程中注意观察D-101液位,必要时给D-101补充新油。

(3)解吸塔系统进吸收油
①⼿动打开调节阀FV104开度⾄50％左右,给解吸塔T-102进吸收油⾄液位50%。

②给T-102进油时注意给T-101和D-101补充新油,以保证D-101和T-101的液位均不低于50%。

1.3、C6油冷循环
(1)确认
①贮罐，吸收塔，解吸塔液位50%左右。

②吸收塔系统与解吸塔系统保持合适压差。

(2)建⽴冷循环
①⼿动逐渐打开调节阀LV104,向D-101倒油。

②当向D-101倒油时,同时逐渐调整FV104,以保持T-102液位在50%左右,将LIC104设定在50%设⾃动。

③由T-101⾄T-102油循环时,⼿动调节FV103以保持T-101液位在50%左右,将LIC101设定在50%投⾃动。

④⼿动调节FV103,使FRC103保持在13 .50T/h,投⾃动，冷循环10分钟。

1.4、T-102回流罐D-103灌C4
打开V21向D-103灌C4⾄液位为20%
1.5、C6油热循环
(1)确认
①冷循环过程已经结束。

②D-103液位已建⽴。

(2) T-102再沸器投⽤
①设定TIC103于5℃,投⾃动。

②⼿动打开PV105⾄70%。

③⼿动控制PIC105于0.5MPa,待回流稳定后再投⾃动。

④⼿动打开FV108⾄50%,开始给T-102加热。

(3)建⽴T-102回流
①随着T-102塔釜温度TIC107逐渐升⾼,C6油开始汽化,并在E-104中冷凝⾄回流罐D-103。

②当塔顶温度⾼于50℃时，打开P-102A/B泵的⼊出⼝阀VI25/27、VI26/28,打开FV106的前后阀,⼿动打开FV106⾄合适开度,维持塔顶温度⾼于51℃。

③当TIC107温度指⽰达到102℃时,将TIC107设定在102℃投⾃动,TIC107和FIC108投串级。

④热循环10分钟。

1.6、进富⽓
(1)确认C6油热循环已经建⽴。

(2)进富⽓
①逐渐打开富⽓进料阀V1,开始富⽓进料。

②随着T-101富⽓进料,塔压升⾼,⼿动调节PIC103使压⼒恒定在1.2MPa(表)。

当富⽓进料达到正常值后,设定PIC103于
1.2MPa(表)，投⾃动。

③当吸收了C4的富油进⼊解吸塔后,塔压将逐渐升⾼,⼿动调节PIC105,维持PIC105在0.5MPa(表),稳定后投⾃动。

④当T-102温度,压⼒控制稳定后,⼿动调节FIC106使回流量达到正常值8.0T/h,投⾃动。

⑤观察D-103液位,液位⾼于50时,打开LIV105的前后阀,⼿动调节LIC105维持液位在50%,投⾃动。

⑥将所有操作指标逐渐调整到正常状态。

（2）停车操作规程
2.1、停富⽓进料
(1)关富⽓进料阀V1,停富⽓进料。

(2)富⽓进料中断后,T-101塔压会降低,⼿动调节PIC103,维持T-101压⼒>1.0MPa(表)。

(3)⼿动调节PIC105维持T-102塔压⼒在0.20MPa(表)左右。

(4)维持T-101→T-102→D-101的C6油循环。

2.2、停吸收塔系统
(1)停C6油进料
①停C6油泵P-101A/B。

②关闭P-101A/B⼊出⼝阀。

③FRC103置⼿动,关FV103前后阀。

④⼿动关FV103阀,停T-101油进料。

此时应注意保持T-101的压⼒,压⼒低时可⽤N2充压,否则T-101塔釜C6油⽆法排出。

(2)吸收塔系统泄油
①LIC101和FIC104置⼿动,FV104开度保持50%,向T-102泄油。

②当LIC101液位降⾄0%时,关闭FV108。

③打开V7阀,将D-102中的凝液排⾄T-102中。

④当D-102液位指⽰降⾄0%时,关V7阀。

⑤关V4阀,中断盐⽔停E-101。

⑥⼿动打开PV103,吸收塔系统泄压⾄常压,关闭
PV103。

2.3、停解吸塔系统
(1)停C4产品出料
富⽓进料中断后,将LIC105置⼿动,关阀LV105,及其前后阀。

(2)T-102塔降温
①TIC107和FIC108置⼿动,关闭E-105蒸汽阀FV108,停再沸器E-105。

②停⽌T-102加热的同时,⼿动关闭PIC105和PIC104,保持解吸系统的压⼒。

(3)停T-102回流
①再沸器停⽤,温度下降⾄泡点以下后,油不再汽化,当D-103液位LIC105指⽰⼩于10%时,停回流泵P-102A/B,关P-102A/B的⼊出⼝阀。

②⼿动关闭FV106及其前后阀,停T-102回流。

③打开D-103泄液阀V19。

④当D-103液位指⽰下降⾄0%时,关V19阀。

(4)T-102泄油
①⼿动置LV104于50%,将T-102中的油倒⼊D-101。

②当T-102液位LIC104指⽰下降⾄10%时,关LV104。

③⼿动关闭TV103,停E-102。

④打开T-102泄油阀V18,T-102液位LIC104下降⾄0%时,关V18。

(5)T-102泄压
①⼿动打开PV104⾄开度50%;开始T-102系统泄压。

②当T-102系统压⼒降⾄常压时,关闭PV104。

2.4、吸收油贮罐D-101排油
(1)当停T-101吸收油进料后,D-101液位必然上升,此时打开D-101排油阀V10排污油。

(2)直⾄T-102中油倒空,D-101液位下降⾄0%,关V10。

（3）正常操作规程
3.1、正常⼯况操作参数
(1)吸收塔顶压⼒控制PIC103：1.20MPa(表)。

(2)吸收油温度控制TIC103：5.0℃。

(3)解吸塔顶压⼒控制PIC105：0.50MPa(表)。

(4)解吸塔顶温度：51.0℃。

(5)解吸塔釜温度控制TIC107：102.0℃。

3.2、补充新油
因为塔顶C4产品中含有部分C6油及其他C6油损失,所以随着⽣产的进⾏，要定期观察C6油贮罐D-101的液位，当液位低于30％时，打开阀V9补充新鲜的C6油。

3.3、D-102排液
⽣产过程中贫⽓中的少量C4和C6组分积累于尾⽓分离罐D-102中,定期观察D-102的液位，当液位⾼于70％时，打开阀V7将凝液排放⾄解吸塔T-102中。

3.4、T-102塔压控制
正常情况下T-102的压⼒由PIC-105通过调节E-104的冷却⽔流量控制。

⽣产过程中会有少量不凝⽓积累于回流罐D-103中使解吸塔系统压⼒升⾼,这时T-102顶部压⼒超⾼保护控制器PIC-104会⾃动控制排放不凝⽓,维持压⼒不会超⾼。

必要时可打⼿动打开PV104⾄开度1％--3％来调节压⼒。

（4）、仿真界⾯
吸收系统DCS界⾯
吸收系统现场界⾯
解吸系统DCS界⾯
解吸系统现场界⾯
2. 吸收塔的⽇常维护
（1）定期检查、清理、更换莲蓬头或溢流管，保持不堵塞、不破损、不偏斜，使喷淋装置能把液体均匀地分布到填料上。

（2）进塔⽓体的压⼒和流速不能过⼤，否则将带⾛填料或使其紊乱，严重降低⽓液两相接触的效率。

（3）控制进⽓温度，防⽌塑料填料软化或变质，增加⽓流阻⼒。

（4）进塔的液体不能含有杂物，太脏时应过滤，避免杂物堵塞填料缝隙。

（5）定期检查、防腐、清理塔壁，防⽌腐蚀、冲刷、挂疤等缺陷。

（6）定期检查箅板腐蚀程度，如果腐蚀变薄则应更新，防⽌脱落。

（7）定期测量塔壁温度并观察塔体有⽆渗漏，发现后及时修补。

（8）经常检查液⾯，不要淹没⽓体进⼝，防⽌引起震动和异常响声。

（9）经常观察基础下沉情况，注意塔体有⽆倾斜。

（10）观⽆保持塔体油漆完整，外挂疤，清洁卫⽣。

（11）定期打开排污阀门，排放塔底积存赃物和碎填料。

(12) 冬季停⽤时，应将液体排放净，防⽌冻结。

（13）如果压⼒突然下降，可能的原因是发⽣了泄漏。

如果压⼒上升，可能的原因是填料阻⼒增加或设备管道堵塞。

3. 吸收塔的停车检修
塔设备停⽌⽣产时，要卸掉塔压⼒，放出塔所有留存物料，然后向塔吹⼊蒸汽清洗。

打开塔顶⼤盖（或塔顶⽓相出⼝）进⾏蒸煮、吹除、置换、降温，然后⾃上⽽下地打开塔体⼈孔，在检修前要做好防⽕、防爆和防毒的安全措施，既要把塔部的可燃性或有毒性介质彻底清洗吹净，⼜要对设备及塔周围现场⽓体进⾏化验分析，达到安全检修的要求。

（1）塔体检查
a.每次检修都要检查各附件是否灵活、准确；
b.检查塔体腐蚀、变形、裂纹及各部分焊接情况。

（2）塔外检查
a.检查塔板各部件的结焦、污垢、堵塞情况；
b.检查塔板、⽀撑结构的腐蚀及变形情况。

三．吸收塔的故障分析及处理
（1）塔体腐蚀主要是吸收塔或解吸塔壁的表⾯因腐蚀
出现凹痕，发⽣的主要原因是:
a.塔体的制造材质选择不当；
b.原始开车时钝化效果不理想；
c.溶液中缓蚀剂浓度与吸收剂浓度不对应；
d.溶液偏流，塔壁四周⽓液分布不均匀。

⼀般在腐蚀的初始阶段，塔壁先是变得粗糙，钝化膜附着⼒变弱，当受到冲刷、撞击时出现局部脱落，使腐蚀围扩⼤，腐蚀速率加快。

对于已经发⽣腐蚀的塔壁要⽴即进⾏修复，即对所有被腐蚀处先补焊、堆焊后再衬以耐腐蚀钢带（如不锈钢板）。

在⽇常操作过程中应严格控制⼯艺指标，确保良好的钝化质量，要适当增加对吸收溶液的分析次数，及时、准确、有效地监控溶液组分的变化，并及时清除溶液中的污物，保持溶液的洁净，减少系统污染。

（2）液体分布器、再分布器损坏主要原因：
a．由于设计不合理，受到液体⾼流速冲刷造成腐蚀；
b.选择材料不当所致；
c．填料的磨擦作⽤使分布器、再分布器上的保护层被破坏产⽣腐蚀；
d．经过多次开车、停车，钝化控制不好。

（3）⼯作表⾯结垢故障原因：
a. 被处理物料中含有机械杂质；
b. 被处理物料中有结晶析出和沉淀；
c. 硬⽔所产⽣的⽔垢；
d. 设备结构材料被腐蚀⽽产⽣的腐蚀产物；
处理⽅法：
a.加强管理，考虑增加过滤设备；
b.清除结晶、⽔垢和腐蚀产物；
c.采取防腐措施；
（4）塔体厚度变薄故障原因：
设备在操作中受到介质的腐蚀、冲蚀和摩擦。

处理⽅法：
减压使⽤；或修理腐蚀严重部分或设备报废。

（5）塔体出现裂缝故障原因：
a.局部变形加剧；
b.焊接的应⼒；
c.封头过度圆弧弯曲半径太⼩或未经返⽕便弯曲；
d.⽔⼒冲击作⽤；
e.结构材料缺陷；
f.振动与温差的影响；
e.应⼒腐蚀；
处理⽅法：
裂缝修理
（6）连接处失去密封能⼒故障原因：
a.法兰连接螺栓没有拧紧；
b.螺栓拧得过紧⽽产⽣塑性变形；
c.由于设备在⼯作中发⽣振动，⽽引起螺栓松动；
d.密封垫圈产⽣疲劳破坏（失去弹性）；
e.垫圈受介质腐蚀⽽坏；
f.法兰⾯上的衬⾥不平‘
g.焊接法兰翘起；
处理⽅法：
a.拧紧松动螺栓；
b.更换变形螺栓；
c.消除振动，拧紧松动螺栓；
d.更换变质的垫圈；
e.选择耐腐蚀垫圈换上；
f.加⼯不平的法兰；
g.更换新法兰；
四．安全⽣产
要安全⽣产主要是要控制好重要的⼯艺指标
（1）操作温度吸收塔的操作温度对吸收速率的影响很⼤。

温度越低，⽓体的溶解度越⼤，吸收率越⾼。

对有明显
热效应的吸收过程，通常要在塔塔外设置中间冷凝器，
及时移⾛热量，必要时加⼤冷凝⽔。

（2）操作压⼒提⾼操作压⼒有利于吸收操作。

吸收塔实际操作压⼒原料⽓组成、⼯艺要求的⽓体净化程度和前后⼯序的操作压⼒来决定。

（3）吸收剂的⽤量对⼀定的⽣产任务，增⼤吸收剂的⽤量可以降低吸收温度，使吸收速率提⾼，增⼤吸收速率。

（4）吸收剂中的吸收质浓度吸收剂中溶质浓度增⾼，吸收推动⼒减⼩，尾⽓中溶质的浓度增加，严重时达不到要求。

（5）⽓流速度⽓体的速度会直接影响吸收过程，⽓流速度⼤使⽓、液膜变薄，减少了⽓体向液体扩散的阻⼒，有利于⽓体的吸收。

但⽓流速度过⼤会造成液泛雾沫夹带
或⽓液接触不良
（6）液位这是吸收操作中的重要控制因素，当液位过低时会造成⽓体串到后⾯低压设备影起超压，或发⽣溶液泵
抽空现象；液位过⾼时，则会造成出⼝⽓体带液，影响后⼯序安全运⾏。

参考⽂献
1、陆美娟，化⼯原理。

，化⼯⼯业，2010
2、佩⽥等。

化⼯单元操作过程。

，化⼯⼯业，2006
3、仿真软件。