延迟焦化之分馏系统.pptx
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1、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、换热器第1页/共78页一、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。第2页/共78页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
2、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。第3页/共78页二、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。第4页/共78页三、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
3、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。第5页/共78页 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
4、管线及冷凝冷却系统压降要求苛刻 (2)塔顶热负荷较大;。第6页/共78页 (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)第7页/共78页 (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
5、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。第8页/共78页四、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)塔板第9页/共78页1 1 浮阀塔板的种类浮阀塔板的种类(1)标准圆盘型浮阀塔板 结构形式(a)F1型浮阀(b)F4型浮阀(c)浮阀阀片(d)浮阀塔板 第10页/共78页 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。第11页/共78页(2)ADV
6、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)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)圆盘型第12页/共78页2 2 筛孔型塔板筛孔型塔板(1)普通筛孔型塔板 结构形式及工作原理 主要优缺点主要优缺点 优点: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:缺点:操作弹性小;泄漏较严重;塔板孔道易堵塞。(a)普通筛板结构(b)普通筛板工作原理第13页/共78页(2)垂直筛孔型塔板 结构形式及工作原理 主要优
7、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)垂直筛板工作原理第14页/共78页(3)导向筛孔型塔板 结构形式及工作原理(a)导向筛板结构鼓泡促进器鼓泡促进器导向筛板导向筛板导向孔导向孔鼓泡促进器导向孔(b)导向筛板工作原理第15页/共78页 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。第16页/共78页3 3 固舌塔板固舌塔板 结构形式 标准固舌塔板实物图标准固舌塔板放大图20标准固舌结构简图R25mm25mm第17页/共78页固舌塔板工作原理 固舌塔板工作原理图第
8、18页/共78页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。第19页/共78页4 4 浮舌塔板浮舌塔板 结构形式 阀片最大张角20最小张角 5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。第20页/共78页5 5 网孔塔板网孔塔板 结构形式及工作原理 网孔塔板结构简图网孔塔板工作原理图挡沫板第21页/共78页 网孔型塔板的优缺点 优点
9、:(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。第22页/共78页6 6 立体传质(立体传质(CTSTCTST)塔板)塔板 结构形式及工作原理 CTST塔板实物图片CTST塔板工作原理图CTST塔板结构简图梯形喷射罩梯形喷射罩分离板分离板第23页/共78页 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。第24页/共78页(二)塔板结构特点第2
10、5页/共78页 双溢流型塔板示意图双溢流型塔板示意图 受液盘受液盘降液管第26页/共78页单溢流型塔板示意图 受液盘降液管第27页/共78页U型流塔板示意图 12受液盘降液管12第28页/共78页五、塔板上的不正常操作状态气泡夹带气泡夹带:在一定结构的塔板上,在一定结构的塔板上,液体流量过大液体流量过大,使降液管,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。板上的现象称为气泡夹带。第29页/共78页板式塔板式塔汽泡夹带汽泡夹带示意图
11、示意图第30页/共78页雾沫夹带:雾沫夹带:v 当当气速增大气速增大,塔板处于泡沫解除状态或喷射解,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。象称为雾沫夹带。v 危害:以上两种不正常现象都会使气相或液相危害: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。塔的分
12、离效果。第31页/共78页雾沫夹带有哪些影响因素?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: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。严重。塔盘间距。不能太小,否则雾沫夹带量也大。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。塔盘结构。好的塔盘结构,能控制雾沫夹带量。第32页/共78页板式塔雾沫夹带示意图板式塔雾沫夹带示意图第33页/共78页v当当气体通过塔板的速率较小气
13、体通过塔板的速率较小时,上升的气体通过时,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,这种现象叫的液体会从塔板上的开孔处往下漏,这种现象叫作漏液。作漏液。v危害:严重的漏液会使塔板上建立不起液层,从危害: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而导致塔板效率降低,在设计和操作时应该特别注意防止。注意防止。过量漏液过量漏液:第34页/共78页板式塔板式塔均匀泄漏均匀泄漏示意图示意图第35页/
14、共78页板式塔板式塔倾向性泄漏倾向性泄漏示意图示意图H2H1H液面落差液面落差 H=H1-H2第36页/共78页板式塔板式塔随机性泄漏随机性泄漏示意图示意图第37页/共78页v夹带液泛:夹带液泛:塔板上的液体流量很大,上升的气体的速度很塔板上的液体流量很大,上升的气体的速度很高高,液体被上升的气体夹带到上一层塔板上的量猛增,使,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。空间全部被液体所占据,这种现象称为夹带液泛。v溢流液泛:因溢流液泛:因降液管太小
15、,液体的流动阻力过大,或因其降液管太小,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,他原因使降液管局部区域堵塞而变窄,液体不能正常地通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。内空间,这种现象称为溢流液泛。v危害:危害:使整个塔内液体不能正常流下,液体的大量返混,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,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致使设备主体产生破坏性
16、损坏,是操作中应该特别注意防止且应坚决杜绝的。止且应坚决杜绝的。液泛液泛(淹塔):(淹塔):第38页/共78页板式塔液泛(淹塔)示意图板式塔液泛(淹塔)示意图第39页/共78页分馏系统的生产机理第40页/共78页分馏塔是分馏焦化馏分油的设备。在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的温度梯度、利用各组分沸点的不同从侧
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