1 前言
分子篩純化系統, 是空分裝置用來凈 化空氣, 保障安全運行的關鍵設備。了解 其性能工作原理, 熟悉各種影響其正常運 行的因素, 對空分裝置的實際運行管理有 著重要價值。
2 工藝簡介和重要作用
2.1.1 工藝簡介
在空分裝置中, 分子篩純化系統設置 在空氣預冷系統之后, 清除空氣中的水、 二氧化碳、乙炔等雜質。由分子篩吸附器、 再生加熱裝置以及閥門、管線、儀電控制 系統組成。 凈化空氣中的吸附雜質, 是靠分子篩 吸附器來完成。吸附器內裝填有分子篩、 等吸附劑(活性氧化鋁主要用來吸附水分, 分子篩主要用來吸附二氧化碳、乙炔等烴 類雜質) 。
分子篩純化系統一般采用兩臺 吸附器切換使用,一臺吸附飽和后,另一臺 再生好的投入運行。 吸附飽和后的吸附劑就失去了繼續吸 附的能力, 只有再生后才能使用。再生是 吸附的逆過程——由于吸附劑吸飽被吸組 分后,就失去了吸附能力,必須采取一定的 措施,將被吸組分從吸附劑表面趕走,恢復 吸附劑的吸附能力, 這就是再生。再生過 程分四步: 降壓、加溫、吹冷、升壓。
2.1.2 吸附劑特性
現代化大型空分裝置, 分子篩吸附器 常用分子篩和活性氧化鋁組成雙層床。主 要介紹這兩種吸附劑的特性。
分子篩: 1 )有很強的吸附能力,選擇性 吸附性能;2)干燥度極高,對高溫高速氣流 都有良好的干燥能力。水蒸氣含量越低, 即相對濕度越小, 吸附能力越顯著。但相 對濕度較大時,吸附容量較小;3)穩定性好,在200℃以下仍能保持正常的吸附容量。 使用壽命也比較長; 4 )對水分的吸附力特 強, 其次是乙炔和二氧化碳。
活性氧化鋁: 1 ) 抗壓強度高、磨耗率 低、不粉化和不爆裂;2)抗冷、熱的突變性 很強;3)較好的吸水性,價格便宜,阻力低。 一般布置在下層用來對進入吸附器的空氣 進行初步干燥。
2.2 重要作用
空氣,是空分生產的原料,含有少量的 水、二氧化碳、乙炔和其他碳氫化合物等 氣體, 以及灰塵等固體雜質。這些雜質雖 然在每m3 的空氣中含量不大,但是由于大 型空分裝置每小時的加工空氣量都在幾萬 甚至十幾萬m3,因此,每小時帶入空分裝置 的總量還是很可觀的。這些雜質對空分裝 置的安全運行危害極大,隨著空氣的冷卻, 被凍結下來的水分和二氧化碳沉積在低溫 換熱器、透平膨脹機或精餾塔內, 會堵塞 通道、管線和閥門; 乙炔集聚在液氧中有 引發爆炸的危險。清除凈化這些雜質, 保 證空分裝置的長期安全的運行, 就是分子 篩純化系統的重要作用。
3 分子篩純化系統常見問題及對應措施
1)進氣溫度過高:加工空氣經空氣預冷 系統降溫后進入分子篩, 氣溫越高越不利 于分子篩的吸附, 必須保證空氣預冷系統 的正常有效工作( 可適當加大氮氣和污氮 送水冷塔氣量,加強冷卻效果)一般控制空 氣出空冷系統溫度不高于15℃。
2)分子篩床層受氣流沖擊:維持分子篩 床層的均勻, 保持分子篩系統的壓差穩定 (小于10kPa),同空壓崗位人員密切配合,防 止空氣量的劇烈波動。
3)加溫吹冷氣量不足:此問題多為分子 篩系統的閥門切換時故障所引起, 操作中 對各閥門嚴密監控,及時調整加大氣量,嚴重時可暫停分子篩系統的運行過程, 延長 再生時間。
4)電加熱器故障:屬設備問題,協同維 修人員檢查維護。平時必須注意保證有一 臺完好的備用電加熱器。
5)分子篩帶水:這是十分嚴重的問題, 一旦帶水會直接導致整套裝置的停運, 嚴 重影響生產。在空冷塔內進行的是空氣與 水的交換,保持空冷塔內的壓力穩定,防止 其劇烈變化造成帶水事故( 在停、開車時 易發生);水冷塔的液位也要嚴防其過高,可 設置溢流管防止水位過高, 經污氮再生管 路造成帶水。
6)再生效果差:實際生產中,主要以分 子篩吹冷時的最高峰值作為判斷標準。保 證其每個再生周期都不低于90℃,峰值并 不需要過高,那只能造成再生氣體的浪費。
7)吸附效果差:從分子篩的特性可知, 其對二氧化碳的吸附效果最低, 只要其合 格,就說明其他雜質的吸附效果也有保證。 通過“空氣進冷箱CO2 含量”這個參數,來 監督吸附效果(一般小于1.5PPm),發現其 異常時,首先對數據的真實性進行確認,確 實是含量過高,找到原因處理,必要時匯報 主管領導, 停車處理。
4 結語
綜上分析可以知道, 分子篩純化系統 是空分裝置安全生產的基礎, 必須保證正 常可靠的運行。
分子篩純化系統, 是空分裝置用來凈 化空氣, 保障安全運行的關鍵設備。了解 其性能工作原理, 熟悉各種影響其正常運 行的因素, 對空分裝置的實際運行管理有 著重要價值。
2 工藝簡介和重要作用
2.1.1 工藝簡介
在空分裝置中, 分子篩純化系統設置 在空氣預冷系統之后, 清除空氣中的水、 二氧化碳、乙炔等雜質。由分子篩吸附器、 再生加熱裝置以及閥門、管線、儀電控制 系統組成。 凈化空氣中的吸附雜質, 是靠分子篩 吸附器來完成。吸附器內裝填有分子篩、 等吸附劑(活性氧化鋁主要用來吸附水分, 分子篩主要用來吸附二氧化碳、乙炔等烴 類雜質) 。
分子篩純化系統一般采用兩臺 吸附器切換使用,一臺吸附飽和后,另一臺 再生好的投入運行。 吸附飽和后的吸附劑就失去了繼續吸 附的能力, 只有再生后才能使用。再生是 吸附的逆過程——由于吸附劑吸飽被吸組 分后,就失去了吸附能力,必須采取一定的 措施,將被吸組分從吸附劑表面趕走,恢復 吸附劑的吸附能力, 這就是再生。再生過 程分四步: 降壓、加溫、吹冷、升壓。
2.1.2 吸附劑特性
現代化大型空分裝置, 分子篩吸附器 常用分子篩和活性氧化鋁組成雙層床。主 要介紹這兩種吸附劑的特性。
分子篩: 1 )有很強的吸附能力,選擇性 吸附性能;2)干燥度極高,對高溫高速氣流 都有良好的干燥能力。水蒸氣含量越低, 即相對濕度越小, 吸附能力越顯著。但相 對濕度較大時,吸附容量較小;3)穩定性好,在200℃以下仍能保持正常的吸附容量。 使用壽命也比較長; 4 )對水分的吸附力特 強, 其次是乙炔和二氧化碳。
活性氧化鋁: 1 ) 抗壓強度高、磨耗率 低、不粉化和不爆裂;2)抗冷、熱的突變性 很強;3)較好的吸水性,價格便宜,阻力低。 一般布置在下層用來對進入吸附器的空氣 進行初步干燥。
2.2 重要作用
空氣,是空分生產的原料,含有少量的 水、二氧化碳、乙炔和其他碳氫化合物等 氣體, 以及灰塵等固體雜質。這些雜質雖 然在每m3 的空氣中含量不大,但是由于大 型空分裝置每小時的加工空氣量都在幾萬 甚至十幾萬m3,因此,每小時帶入空分裝置 的總量還是很可觀的。這些雜質對空分裝 置的安全運行危害極大,隨著空氣的冷卻, 被凍結下來的水分和二氧化碳沉積在低溫 換熱器、透平膨脹機或精餾塔內, 會堵塞 通道、管線和閥門; 乙炔集聚在液氧中有 引發爆炸的危險。清除凈化這些雜質, 保 證空分裝置的長期安全的運行, 就是分子 篩純化系統的重要作用。
3 分子篩純化系統常見問題及對應措施
1)進氣溫度過高:加工空氣經空氣預冷 系統降溫后進入分子篩, 氣溫越高越不利 于分子篩的吸附, 必須保證空氣預冷系統 的正常有效工作( 可適當加大氮氣和污氮 送水冷塔氣量,加強冷卻效果)一般控制空 氣出空冷系統溫度不高于15℃。
2)分子篩床層受氣流沖擊:維持分子篩 床層的均勻, 保持分子篩系統的壓差穩定 (小于10kPa),同空壓崗位人員密切配合,防 止空氣量的劇烈波動。
3)加溫吹冷氣量不足:此問題多為分子 篩系統的閥門切換時故障所引起, 操作中 對各閥門嚴密監控,及時調整加大氣量,嚴重時可暫停分子篩系統的運行過程, 延長 再生時間。
4)電加熱器故障:屬設備問題,協同維 修人員檢查維護。平時必須注意保證有一 臺完好的備用電加熱器。
5)分子篩帶水:這是十分嚴重的問題, 一旦帶水會直接導致整套裝置的停運, 嚴 重影響生產。在空冷塔內進行的是空氣與 水的交換,保持空冷塔內的壓力穩定,防止 其劇烈變化造成帶水事故( 在停、開車時 易發生);水冷塔的液位也要嚴防其過高,可 設置溢流管防止水位過高, 經污氮再生管 路造成帶水。
6)再生效果差:實際生產中,主要以分 子篩吹冷時的最高峰值作為判斷標準。保 證其每個再生周期都不低于90℃,峰值并 不需要過高,那只能造成再生氣體的浪費。
7)吸附效果差:從分子篩的特性可知, 其對二氧化碳的吸附效果最低, 只要其合 格,就說明其他雜質的吸附效果也有保證。 通過“空氣進冷箱CO2 含量”這個參數,來 監督吸附效果(一般小于1.5PPm),發現其 異常時,首先對數據的真實性進行確認,確 實是含量過高,找到原因處理,必要時匯報 主管領導, 停車處理。
4 結語
綜上分析可以知道, 分子篩純化系統 是空分裝置安全生產的基礎, 必須保證正 常可靠的運行。
