化工单元操作吸收与解析.docx
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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-101T-102D-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，要卸掉塔内压力，放出塔内所有留存物料，然后向塔内吹入蒸汽清洗。
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，既要把塔内部的可燃性或有毒性介质彻底清洗吹净，又要对设备内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）塔内外检查
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内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，使腐蚀范围扩大，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.焊接的内应力；
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，通常要在塔内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。
北京，化工工业出版社，2010
2、刘佩田等。
化工单元操作过程。
北京，化工工业出版社，2006
3、东方仿真软件
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