精餾塔熱旁路

1、精儲(chǔ)塔壓力熱旁路控制主要用于塔頂氣相全冷凝的工況。其主要優(yōu)點(diǎn)有：回流罐置于冷凝器之上可提供給回流泵較高的凈正吸入壓頭 冷凝器可安裝在地面，不需要設(shè)置支撐構(gòu)架，降低了投資費(fèi)用，且使冷 凝器檢修和清洗更加方便；調(diào)節(jié)閥安裝在熱旁路管線上，尺寸可大幅 度降低。由于具有以上優(yōu)點(diǎn)，熱旁路控制塔壓已被廣泛用于石油化工 裝置中。1熱旁路控制的原理及特點(diǎn)圖1為熱旁路控制系統(tǒng)的流程簡(jiǎn)圖。當(dāng)塔頂壓力小于設(shè)定值時(shí),熱旁路調(diào)節(jié)閥開度增大，進(jìn)入回流罐的熱旁路氣體流量增大 ，回流罐中 氣、液兩相界面間的液體溫度升高，回流罐壓力PB隨之升高，由于回 流罐中液位高度HB受回流罐液位調(diào)節(jié)閥的控制，可以認(rèn)為保持不變 且冷凝器壓力P

2、C在調(diào)節(jié)過程中也基本保持不變。在忽略摩擦損失的 情況下，根據(jù)貝努利方程可列出下式：PB /pg +HB = PC /pg +HC (1)式中：P冷凝液密度，kg/m3 ;PB回流罐壓力，Pa;PC冷凝器壓力，Pa;g重力加速度，m2 / s;HB回流罐中液位高度，m;HC冷凝器中液位高度，m。由式(1)可知，在HB、PC保持不變的情況下,HC隨PB升高而上升， 說明了隨著熱旁路調(diào)節(jié)閥開度增大，回流罐內(nèi)液體將倒流至冷凝器中冷凝器內(nèi)液位升高，被液體浸沒的傳熱面積增加，使氣相冷凝速率降低,塔內(nèi)氣相儲(chǔ)量增加導(dǎo)致壓力升高。頂相出一塔氣流物圖1熱旁路控制系統(tǒng)流程當(dāng)塔頂壓力高于設(shè)定值時(shí),熱旁路調(diào)節(jié)閥開度降低

3、，回流罐壓力降低， 冷凝器和回流罐間的壓差增加，更多的冷凝液被壓送至回流罐中，冷 凝器內(nèi)液位就會(huì)下降，氣體冷凝速率加大，使塔壓逐漸下降直至恢復(fù) 到設(shè)定值。熱旁路控制系統(tǒng)主要有如下特點(diǎn)：(1)冷凝器出口的冷凝液處于過冷狀態(tài)。否則，壓力為PC的飽和冷凝 液從冷凝器流至壓力為FB的回流罐時(shí)會(huì)閃蒸、汽化。(2)回流罐中的熱旁路氣體除和“氣墊控制系統(tǒng)”中充當(dāng)“氣墊”的惰性氣體所起作用近似外，還可與冷凝液一起在氣、液兩相界面間形 成一層極薄的“液膜”。該“液膜”溫度高于回流罐冷凝液主體溫度 并與回流罐上部的氣體呈平衡狀態(tài)。(3)由于空冷器管束內(nèi)冷凝液液位變化遠(yuǎn)不如管殼式換熱器液位變化靈敏,故當(dāng)塔頂冷凝器為

4、空冷器時(shí)不宜采用圖1所示的熱旁路控制流 程。如采用時(shí)須將空冷器傾斜一定角度，以增加液位調(diào)節(jié)的靈敏度。(4)熱旁路控制塔壓是通過改變冷凝器內(nèi)液位進(jìn)而改變塔頂氣體的冷 凝面積來實(shí)現(xiàn)的，故在冷凝器選型時(shí),其傳熱面積要有一定的富裕量2熱旁路控制系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)211工藝管道設(shè)置和配管在熱旁路控制系統(tǒng)中，由于回流罐的液位波動(dòng)會(huì)引起冷凝器液位的變 化，使回流罐和塔頂壓力控制不穩(wěn)定，故回流罐液位應(yīng)盡量保持穩(wěn)定 為減少對(duì)回流罐液位的擾動(dòng)，冷凝液應(yīng)從罐底部進(jìn)入回流罐，塔頂與相流出物圖2兩種小合理的熱旁路工藝漉程設(shè)置即便從罐頂部進(jìn)料，進(jìn)料管線也應(yīng)伸入到回流罐底部。熱旁路管線則 應(yīng)從回流罐頂部進(jìn)入，且配管時(shí)不應(yīng)出

5、現(xiàn)任何形式的袋形以防止積液 對(duì)于水平管段也要有2%。3%。的坡度并坡向回流罐，以便使可能存在 的凝液能自流至回流罐中。圖2為兩種不合理的熱旁路控制工藝流程設(shè)置。圖 2 ( a)和圖2 ( b) 都先將熱旁路管線接至冷凝液管線上，然后再分別從罐底、罐頂進(jìn)入 回流罐。這樣設(shè)置的目的被認(rèn)為是可消除回流罐內(nèi)氣、 液兩相的溫差, 能更加靈活地調(diào)節(jié)回流罐內(nèi)冷凝液的溫度，有利于塔壓的控制。但實(shí) 踐證明，如此設(shè)置不但破壞了回流罐液位的穩(wěn)定 ，且飽和的熱旁路氣體與過冷的冷凝液在管線中混合，熱旁路氣體很容易被冷凝，冷凝程度與冷凝液的過冷度、冷凝液與熱旁路氣體的流量之比等有關(guān)。由 于熱旁路氣體在管線中不斷被冷凝且冷凝量不斷變化 ，采用圖2所示 流程很難將塔壓控制平穩(wěn)。當(dāng)熱旁路調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時(shí) ,也可導(dǎo)致閥下游 的熱旁路氣體快速冷凝而引起“水錘”現(xiàn)象發(fā)生 5 。另外，為防止氣溫驟變?nèi)缦掠甑葘?duì)控制的干擾 ，熱旁路氣體管