分馏塔PPT课件

.,1,分离、吸收塔设备,.,2,分离、吸收塔设备,1概述2板式塔3填料塔4LNG工厂塔结构,.,3,1概述,塔设备的作用,塔设备是石化工业生产中最重要的设备之一提供气、液两相充分接触的场所，使传热、传质两种传递过程能够迅速有效地进行；使接触后的汽液两相及时分开，互不夹带单元操作过程有：精馏、吸收、解吸,.,4,什么叫精馏塔，精馏塔的主要作用？,.,5,精馏塔是工业上体现精馏操作过程的主要设备每层塔盘功能上升的蒸气与原料液和回流的液体得以充分接触，进行物质和热量的交换部分易挥发组分从液相转入气相，同时难挥发组分则从气相转入液相经充分多塔板数时最上层塔板分出全为易挥发组分的蒸气最下层塔板得到难挥发的组分的残液将混合液分离为两个几乎纯粹的组分,.,6,分馏系统构成,.,7,待分离的原料自中部进入，进料板以上为精馏段，以下为提馏段塔顶装有冷凝器，塔顶蒸汽在冷凝器中冷凝，一部分作为回流由塔顶送入塔中，一部分作为产品送出塔底装有再沸器，来自塔底的液体在此部分汽化，气相返回塔底，液相作为塔底产品沿塔高度温度是变化的，塔顶温度最低，塔底最高，由下往上温度逐板降低,分馏系统构成,.,8,精馏和回流的作用精馏段所起的作用是将进入的汽相混合物中轻组分提浓，在塔顶得到合格的产品，液相回流则起着精馏介质的作用。提馏段和再沸器的作用提馏段的作用是将进入该段的液相中的重组分提浓，在塔底获得高纯度的重组分。再沸器为提馏段提供汽相则作为精馏介质汽相回流。,分馏系统构成,.,9,利用气体混合物各组分在液体吸收剂中的溶解度不同，从而将其中溶解度大的组分分离出来。气体吸收的推动力是组分在气相的分压与组分在液相的饱和蒸汽压之差。只要气相中组分的分压大于其溶液的平衡分压，吸收过程便会进行下去，直到气液两相达到平衡。,吸收原理,.,10,吸收与精馏的区别:,.,11,吸收是利用混合物中各组分在第三者(溶剂)中的溶解度不同而达到分离的目的，而精馏是利用混合物中各组分的挥发度不同而达到分离的目的。吸收过程是单向传质，精馏过程为双向传质。吸收与精馏的共同点:都属于气液两相间的平衡问题。脱吸过程与吸收过程正好相反，因此，凡有利于吸收的因素，都不利于脱吸，而不利于吸收的因素，都有利于脱吸。,.,12,吸收塔为什么多采用气液逆流操作？,.,13,提高吸收剂的使用效率获得最大吸收率两相物质传递的平均推动力最大所需的吸收塔接触面积最小,.,14,2板式塔Plate(tray)tower,塔板的工作原理塔板的结构及类型,.,15,塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。,逐级接触交叉流应用广泛,塔设备的分类-板式塔,.,16,塔板上气液两相的接触：,液面落差,板上的清液层高度,降液管内的液面高度,.,17,板式塔工作原理,板式塔内的汽、液两相的流动方式,液相：塔顶塔底，自身重力气相：塔底塔顶，克服液相阻力压力：塔底塔顶,对塔板的要求,气液两相接触充分气液两相分离完全,.,18,塔板上溢流型式,单溢流（直径流）D2m,U型溢流（回转流）液相量非常小的塔,阶梯溢流塔径非常大，液相流量非常大的塔,.,19,双流型,多流型,.,20,塔板上的不正常操作状态,气泡夹带：,.,21,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。,.,22,雾沫夹带：,.,23,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。,.,24,过量漏液：,.,25,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。,.,26,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）：,.,27,结构参数已设计好的板式塔，在不同的气液相负荷内有一定的稳定操作范围越出稳定区时，塔就不能再正常操作，效率显著降低确定塔的稳定操作范围可以将出现各种不正常流体力学状态的界限在负荷性能图上用曲线表达出来。,板式塔负荷性能图,.,28,板式塔负荷性能图,1）雾沫夹带界线指板上液体被上升气体带入上一层塔板导致塔板效率严重下降的现象。限定：每千克气体夹带到上一层塔板的液体量不超过0.1kg，即控制雾沫夹带量0.1kg(液)/kg(气)。2）泄漏界线当气速逐渐减小至某值时，塔板将发生明显的漏夜现象，使塔板不能积液而破坏正常操作，故漏液点气速为塔板的下限气速。界限：一般将该塔板液体负荷的10作为泄漏线。,.,29,板式塔负荷性能图,3）液相负荷下限线通常由溢流堰高度决定4）降液管超负荷界线当液体在降液管内流速太快，则从上层塔板携带到降液管内的气体将来不及在降液管中与液体分离而随液体进入下层塔板，降低了分离效率，由液体在降液管内最大流速Vd计算。,.,30,板式塔负荷性能图,5）淹塔界线。如果液体和气体流动所遇阻力增加，降液管中液面上升，当超过上一层塔板的堰顶后，产生液体倒流，即发生了液泛，为了防止液泛，应保证降液管中泡沫液体总高度不超过上层塔板的出口堰。,.,31,.,32,塔板的分区,鼓泡区：气体通道，气液两相传热、传质降液区：液体通道小气泡聚合成大气泡再返回受液区：接受降液管的液体安定区：减少降液管气泡夹带量边缘区：支撑塔板及塔板上液体,2.塔板的结构及类型,.,33,气体通道鼓泡构件-形成气液两相传热传质的主要构件液体通道降液管-板上的液体通过降液管流至下一层塔板。溢流堰(出口堰）-用来保持塔板上能有一定厚度的液层。入口堰-对进入塔板的液体起分布和缓冲作用，有些塔不设入口堰，侧线抽出口设有。,塔板的主要部件,.,34,筛板气体通过板上钻的小孔来形成鼓泡层、泡沫层浮阀气体通过安装在塔板上的浮阀单元形成鼓泡层、泡沫层随气体(蒸汽）负荷的变化浮阀可以上下浮动圆形泡罩气体由升气管进入泡帽，后经泡帽和升气管间的回转信道，穿过泡帽上的齿缝与塔板上的液体接触形成鼓泡层。,主要构件-鼓泡构件,.,35,泡罩塔板,.,36,气相鼓泡元件：泡罩（泡帽）,优点：操作弹性大，操作稳定，不易堵塞缺点：生产能力小、结构复杂，造价高、压降大、效率低,.,37,筛孔塔板,优点：处理能力大，压降小，结构简单，造价低。缺点：操作弹性小，稳定性较差。,.,38,浮阀塔板：,结构：塔板上按一定的排列开若干孔，孔的上方安置可上下浮动的阀片阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度，气量变化时，通过阀片周边流道进入液体层的气速较稳定，强化了气液接触传质。气相鼓泡元件：浮阀特点：结构简单，生产能力和操作弹性大，板效率高。综合性能较优异。,.,39,F1型浮阀：,.,40,十字架型浮阀：,.,41,主要构件-液体通道构件,.,42,作用：让液体在其中停留一段时间，使液体所夹带的汽泡有充分的时间得以从液体中溢出。型式：弓形、圆形、矩形,降液管：,.,43,作用：接受由降液管下来的液体，缓冲液体流下时的冲击作用，稳定塔上液体的流动状态，确保传质过程的稳定进行。型式：平形、凹形,平形,凹形,受液盘：,.,44,作用：维持塔板上有一定的液面高度，以确保传质过程的顺利进行，再者将降液管出口封在液面以下，以免汽体短路从降液管中上升，影响传质过程的进行。型式：平形、齿形,溢流堰（出口堰）：,.,45,塔板性能评价,1.处理能力：允许操作气速的大小，即泛点气速的大小,2.塔板效率：较宽的气速范围内保持高的效率,3.操作弹性：塔的最高和最低允许气速的比值理想的塔板能在较宽的气速范围内保持正常操作,4.塔板压力降：主要指气相阻力对减压蒸馏和高真空精馏，该指标尤为重要,加工及检修的难易程度及制造费用物料是否有夹带、结焦的可能和起泡的程度、对塔内构件的腐蚀性强弱等,.,46,3填料塔,3.1填料塔的结构3.2填料的种类及特性,.,47,塔内装填一定高度的填料。液体自塔顶沿填料表面向下流动，作为连续相的气体自塔底向上流动，与液体进行逆流传质。两相的组分浓度沿塔高呈连续变化,微分接触连续逆流应用较少,塔设备的分类-填料塔,.,48,3.1填料塔的结构,筒体,液体分布器,填料,液体再分布器,填料支撑板,.,49,塔内件在塔里的位置：,槽盘式液体分布器,规整填料,驼峰支撑,防冲档板,.,50,填料的作用:,.,51,填料塔在操作中，液体自上而下沿填料表面下降，与上升的蒸气相接触，所以，填料表面是质量交换和热量交换的场所作用：分散液体，增大气液相接触面积,.,52,3.2填料的种类及特性,比表面积大，空隙率大，不易破碎，耐腐蚀，耐高温，易润湿，便宜。,填料的要求:,.,53,填料的种类,阶梯环,金属环矩鞍,散装填料和规整填料两大类散装填料在塔内可乱堆，也可以整砌；通常用金属、碳钢、陶瓷、合金钢、塑料制成。,.,54,应用十分广泛。,在环的侧壁上开一层或两层长方形小孔，小孔的母材并不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。上下两层长方形小孔位置交错。,特点：具有较大的生产能力和较低的压降，且分离效率较高，沟流现象大大降低。,鲍尔环1948,鲍尔环（Pallring）：,.,55,4LNG工厂的塔设备,4.1塔设备的结构4.2塔设备的操作,.,56,胺洗塔上段4层塔盘，单溢流，采用F1浮阀设计，每层164个浮阀。下段为两段填料层，采用SP-250X型规整填料19.9m3，50#鲍尔环0.8m3每段填料层高6467mm。塔盘的主要结构参数见下表。,胺洗塔（12T01）主要结构：,.,57,.,58,胺汽提塔上段4层泡罩塔盘，单溢流，采用DN80泡罩设计。下段为两段填料层，采用IMTP40#散堆填料11.31m3，每段高5000mm。塔盘的主要结构参数见下表。,胺汽提塔（12T02）主要结构：,.,59,.,60,脱氮塔上段共34层泡罩塔盘，单溢流下段为散堆填料，采用IMTP散堆填料10.6m3，填料层高6000mm。塔盘的主要结构参数见下表。,脱氮塔（23T01）技术方案：,.,61,.,62,JKB系列金属孔板波纹填料,.,63,IMTP40金属矩鞍环填料,.,64,槽盘式气液分布器拥有气液分布均衡、适闪蒸、抗堵塞和利传热的优势,槽盘式气液分布器,.,65,在填料塔中两段填料间要实现上段填料下来的液体收集再分布，并把料液加入塔，就需要液体收集器将塔内不同径向位置流下来的液体加以混合，使进入下一层填料的液体有相同的组成。,液体收集器,.,66,丝网具备曲折路径和较大的比表面积，气流冲击丝网并被丝网拦截，液沫在拦截的地方聚结，最终形成液滴而排液，实现气液分离。,除沫器,.,67,闪蒸进料的正确设计是在保证液体和气体很好分离的同时，进行液体分布和气体进料,导流式笼型分布器,.,68,LNG工厂塔器主要设计参数：,.,69,脱碳单元的基本操作,.,70,胺洗塔（12T01）工艺开口示意：,.,71,胺汽提塔（12T02）工艺开口：,.,72,12E02重沸器循环：,.,73,胺吸收法脱碳原理,MDEA是一种叔胺，其氮原子为三藕合，在水溶液中它与CO2生成不稳定的碳酸氢盐，总的反应可表示为CO2+H2O+R1R2R3NR1R2R3NH+HCO3-吸收是放热反应降低温度、加压有利于反应向右进行。而升高温度、降低气体分压,有利于反应朝逆方向进行。这构成了醇胺法的吸收和再生的整个过程,.,74,操作参数,吸收过程是放热过程,溶剂温度低,有利于脱除酸气。适宜的贫液入塔温度比进料温度高35。压力：高压有利于天然气中CO2的吸收贫液量：吸收塔的可调吸收条件增加贫液量,可明显提高CO2的吸收效率。再生温度根据原料气中CO2的大小及净化气中CO2的质量要求确定净化气中CO2的质量要求在50mg/m3,塔底温度在118120范围内,.,75,1、系统氮气置换合格并充压：原料气线路：0.6MPag，胺汽提塔12T02：0.04MPag，富胺液中压闪蒸罐：0.4MPag。2、12T01建立水循环，启动12P013、向胺汽提塔aMDEA填充启动12E03，建立12E02管程的热油循环达到最大液位。4、启动贫液泵12P03A/B，向12T01转aMDEA溶液至正常操作液位。5、通过12T01与12D02之间0.4MPag的压差，向12D02转aMDEA溶液至正常操作液位,12T01/12T02开车程序：,.,76,6、aMDEA溶液从12D02再转回12T02，建立两塔循环。7、启用12E04，增加12E02热油量，加热aMDEA溶液达要求的操作温度。8、向12D03填充精制水至一定液位，启用塔顶回流泵12P04A/B。9、按操作规程引天然气。10、当二氧化碳含量低于100ppm，启用干燥单元。注意：如果胺洗涤塔12T01下游二氧化碳含量超200ppm，必须停止将脱碳原料气送至干燥器。,12T01/12T02开车程序：,.,77,天然气中氮含量越多，液化天然气越困难，动力消耗增加；LNG最终作为燃料，为确保使用的热值，LNG产品中氮气要求1%，需脱除氮气。常压下氮气的液化温度196，比甲烷液化温度161低许多，用闪蒸的方法较容易从LNG中选择性脱除氮。本次设计BOG作为回收原料气而在装置循环利用，为降低装置能耗，需最大量地脱除氮气，因此采用精馏法脱氮。,脱氮的必要性：,.,78,闪蒸的方法：在泡点温度以上的氮气出冷箱，然后通过一个J-T阀节流，进入LNG贮罐释压，达到新的汽液平衡，大多数氮气随着BOG气体与液相的LNG进行汽液两相分离，从液化天然气中选择性地脱除氮气。精馏的方法：精馏是多次简单蒸馏的组合，利用混合液中LNG和氮气各组分挥发度的不同，在塔中同