Производственные неполадки узла ректификации способы их устранения

Схема ректификационной установки. Флегмовое число. Основные неполадки в работе ректификационных колонн и способы их устранения.

Простая перегонка не дает возможности полностью разделить смесь на чистые компоненты. Для этой цели необходимо осуществить многократную перегонку одной и той же жидкости и одновременно с этим для улучшения состава выделяющихся паров проводить их дефлегмацию, т.е. частичную конденсацию. Однако выход НКК будет мал по отношению к его количеству в исходной смеси. Кроме того, описанные установки отличаются громоздкостью и большими потерями тепла в окружающую среду.

Значительно более экономичное,; полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается в процессах ректификации, проводимых обычно в более компактных аппаратах — ректификационных колоннах.

Сущность процесса ректификации заключается в том, что в нем объединены оба процесса — частичное испарение (перегонка) жидкости и частичная конденсация паров. Обе эти операции осуществляются одновременно и многократно в ректификационной колонне (см. схему).

б) ректификационная колонна;

в) выносной кипятильник;

г) флегмовая емкость;

д) конденсатор (дефлегматор);

Для процесса ректификации применяют в основном тарельчатые колонны. В них установлены горизонтальные тарелки с устройствами, обеспечивающими хороший контакт между жидкостью и паром (колпачковые, ситчатые, барботажные тарелки). Диаметр колонн бывает от 300-400 мм до 12 м и более. Высота колонн определяется количеством тарелок (от 10-30 до 100) и высота 30-70 м.

Подлежащая разделению смесь непрерывно подается в ректификационную колонну-б через ввод (называющиеся питательными тарелками), расположенный несколько выше середины корпуса колонны. Питательные тарелки делят колонну на две части: 1 — верхняя — укрепляющая; 2 — нижняя — исчерпывающая или куб колонны.

Куб колонны обычно снабжен выносным кипятильником-в, в межтрубное пространство которого подается пар.

Введенная смесь углеводородов опускается по контактным устройствам в нижнюю часть колонны, называющуюся кубом. Навстречу потоку жидкости, поднимается пар, образующийся в результате кипения жидкости в кубе колонны (выносном кипятильнике).

Вопрос: «Что горячее — пар или жидкость?» — Пар горячее. Поэтому на каждой тарелке ректификационной колонны при соприкосновении пара с жидкостью между ними происходит теплообмен. Более горячий пар отдает часть тепла жидкости, вследствие чего, жидкость частично испаряется, а пар частично конденсируется.

Вопрос: «Как изменяется состав жидкости при частичном испарении и состав пара при частичной конденсации?» (Вспомним сущность методов простой перегонки и дефлегмации паров).

Вывод: При соприкосновении паров с жидкостью на тарелках ректификационной колонны, жидкость обогащается ВКК, а пары — НКК. При переходе паров на вышерасположенную тарелку, те же процессы повторяются, с той лишь разницей, что температура флегмы будет ниже и, следовательно, условия для конденсации ВКК из паров более благоприятные.

При достаточно большом числе тарелок пары, поднимающиеся с верхней тарелки, будут содержать почти чистый НКК. Эти пары поступают в конденсатор (дефлегматор), откуда часть образовавшегося конденсата — флегма подается на верхнюю тарелку для орошения колонны, а другая часть отводится как готовый продукт — дистиллят.

Флегма, стекающая с нижней тарелки колонны в перегонный куб, будет содержать преимущественно ВКК.

Количественное отношение флегмы к дистилляту, поступающему в сборник-г после его охлаждения в конденсаторе-д) (дефлегматоре) называется флегмовым числом.

Если в колонне разделяются жидкости, то она работает под атмосферным давлением. Давление в кубе всегда на 0,5 кгс/ больше, чем наверху. Если в колонне разделяют газы, то их сначала сжимают до состояния жидкости, и это давление поддерживают в колонне.

Основные неполадки при работе ректификационных колонн — это пропуск в местах пайки, что проявляется промерзанием в этом месте изоляции аппарата и появлением на кожухе снеговых пятен. Обнаруженные неплотности исправляют пайкой мягким припоем марки ПОС-40 при очередном ремонте аппарата. Нарушение герметичности в месте крепления тарелки к обечайке может привести к ухудшению процесса ректификации, выражающемуся обычно в снижении чистоты отходящего азота. Это становится особенно заметным, когда по каким-либо причинам несколько тарелок выходят из пазов, оседают или перекашиваются. В таком случае необходимо демонтировать аппарат, распаять колонну, вновь установить тарелки и тщательно пропаять их по всей окружности.

Буйковые уровнемеры.

Буйковые уровнемеры

В основу работы буйковых уровнемеров положен закон Архимеда. Он гласит:

«На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной этим телом».

Источник

Вопрос 3. Причины повреждений ректификационных колонн и меры по их предупреждению

Рассмотрим основные причины повреждений ректификационных колонн.

1. Нарушение нормального режима конденсации паров.

Для уменьшения пожарной опасности, возникающей при нарушении нормального режима конденсации паров необходимо:

осуществлять непрерывный контроль за величиной давления в ректификационных колоннах;

не допускать повышения сверх установленной величины температуры хладагента на выходе из конденсатора-холодильника и дефлегматора;

контролировать температуру и расход хладагента перед поступлением его в дефлегматор и конденсатор-холодильник;

не допускать подачи загрязненного хладагента;

соблюдать установленные сроки очистки теплообменных поверхностей от отложений, как со стороны хладагента, так и со стороны пара.

2. Образование отложений

Одной из возможных причин повышения давления в ректификационной колонне является забивание отверстий, патрубков и труб твердыми отложениями. Образование отложений на тарелках и в трубах колонн возможно в следующих случаях:

при разгонке растворов склонных к термическому разложению с образованием твердых коксообразных веществ. Например, при перегонке нефтей и нефтепродуктов исходное сырье подогревается в трубчатых печах до высокой температуры. Частички образующегося кокса с потоком парожидкостной смеси поступают в эвапорационный объем колонн и отлагаются на распределительной тарелке и нижележащих тарелках исчерпывающей части колонны, постепенно забивая их;

при разгонке склонных к полимеризации продуктов (например, при разгонке продуктов, содержащих дивинил) чаще всего образование отложений полимеров и смол наблюдается в кипятильнике и нижней части колонны. В результате забивания свободных сечений в тарелках, патрубках и трубах давление может повыситься до значений, достаточных для разрушения аппаратов и трубопроводов. Колпачковые тарелки более всего подвержены забивке полимерами и смолами, а их ремонт сложен, трудоемок и пожаровзывоопасен;

при низкотемпературной разгонке сжиженных газов наличие влаги в исходном сырье приводит к образованию кристаллогидратных пробок, которые появляются обычно в самых холодных частях колонн.

Профилактические мероприятия, препятствующие образованию отложений в ректификационных колонных:

нагретую в трубчатой печи исходную смесь перед подачей в колонну пропускают через пустотелый аппарат-эвапоратор – для отделения твердых частиц кокса;

применяют два выносных кипятильника, позволяющие попеременно очищать их от отложений полимеров без остановки работы колонны;

правильно выбирают конструкцию колонны (например, в нефтеперерабатывающей промышленности широко применяются самоочищающиеся клапанные тарелки, теплообменники с плавающей головкой, у которых удобнее всего производить чистку межтрубного пространства);

соблюдают сроки очистки аппаратов от отложений;

при ректификации сжиженных газов тщательно осушают газ от влаги;

в некоторых случаях в места возможного образования кристаллогидратных пробок подают небольшое количество спирта или эти участки подогревают.

Для снижения интенсивности процесса полимеризации:

аппараты изготовляют из материалов, замедляющих реакции полимеризации;

добавляют к перегоняемому раствору ингибиторы (например, древесную смолу при производстве синтетических каучуков).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Ремонт колонного оборудования

Характер износа

Большинство колонных аппаратов работают при высокой температуре под давлением или вакууме и содержит огне – и взрывоопасные среды. Корпуса колонных аппаратов и их внутренние устройства могут изнашиваться в результате коррозионного, эрозионного и термического воздействия среды. Скорость износа зависит от многих факторов, и в первую очередь – от физико-химических свойств среды, условий ведения процесса, конструктивного исполнения и качества металла корпуса, применение соответствующих ингибиторов коррозии.

Стоимость колонн обычно очень высока, демонтаж и монтаж их – кропотливый, трудоемкий и продолжительный процесс. Смена колонных аппаратов производится в подавляющем большинстве случаев вследствие износа корпусов. Поэтому при эксплуатации необходимо принять надежные меры для предохранения корпусов от преждевременного износа.

Коррозия

Коррозионная стойкость корпусов ректификационных колонн должна быть не выше семи баллов при оценке по десяти бальной шкале, а в случае колонн больших диаметров и высоты – не выше пяти баллов, т.е. скорость коррозии не должна превышать 0,1 мм/год.

Колонные аппараты подвержены коррозии различных видов. Она охватывает всю поверхность корпуса и отдельные ее участки. Так, в ректификационных колоннах нефтеперерабатывающих заводах химической коррозии подвергаются в основном участки, работающие в условиях повышенных температур.

Агрессивными составляющими сред в колоннах являются сернистые соединения и продукты их разложения, содержащиеся в нефтях нафтеновые кислоты, а также соли буровых вод, не отстоявшихся в дегидраторах. Электрохимической коррозии подвержены участки ректификационных колонн, на которых возможны образование гальванических пар и возникновение коррозионного электрического тока. Такая коррозия, в частности, наблюдается в верхней части ректификационных колонн атмосферных установок для переработки нефти, где вместе с парами углеводородов интенсивно конденсируются водяные пары.

Вода гидролизует содержащиеся в сырье и дистиллятах хлориды магния и кальция; получающиеся в результате хлористый водород образует в водной среде электролит – соляную кислоту.

Эрозия

Эрозионный износ корпусов колонн является следствием воздействия сильных струй жидкости и паровых потоков, содержащих абразивные включения. Участки корпусов, подвержены эрозии, защищают протекторами и специальными устройствами, уменьшающими кинетическую энергию струй жидкости и пара (улиты, маточники и т.д.).

Износ колонных аппаратов опасен не только из-за нарушения их прочности; образовавшиеся продукты коррозии могут закупорить или загрязнить трубопроводы небольшого сечения, теплообменники и конденсаторы.

Подготовка к ремонту

Колонные аппараты ремонтируют при планово – предупредительных ремонтах технологической установки. Порядок подготовки аппарата к ремонту и проведения ремонтных работ зависит от особенностей установки.

В большинстве случаев колонные аппараты готовят к ремонту следующим образом. Доводят давление в колонне до атмосферного, из аппарата удаляют рабочую среду, после чего его пропаривают водяным паром, который вытесняет оставшиеся в колонне пары и газы. После пропарки колонну промывают водой. В некоторых случаях пропарку и промывку чередуют несколько раз. Время операции оговаривается в производственной инструкции каждой технологической установки или технологического блока.

Промывка колонн водой способствует также более быстрому их остывания. Нельзя приступать к ремонтным работам, если температура промывной воды > 50 о С.

Пропаренную и промытую колонну отсоединяют от всех аппаратов и коммуникаций глухими заглушками, устанавливаемыми во фланцевых соединениях штуцеров. Установку каждой заглушкой и последующее ее снятие регистрируют в специальном журнале.

Технология ремонта

Ремонт аппарата начинают после его вскрытия, которое необходимо производить, строго соблюдая следующие правила. Вначале открывают верхний люк, причем перед этим в аппарат в течение некоторого времени подают водяной пар, чтобы избежать возможного подсоса воздуха, в результате которого может образоваться взрывоопасная смесь. Далее последовательно (сверху вниз) открывают остальные люки. Категорически запрещается одновременно открывать верхний и нижний люки. Нельзя также открывать сначала нижний, а затем верхний люк, так как вследствие разности температур происходит сильный приток воздуха в колонну, что может привести к образованию взрывоопасной смеси.

С целью сокращения продолжительности ремонтных работ еще при промывке колонные водой отворачивают часть болтов на тех люках, которые будут вскрываться, не нарушая при этом герметичности.

После открывания люков колонна некоторое время проветривается в результате естественной конвекцией воздуха. Возможность ремонтных работ в колонне устанавливают исходя из результатов лабораторного анализа пробы воздуха, взятого из нее. Доступ людей в колонну возможен, если концентрация углеводородов в пробе не превышает 300 мг/м 3 , а содержание сероводорода – 10мг/м 3 . Предельно допустимые концентрации других веществ указываются в технологической карте каждой установки, блока или отделения.

При работе внутри колонны необходимо тщательно соблюдать правила техники безопасности. Рабочий должен надевать предохранительный пояс с веревкой, конец который выводится наружу и надежно закрепляется; за работой находящегося внутри колонны рабочего постоянно наблюдает специально выделенный для этой цели рабочий. Продолжительность непрерывной работы в колонне должна быть не более 15 минут. После необходим такой же по продолжительности отдых вне колонны (обычно рабочий и наблюдатель меняются местами). При первых же признаках появления внутри ремонтируемого аппарата взрывоопасных, горючих или токсичных жидкостей, паров и газов всякую работу следует немедленно прекратить.

К подготовке колонны предъявляют особенно высокие требования в том случае, если в ней должны производиться огневые (сварочные) работы. Участок колонны, на котором производится сварка, отделяется металлическими и пропитанными водой деревянными настилами, накрытыми кошмой.

Для освещения внутри колонны применяют лампы напряжением не более 12 В. Переносное освещение должно быть взрывобезопасным.

Корпус колонны, а также ее внутренние устройства подвергают тщательному осмотру. При необходимости осмотра всей поверхности корпуса разбирают внутренние устройства или их часть. Например, в ректификационных колоннах для доступа к тарелкам, на уровне которых люки отсутствуют, разбирают проходы на тарелках, лежащих выше.

Выявление дефектов корпуса, требующее высокой квалификации, включает визуальный осмотр для определения общего состояния корпуса и участков, подверженных наибольшему износу; измерение остаточной толщины корпуса с помощью ультразвуковых дефектоскопов, путем микрометрирования и контрольного просверливания отверстий; проверку на плотность сварных швов и разъемных соединений и т.д.

По характеру обнаруженного дефекта устанавливают содержание и способ ремонта корпуса. Неплотные сварные швы вырубают, зачищают и заваривают в соответствующим электродом. Весьма важно правильное перекрывание нового и старого швов.

Изношенные штуцера и люки вырезают и заменяют новыми с обязательной установкой укрепляющие колец. Желательно, чтобы укрепляющие кольца новых штуцеров имели несколько больший диаметр, чем старые: это позволяет приваривать их в новом месте. Ремонту подвергают все штуцера, сигнальные отверстия, на укрепляющих кольцах которых во время эксплуатации были заглушены пробками.

При каждом ремонте измеряют фактическую толщинку стенки корпуса, эксплуатируемого колонного аппарата наиболее изношенные участки корпуса колонны вырезают, а на их место ставит новый участок, заранее свальцованный по радиусу колонны. Сварку производят встык. Вырезание больших участков корпуса может привести к ослаблению сечения и нарушению устойчивости. Поэтому до вырезания дефектного участка его укрепляют стойками, проставляемыми внутри или снаружи. Число и сечение, стоек и размеры опорных лап рассчитывают исходя из условия равенства их сопротивлению вырезанного сечения.

Промежуточные обечайки легко заменяют следующим образом. Устанавливают подъемные мачты, удерживающие верхнюю неповрежденную часть колонны, отделяют эту часть от поврежденного участка газорезкой и опускают на землю. Поврежденную часть колонны стропят и с помощью тех же мачт опускают на землю. Заранее подготовленную новую часть колонны поднимают и стыкуют с нижней частью колонны, затем поднимают верхнюю ее часть. После проверки монтируемых частей заваривают оба стыковых шва.

Очень часто, учитывая трудоемкость таких замен участков корпуса, признают целесообразной полную замену изношенной колонны. Демонтаж изношенной колонны производят в порядке, обратном монтажу. После соответствующих проверок демонтируемая колонна может быть использована для установки монтажных мачт точно так же, как новая колонна – для демонтажа.

Ремонт внутренних устройств

При ремонте внутренние устройства колонн очищают от грязи, кокса и других отложений. Твердую и тестообразную массу выгребают лопаточками и скребками – чистилками, кокс удаляют с помощью пневматических отбойных молотков. Удаление отложений всегда сопровождается повышением концентраций вредных газов в колонне; в этот период внутри колонны рекомендуется работать в шланговых противогазах.

Ремонт внутренних устройств связан с многократным подъемом новых и спуском изношенных деталей; такие операции желательно механизировать. К верхней части корпуса колонны крепят поворотный или неподвижный кран-укосину. Кран можно прикрепить также к стойкам центральных пилонов лестничных клетей.

Определение износа и отбраковка внутренних устройств производятся согласно действующим методикам и нормам. Изношенные детали, а иногда и целые узлы заменяют новыми.

Довольно трудоемкими являются операции, связанные с разборкой закоксованных тарелок и отбойников. Сначала их освобождают от кокса механической чисткой (скребками), затем с помощью цепных талей, подвешиваемых внутри колонны за надежные конструкции (например, опорные балки), отдирают каждый элемент от места посадки. Для этой операции нельзя применять трое с лебедкой: за счет силы упругости троса вырванный элемент сильно отскакивает и может повредить колонну или причинить травму находящимся в колонне рабочим.

Тарелки клапанные, колпачковые, ситчатые

Источник