分子筛穿透的原因及处理措施

分子筛穿透的原因及处理措施

魏 杰

国家能源集团宁夏煤业煤制油分公司空分厂，宁夏 银川 750000

摘要：分子筛出口二氧化碳含量高对空分系统稳定运行造成严重影响，在装置长期运行中，因纯化出口二氧化碳含量高，制约装置稳定高效运行，因二氧化碳高发生过装置紧急停车。文章通过对分子筛出口二氧化碳含量高的原因进行分析，并就日常操中应对二氧化碳含量高的一些处理措施进行归纳总结。

关键词：空分设备；分子筛；二氧化碳；

空气是多种气体的混合物。它的恒定组成部分为氧气、氮气、氩气和氖气等稀有气体，可变组成部分为二氧化碳和水蒸气，它们在空气中的含量随地理位置和温度不同在很小限度的范围内会微有变动。至于空气中的不定组成部分，则随不同地区变化而有不同，二氧化碳在空气中占比约20.95%，我厂空分装置采用深冷技术制取氧、氮产品，利用氧、氮在不同压力下沸点的不同，使空气低温液化、分离获得液氧、液氮，大致工艺为原料空气经自洁式过滤器过滤、空压机压缩、预冷系统降温、分子筛净化后分成两路。一路去增压机继续压缩，增压机一级及一段出口抽出仪表空气，增压机一段抽出压缩空气进入气体膨胀机制冷、增压机末级压缩空气进入液体膨胀机制冷，膨胀后空气进入下塔精馏；另一路直接进入下塔精馏。上下塔采用规整填料、设粗氩提效系统，高压氧、氮内压缩，下塔顶部抽取氮气，再通过氮气压缩机增压。

空气经预冷系统净化、冷却后，再通过两台立式径向流双层床分子筛的吸附器将水、二氧化碳接近全部清除，氧化亚氮和碳氢化合物部分清除。两台吸附器由来自低压塔的污氮气加热后进行交替循环再生。在加热阶段，再生气体由蒸汽加热器加温。 两台吸附器当一台处于工作状态时（吸附），另一台吸附器由来自低压塔的污氮气进行再生；吸附与再生循环交替进行，定时自动切换。在装置运行中因纯化出口二氧化碳含量高，装置降负荷操作，并且发生过应分子筛穿透造成二氧化碳堵塞换热器装置紧急停车事件的发生，因此，通过对日常运行中纯化出口二氧化碳含量高的原因分析及处理措施总结如下。

1 原因分析

1.1 纯化入口温度高、空气带水严重

装置运行阶段空冷塔出口度5℃，纯化入口温度达到14℃，远高于设计指标，利用检修拆检空冷塔分布器管束有堵塞情况，分析为空冷塔内冷却水、冷冻水因管束堵塞分布不均匀，空冷塔内部空气偏流换热不充分导致空气温度高，分子筛长期高负荷工作。

1.2 分子筛老化失效严重

我厂空分装置于2016年开车成功，装置运行6年之久，历次检修检查分子筛都有粉化、变色及沉降情况，检查增压机入口管线壁有附着分子筛粉末，并且频繁出现低温泵入口压力降低，入口滤网堵塞情况。

1.3 环境中二氧化碳含量过高

本装置原始设计空气中二氧化碳含量750ppm，但在实际运行中，环境中二氧化碳一直偏高，后系统装置二氧化碳大量放空，同时收风向影响，空压机吸入口二氧化碳分析数据在800-1000ppm，严重时在2000ppm，在装置高负荷运行阶段，环境中二氧化碳含量高，造成分子筛吸附过饱和工作，导致分子筛穿透。

2 处理措施

1）利用装置检修拆检空冷塔分布器，疏通堵塞管束，保证空冷塔内部冷却水分布均匀，对于破损、沉降鲍尔环及时更换补充，本且检修结束后启动冷却水泵进行查漏，避免出现泄漏情况，同时修正循环水工艺指标，精准控制循环水加药次数及加药量，增加前端过滤器，不断优化水质，保证空冷塔换热效率。

2）针对分子筛长期高负荷运行，分子筛严重老化失效，检修时期将粉化严重分子筛扒出补充新分子筛，联系分子筛厂家更换新型分子筛，目前已更换两套空分分子筛，更换后检测对比运行效果，验证新型分子筛吸附效果。

3）由于厂区布局问题，后系统二氧化碳长期放空，受风向影响，环境中二氧化碳含量不可控的问题，岗位优化操作，不断总结经验，并下发工艺指令，当环境中二氧化碳持续偏高，进行装置降负荷操作，降低加工空气量，减少分子筛吸附时间，增加再生气量，提高再生气温度，保证分子筛再生效果。

纯化系统稳定运行，既保证装置稳定运行，又降低装置能耗，同时对全厂装置安全运行尤为重要，在日常运行中，严格执行按照工艺要求，控制运行参数，对于异常工况认真执行工艺指令进行操作，才能有效保证安全、长周期运行。

参考文献：

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[3]颜丙红,贾言波,陈英.立式分子筛吸附器二氧化碳穿透的分析及处理[J].深冷技术,2014(06):16-18.