溶剂再生塔的故障诊断及排除

二、故障描述
锦西石化分公司 锦西石化分公司140万吨 年重油催化装置 万吨/年重油催化装置 万吨 （RFCC）液化气脱硫装置溶剂再生塔原 ） 设计处理量为38.5 t/h。目前处理量高达 设计处理量为 。 到60 t/h。 。 自开车以来，该塔的塔底贫液的 2S浓度 自开车以来，该塔的塔底贫液的H 浓度 处于1.5~3g/L的范围，从未达到小于 的范围， 处于 的范围 1.0g/L的设计要求。 的设计要求。 的设计要求
设计值
125-115 110 0.2 98 38.5 29.2
实际运 行值
122-128 105 0.1-0.18 90-105 35-60 22-30 5~10
5月22日 月 日 运行值
124 106 0.12 95 60 26 6.37 2.57 600 40 5.8 40
表中示出了溶剂再生塔典 的设计，实际运行和5月 的设计，实际运行和 月22 日的工艺操作值的对比。 日的工艺操作值的对比。
RFCC液化气脱硫溶剂再生塔 液化气脱硫溶剂再生塔 的故障诊断及排除
刘艳升，中国石油大学（北京） 刘艳升，中国石油大学（北京） 2006年 2006年7月
一、溶剂再生塔简介
溶剂再生塔是一座采用部分冷凝器、液 相全回流的精馏塔构型。国内普遍采用 的典型溶剂再生塔构型如图所示。 富含H2S的干气（以下简称富气）从塔 顶部第三层塔板以气液混相的进料方式 进入塔内。 塔顶出富含H2S,CO2的酸性气，塔釜生 产循环胺溶剂（由于脱除了H2S而称为 贫液），返回吸收塔，贫液中H2S的浓 度直接影响着吸收塔的操作效果。
三、故障的初步分析
3.2 精馏塔故障的初步诊断分析
初步诊断结果：
– 1.该塔的加工量达到了设计处理量 的155.8%,并出现冲塔迹象,表明该 塔接近于喷射液泛状态；
过量雾沫夹带造成塔板效率的降低； 部分塔板脱落造成了理论板数的降低； 从而造成了塔底贫溶剂硫含量的超标！
– 2. 按照该工况下，F-1浮阀塔板液 泛的压降为120mmH2O估计，全塔 在17kpa下发生冲塔，塔内的板数 在13~15层之间（核算值为14层）。
2 3 4 5 6 7 8 合计
0.0357 0.0353 0.0348 0.0349 0.0351 0.0353 0.0355
0.531 0.582 0.980 1.00 1.00 1.00 0.999
0.790 0.922 1.32 1.34 1.35 1.34 1.34 8.4
三、故障的初步分析
设计方案
四、故障排除
4.1 Super V1浮阀塔板及其设计结果 浮阀塔板及其设计结果
鉴于该塔的堰长塔径比大于 0.75％，因此塔板上滞流区几 乎不存在，为了节约施工时间， 无须采用抹斜堰，塔内固定结 构完全利旧。但由于该体系为 重度起泡体系，在每个出口堰 上部焊接3根350mm高 φ10mm的导气管。
模拟出的全塔气相负 荷
三、故障的初步分析
3.3 精馏塔故障的流程模拟证明
塔板号 分子量 18.035 18.039 22.446 22.408 22.395 22.386 22.379 22.375 23.515 密度 Kg/m3 989.384 945.662 937.812 939.134 939.648 939.777 939.752 939.671 939.256 重量流量 K*kg/h 7.214 8.245 69.858 70.030 70.092 70.144 70.194 70.242 58.397 体积流量 K*m3/h 7.292 8.719 74.490 74.569 74.593 74.639 74.694 74.752 62.174
1C 2 3 4 5 6 7 8 9R
模拟出的全塔液相负 荷分布
三、故障的初步分析
3.4 精馏塔故障诊断的压降计算
浮阀全开前:
2 dH PD = 1.35 × 103 tM ρ M g + 1.0728 4d L V f 2 ρV uH 2
αE = e
0.01431 0.7197 CS
– 当塔生产能力达到 当塔生产能力达到60t/h后，塔操作出现较大的 后 波动； 波动； – 当塔压降超过 当塔压降超过17kpa以后，出现冲塔的迹象， 以后， 以后 出现冲塔的迹象， 塔底贫液H 浓度达到 浓度达到2.37g/L的左右。 的左右。 塔底贫液 2S浓度达到 的左右
二、故障描述
项目
底温， 底温，℃ 顶温， 顶温，℃ 顶压， 顶压，Mpa 进料温度，℃ 进料温度， 进料量， 进料量，t/h 富液中胺浓度， 富液中胺浓度，Wt% 富液中H 浓度 浓度， 富液中 2S浓度，g/L 贫液H 浓度 浓度， 贫液 2S浓度，Wt% 酸气量， 酸气量，Nm3/h 酸气H 浓度 浓度， 酸气 2S浓度，wt% 塔顶回流量， 塔顶回流量，Ton/h 回流温度， 回流温度，℃
三、故障的初步分析
3.3 精馏塔故障的流程模拟证明 根据前述的经验判断，初步推断出溶 剂再生塔内可能有5~7层塔板脱落的 推断，塔板效率按50％考虑，假定塔 内有6层塔板脱落，则全塔的理论级数 为9层（包括塔顶冷凝器和塔底再沸 器）。 应用ProII软件对该工况下的操作进行 了流程模拟。模拟规定的塔顶冷凝器 温度为40℃，塔底贫液的H2S浓度规 定为2.37g/L。
三、故障的初步分析
3.4 精馏塔故障诊断的压降计算
理论板 号 阀孔动 能因数 pa0.5 16.1 16.8 21.8 22.1 22.1 22.1 22.0 液流强 度 3/h.m m 7.18 61.3 61.4 61.4 61.4 61.5 61.5 容量因 子m/s 干板压 降kpa 清液高 度mm 液柱 28.0 36.9 37.0 37.0 37.0 37.0 37.0 湿板压 降kpa
浮阀全开后: :
P = PD + ρ L ghCL W
2
2 dH PD = 2.678 + 2.2873 4dV L f
液层压降
ρ u2 V H 2
2/3 L hCL = α E hw + ( 0.95 + 0.734e 0.1374 hw ) αE
三、故障的初步分析
3.3 精馏塔故障的流程模拟证明
板 号 1C 2 3 4 5 6 7 8 9R 温度 ℃ 40.0 116.6 119.9 121.6 122.2 122.7 123.2 123.6 124.4 压力 Kg/cm2 1.60 2.00 2.03 2.06 2.09 2.11 2.14 2.17 2.20 液相 400.0 457.1 3112.3 3125.3 3129.8 3133.3 3136.5 3139.3 441.8 473.4 628.9 641.9 646.5 650.0 653.2 655.9 2483.4L 6.2534 25.4V 2499.7L 流量，kgmole/hr 气相 进料 产品 41.8V 热负荷 M*kcal/h -4.3897
0.14 450 39 4.203 40
1-3 500-1000 30-45 5.0~6.0 40
二、故障描述
塔板号 塔径，mm 降液管面积，m2 开孔率，% 塔板间距，mm 堰高，mm 降液管底隙，mm 溢流数
1~20 1600 0.3507 6.8 600 50 100 1
溶剂再生塔直径 为1600mm，塔板 间距为600mm， 内部装填了20层 单溢流F-1浮阀塔 板，塔基本结构 参数见表。
三、故障的初步分析
3.2 精馏塔故障的初步诊断分析 按照20层塔板17kpa的冲塔压降估 计:平均每板的压降为0.85kpa,折合 为6.37mmHg和86.6mmH2O。而 浮阀塔板在该塔板压降水平下，完 全可以正常操作，那为何出现了冲 塔的迹象哪？
– 该体系存在腐蚀性，可能会造成塔板 较大的穿孔，会造成塔板压降降低， 但不会引起冲塔，因此，可能性不大！ – 塔板脱落：部分塔板脱落会造成全塔 压降的降低。 按照20层塔板在17kpa 时出现冲塔现象初步判断，塔板脱落 是十分可能的。
故障排除方法
– 全塔更换中国石油大学源自文库发的Super V系列 浮阀塔板。 – 预制好塔板后实施临时停车，检修！
四、故障排除
4.1 Super V1浮阀塔板及其设计结果 浮阀塔板及其设计结果
Super V1浮阀塔板
四、故障排除
4.1 Super V1浮阀塔板及其设计结果 浮阀塔板及其设计结果 溶剂再生塔的操作的核心问题是适 应进料组成、流量和进料温度的波 动，保证再生胺的H2S含量的要求， 因此要求塔设备具有高的操作稳定 性、操作弹性和高塔板效率，同时 要防止低处理量时泄漏对塔釜H2S 含量的影响。塔板设计按照 60ton/h为设计点，设计的操作弹 性范围为50~115％。
三、故障的初步分析
3.6 精馏塔故障诊断的结论
经过以上分析和模拟计算可知，造成锦西 石化分公司RFCC溶剂再生塔生产故障的 原因是：
– 该塔操作在设计点的155.8%,接近于液泛状 态； – 经过流程模拟计算和塔板压降核算，结果 表明，该塔内可能有6层塔板被吹翻； – 雾沫夹带和塔板数减少造成了贫溶剂硫含 量不合格。
三、故障的初步分析
3.1精馏塔故障诊断的基本流程
三、故障的初步分析
3.2 精馏塔故障的初步诊断分析 塔设备处于操作上限：该塔原设计 塔设备处于操作上限： 进料量为38.5t/h，实际生产量已经 达到60kg/h，为设计点的155.8%; 塔板效率低：国内绝大多数溶剂再 塔板效率低： 生塔的塔板数均为20层，都能够满 足生产要求。从当前生产操作而言， 塔底贫液中胺浓度超标说明，该塔 塔板效率较低。 液泛压降低 液泛压降低:操作实际表明，一旦 全塔压降达到17kpa后，溶剂再生 塔出现冲塔的迹象;
3.5 精馏塔故障诊断的液泛计算
理论 板 号 空塔动 能因 数 ft/s 2.843 3.446 3.483 3.482 3.477 3.472 3.467 塔径 mm 泛点 率 ％ 每板压降 kg/c m2 液流强 度 GP M/i n 0.7 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 降液管清液 高度/板 间距％
一、溶剂再生塔简介
由于催化干气的组成和流量具 有较大的波动。 有较大的波动。为了保证塔底 贫液中含H 指标的要求 指标的要求， 贫液中含 2S指标的要求 ， 在 确定的回流条件下， 确定的回流条件下，塔内设计 的实际塔板数不仅需要保证该 塔分离要求所需理论板数， 塔分离要求所需理论板数，而 且也需要保证抵消进料量和组 成波动需额外增加的分离余度。 成波动需额外增加的分离余度。 浮阀塔板在该体系的塔板效率 可以达到60%，但经常性地表 可以达到 ， 现为40~50％左右。 现为 ％左右。
模拟出的全塔物料、 热平衡
三、故障的初步分析
3.3 精馏塔故障的流程模拟证明
塔板号 1C 2 3 4 5 6 7 8 9R 分子量 38.371 19.647 18.879 18.186 18.105 18.078 18.064 18.055 18.055 密度 Kg/m3 2.33045 1.20372 1.16489 1.13414 1.14331 1.15602 1.16960 1.18347 1.19664 重量流量 K*kg/h 1.561 10.090 10.523 13.009 13.162 13.221 13.274 13.324 13.373 体积流量 K*m3/h 0.670 8.382 9.033 11.470 11.512 11.437 11.349 11.258 11.176
2 3 4 5 6 7 8
1600.0 1600.0 1600.0 1600.0 1600.0 1600.0 1600.0
66.5 99.3 100.0 99.8 99.6 99.3 99.0
0.011 0.017 0.018 0.018 0.018 0.018 0.018
28.89 45.75 46.23 46.22 46.17 46.11 46.06