分子篩系統(tǒng)培訓(xùn)課件

1、 1、吸附原理及常用吸附劑 2、分子篩吸附器的結(jié)構(gòu) 3、吸附器工作流程 4、分子篩吸附器操作運(yùn)行管理 5、分子篩吸附器常見故障 6、分子篩吸附器事故案例分析 1 吸附原理 吸附作用又稱吸著作用, 是兩相交界面上物質(zhì)分子濃度自動(dòng)發(fā)生變化的自然現(xiàn)象。研究表明, 吸附現(xiàn)象不僅發(fā)生在固氣交界面上, 在液氣界面、固液界面上同樣也會(huì)發(fā)生。 吸附體系由吸附劑和吸附質(zhì)組成, 我們將具有一定吸附能力的材料稱為吸附劑, 將被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。在空分制氧設(shè)備的吸附器中, 常用吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、惰性氧化鋁和分子篩。 1.1 1.1 吸附作用的特點(diǎn)吸附作用的特點(diǎn) 吸附劑與吸附質(zhì)一旦接觸便會(huì)自發(fā)的產(chǎn)生吸附現(xiàn)象

2、, 這是吸附作用的一個(gè)重要特點(diǎn)。 按照熱力學(xué)定律, 在自然界中凡是能降低自身能量的作用都是可以自發(fā)進(jìn)行的。例如水從高處流向低處, 熱從高溫端傳到低溫端, 都是自動(dòng)進(jìn)行的, 因?yàn)槠浣Y(jié)果都使自身原先所具有的能量得到降低。吸附劑表面吸附其它介質(zhì)的分子, 這個(gè)過程的結(jié)果是降低了吸附劑自身原先所擁有的“表面自由能”, 所以吸附作用能自發(fā)進(jìn)行。在壓縮空氣干燥器中, 水蒸氣被吸附的過程是不需外界提供任何能量的自發(fā)過程。 1.2物理吸附與化學(xué)吸附 按照吸附劑表面與吸附質(zhì)分子間作用力的不同, 吸附可分為物理吸附及化學(xué)吸附兩種。對(duì)于物理吸附, 吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間力(也稱“范得華”力) 相互吸引發(fā)生吸附現(xiàn)

3、象。在化學(xué)吸附中, 被吸附的分子與吸附劑表面的原子發(fā)生化學(xué)作用, 在吸附劑和吸附質(zhì)之間會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移、原子重排或化學(xué)鍵的破壞與生成等現(xiàn)象。 在我們研究的壓縮空氣吸附干燥范圍內(nèi)發(fā)生的是物理吸附。物理吸附有下列特點(diǎn): (1) 吸附作用力小, 被吸附的氣體分子比較容易重返氣相即比較容易“脫附” (又稱“解吸”) ; (2) 一般說來, 物理吸附的過程是可逆的, 幾乎不需要活化能(即使需要也很小) , 吸附和脫附的速度都很快, 即可認(rèn)為, 吸附劑與吸附質(zhì)一經(jīng)接觸, 立即發(fā)生吸附作用; (3) 所有的吸附過程都是放熱反應(yīng), 物理吸附放出的“吸附熱”比化學(xué)吸附要少得多, 其熱量接近吸附質(zhì)液體狀態(tài)下的汽化熱

4、或氣體狀態(tài)時(shí)的冷凝熱; (4) 物理吸附?jīng)]有選擇性, 即任何固體都可以吸附任何氣體, 僅在于吸附量的不同而已(吸附量太小的吸附作用沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值) ; (5) 物理吸附與凝聚有關(guān), 因此必然只有在低于被吸附物質(zhì)的沸點(diǎn)時(shí)才能進(jìn)行。 1.3吸附量吸附量 靜吸附容量：靜吸附容量是在一定溫度和被吸組分濃度一定的情況下,每單位質(zhì)量(或單位體積)的吸附劑達(dá)到吸附平衡時(shí)所能吸附物質(zhì)的最大量. 動(dòng)吸附容量：當(dāng)吸附劑達(dá)到轉(zhuǎn)效點(diǎn)時(shí)的吸附容量 轉(zhuǎn)效點(diǎn)：當(dāng)傳質(zhì)區(qū)前沿開始達(dá)到吸附器的出口截面是，這一點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)效點(diǎn) 動(dòng)吸附量是吸附干燥器設(shè)計(jì)中重要的基本參數(shù), 它直接關(guān)系到干燥器的幾何體量和壓縮空氣成品氣的露點(diǎn)。 1.4吸

5、附熱吸附熱 吸附劑和氣體或液體混合物相接觸時(shí), 伴隨吸附過程所產(chǎn)生的熱效應(yīng)稱為“吸附熱”, 它是表征吸附現(xiàn)象的特征參數(shù)之一。對(duì)絕大多數(shù)吸附體系來說, 吸附過程是放熱過程, 而脫附過程則是吸熱過程。吸附熱可以比較準(zhǔn)確地表示吸附劑的活性及吸附能力的強(qiáng)弱, 在吸附劑選擇、吸附設(shè)備能量衡算及吸附過程的控制方面都很有幫助。 物理吸附的吸附熱一般接近其吸附質(zhì)的液化熱(此外還含有潤濕熱, 但量很小) 。它首先由吸附質(zhì)的性質(zhì)決定, 其次受吸附劑的性狀的影響。 2、吸附劑：空分生產(chǎn)中常用吸附劑有：硅膠、活性氧化鋁、惰性氧化鋁和分子篩。 硅膠常用于空分流程中的液空吸附器和液氧吸附器中，現(xiàn)在由于分子篩流程的出現(xiàn)，使

6、得流程配置不同，現(xiàn)已不需要使用。 現(xiàn)重點(diǎn)介紹活性氧化鋁、惰性氧化鋁和分子篩等常見吸附劑。 13X-APG1/16條形分子篩 13X球形分子篩 是指鈉X型晶體結(jié)構(gòu)的鈉型，能吸附臨界直徑10A的分子，化學(xué)式為Na2OAl2O3（2.80.2）SiO2（6-7）H2O主要用途 空分裝置原料的凈化； 凡可吸附于3A、4A、5A型分子篩上的分子，都能吸附13X型； 可吸附臨界直徑較大的分子，如某些芳烴和支鏈烴； 深度吸附H2O和CO2，以及部分碳?xì)浠衔铩?主要產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)見表一5A分子篩在此不作詳細(xì)介紹13X分子篩主要產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)見表一 指標(biāo)項(xiàng)目 單位 產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)及標(biāo)準(zhǔn) 球狀(812目 48目) 條

7、狀(1/161/8) 直徑(D) mm 1.6-2.5 3月5日 5月8日 1.6 3.2 粒度 % 98 98 98 92 92堆積密度 g/ml 67.00% 0.66 0.64 0.62 0.61磨耗率 %wt 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2抗壓強(qiáng)度 N 40 80 100 30 70吸附CO2量 mg/g 180 180 180 180 180靜態(tài)水吸附 mg/g 265 265 265 265 265包裝含水量 %wt 1 1 1 1 1常溫下不同吸附劑的干燥效能常溫下不同吸附劑的干燥效能吸附劑 干燥氣體的露點(diǎn)/ 完全再生時(shí) 不完全再生時(shí)活性氧化鋁 - 70 - 4013X型

8、分子篩 - 90 - 60不同再生溫度下的再生效果比較不同再生溫度下的再生效果比較再生溫度/ 200 170 150 120冷吹峰值溫度/ 160 130 100 80二氧化碳和水分解吸情況 效果最佳 均能解吸 基本解吸 部分殘留 1 %2 %活性氧化鋁是一種具有多孔性高分散度的固體物料，有很大的比表面積，既有良好的吸附性能，又有良好的耐壓、耐磨損和耐熱性能，具有抗壓強(qiáng)度高、磨耗率低、不粉化、不爆裂等特點(diǎn)。其抗冷、熱的突變性也很強(qiáng)。在空氣飽和含水量高時(shí)有較好的吸水性，而且與分子篩等高度的床層下，阻力也更低。分子式：AL2O3 活性氧化鋁主要作用去除空氣中的水分，并且強(qiáng)度大，不易破碎 。 活性氧

9、化鋁價(jià)格相對(duì)低一些，所以一般在處理空氣溫度較高的情況下（15-20左右），其空氣中飽和含水量較大時(shí)，在下層設(shè)置活性氧化鋁，利用它對(duì)空氣進(jìn)行初步干燥，更經(jīng)濟(jì)，節(jié)能。所以現(xiàn)在大中型空分中選擇雙層床吸附器較為普遍。立式分子篩吸附器示意圖 立式徑向流吸附器，它的氣流徑向穿過吸附層，直立式放置。比臥式吸附器，在較大型空分上節(jié)約用地。但它多層吸附劑同心度要求高，制造成本高。并且進(jìn)入維修不便。受運(yùn)輸?shù)挠绊懀睆揭膊荒苓^大，所以吸附周期大多設(shè)置在3小時(shí)，在相同的空分等級(jí)上，吸附劑的用量與臥式吸附器4 小時(shí)的工作時(shí)間的用量差不多。23萬空分設(shè)備兩種結(jié)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的比較:結(jié)構(gòu) 處理空氣 空氣 工作 13x分子

10、篩 氧化鋁 污氮?dú)?再生平均類型 量Nm3/h 溫度 周期(h) 用量（噸） 用（噸） 用量Nm3/h 電耗kW臥 式吸附器 147000 17 4 56 32 28000 575立式徑向流吸附器 142000 10 2.5 43 21 27500 630臥 式吸附器 112000 17 4 41 31 21000 473立式徑向流吸附器 113000 17 3 36 37 27500 526注：以上數(shù)據(jù)采集正在運(yùn)行產(chǎn)品。2、仿真式分子篩閥門動(dòng)作圖1、分子篩工作流程演示 工藝原理：1、分子篩純化系統(tǒng)一般由吸附器 、再生加熱設(shè)備以及閥門、管路、儀電控等組成。吸附器內(nèi)填裝分子篩、活性氧化鋁等吸附劑

11、對(duì)空氣中的二氧化碳、水分、及一些碳?xì)浠衔镞M(jìn)行吸附去除。分子篩純化系統(tǒng)的吸附器一般采用兩臺(tái)吸附器切換使用。待一臺(tái)吸附飽和后，將另一臺(tái)再生好的吸附器投入使用。 2、吸附飽和后的吸附劑就失去了繼續(xù)吸附的能力，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行再生后才能使用。再生過程是吸附的逆過程解吸，即把所吸附的水分、二氧化碳、乙炔等一些碳?xì)浠衔锿ㄟ^污氮?dú)鈳ё?，然后再繼續(xù)使用。再生一般分四步進(jìn)行：1. 卸壓；2. 加溫；3. 吹冷； 4. 均壓。3、再生卸壓過程即將吸附飽和的這臺(tái)吸附器的內(nèi)部壓力降到再生氣的壓力。加溫過程一般采用低壓高溫、干燥的污氮?dú)鈱?duì)吸附劑進(jìn)行加溫解吸，內(nèi)部吸附的雜質(zhì)被帶走。吹冷過程是用常溫、干燥的污氮?dú)鈱?duì)吸附劑進(jìn)行吹

12、冷，直到內(nèi)部吸附劑的溫度冷卻下來。均壓是將另一臺(tái)正在工作的吸附器中的空氣置換入再生好的吸附器內(nèi)，用以升高壓力，升壓后該臺(tái)吸附器即可投入使用。4、吸附器內(nèi)裝入一定床層高度的吸附劑，在一定的壓力和溫度下進(jìn)行吸附。吸附劑有分子篩、活性氧化鋁。一般把僅使用分子篩吸附的叫單層床吸附器。而把使用分子篩、氧化鋁兩種吸附劑的吸附器叫雙層床吸附器。 空分上的分子篩目前使用較多的是 13X -APG 型分子篩。利用其顆粒內(nèi)部多孔性，以及對(duì)極性分子具有較強(qiáng)的親和力，有選擇地吸附二氧化碳、水分、及一些碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)，使空氣得到純化。5、由于空氣中的有害物質(zhì)，如二氧化硫、氯化氫、氯和一氧化氮等，也會(huì)被分子篩吸附，在被

13、吸附后又遇到水分的情況下，會(huì)與分子篩起反應(yīng)，而使分子篩內(nèi)部晶格遭到破壞，從而影響分子篩的使用壽命。故大中型空分設(shè)備在分子篩純化系統(tǒng)前設(shè)置空氣預(yù)冷系統(tǒng)，對(duì)空氣中的酸性組分、氨氣等進(jìn)行洗滌凈化，并對(duì)空氣進(jìn)行降溫，有利于提高分子篩的使用壽命和吸附容量。6、活性氧化鋁具有抗壓強(qiáng)度高、磨耗率低、不粉化、不爆裂等特點(diǎn)。其抗冷、熱的突變性也很強(qiáng)。 在空氣飽和含水量高時(shí)有較好的吸水性，而且與 分子篩等高度的床層下，阻力也更低?；钚匝趸X價(jià)格相對(duì)低一些，所以一般在處理空氣溫度較高的情況下（15-20左右），其空氣中飽和含水量較大時(shí)，在下層設(shè)置活性氧化鋁，利用它對(duì)空氣進(jìn)行初步干燥，更經(jīng)濟(jì)，節(jié)能。所以現(xiàn)在大中型空分

14、中選擇雙層床吸附器較為普遍。7、電加熱器內(nèi)主要組件是電加熱管。形式有：直管式、U 形管、U 形管帶翅片式，PTC 管等。直管式電熱元件檢修方便。在大功率的電加熱器上應(yīng)用較普遍。由于電加熱器的接線端子由于接線的需要，總暴露在大氣中。為防止潮氣的進(jìn)入，如有備用電加熱器，必須時(shí)常切換使用，以免電加熱管絕緣電阻下降而無法使用。電加熱管電加熱器接線端子分子篩電加熱器 初次起動(dòng)分子篩純化系統(tǒng)的步驟及注意事項(xiàng) 1.1 初次起動(dòng)分子篩純化系統(tǒng)的步驟：（1）切換程序的運(yùn)行（用手動(dòng)）（2）檢查、調(diào)節(jié)、確定各控制閥門閥位正常（3）斷續(xù)開閉疏水閥檢查空氣中是否夾帶有游離水，若有水應(yīng)多吹除幾次，直到無游離水為止，以后定

15、期吹除游離水。（4）手動(dòng)打開V1203（V1204），開V1253，緩慢打開V1231（V1232）后，緩慢關(guān)閉V1253，亦可保持V1253微開。緩慢向分子篩吸附器充氣至壓力與預(yù)冷系統(tǒng)空冷塔出口空氣壓力平衡后，保持壓力穩(wěn)定。手動(dòng)打開V1201（V1202），關(guān)V1231（V1232）。（5）手動(dòng)打開未工作的分子篩吸附器再生流路閥門V1205（V1206）、V1207（V1208）和V1221（V1222）、V1233（V1234）。（6）微開空氣旁通污氮閥，嚴(yán)格控制其后壓力小于0.08MPa，慢慢加大閥的開度使再生流量指示大于工藝再生流量。（7）導(dǎo)入再生氣后向電加熱器送電。 （8）接通切換程

16、序，通過設(shè)定V1209的開度曲線調(diào)整均壓時(shí)間、通過V1225和V1226的開度調(diào)整泄壓時(shí)間。（9）分子篩吸附器的起動(dòng)（包括吸附和再生），至少正常運(yùn)行一個(gè)周期后，才能向分餾塔送氣。 1.2 注意事項(xiàng)（1）在向后面流路倒氣時(shí)，要緩慢，并及時(shí)關(guān)空壓機(jī)放空閥，保持壓力穩(wěn)定。（2）一定要導(dǎo)入再生氣后才能向電加熱器送電。 1.3 純化系統(tǒng)的調(diào)整（1）再生氣量的調(diào)整：緩慢打開空氣旁通污氮閥，逐漸加大再生氣量，調(diào)整至設(shè)計(jì)流量值, 此時(shí)應(yīng)注意再生流量計(jì)由于是初次使用，不應(yīng)太教條地堅(jiān)持以流量指示為準(zhǔn)。應(yīng)參考電加熱器后的溫度指示。電加熱器試送電，注意觀察溫度上升情況，并調(diào)整氣量。（2）轉(zhuǎn)入冷吹的界限電加熱器的出口設(shè)

17、定值為175C，分子篩再生溫度最少160C。一般地，保證分子篩出口溫度大于100C，就可以轉(zhuǎn)入冷吹。在沒有中間意外中斷的前提下，加溫過程約需84分鐘，如果出口溫度達(dá)不到，可適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。175C的溫度考慮了系統(tǒng)管件的高溫強(qiáng)度和耐高溫的性能。不應(yīng)任意提高。（3）冷吹加熱完成后，停止電加熱器的工作，冷吹開始進(jìn)行。冷吹結(jié)束的標(biāo)志為分子篩再生氣出口溫度與再生氣進(jìn)口溫差 5C，或末期持續(xù)10分鐘下降不到一度。（4）充泄壓過程充壓按預(yù)先設(shè)定的爬坡速度和保持時(shí)間，注意觀察，以便調(diào)整這些參數(shù)使切換過程在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，并且對(duì)系統(tǒng)的沖擊盡可能小。泄壓速度按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間，通過調(diào)整V1225，V1226的開度，

18、控制時(shí)間在9分鐘內(nèi)完成，太快太慢都不好。 2. 正常運(yùn)行中純化系統(tǒng)的管理： 當(dāng)空分裝置正常運(yùn)行時(shí)，切換程序步入自動(dòng)。此時(shí)操作人員應(yīng)該注意: （1） 分子篩吸附器在運(yùn)行時(shí)，要定期監(jiān)視分子篩溫度曲線和出口二氧化碳的含量，以判斷吸附器的工作是否正（2） 要密切監(jiān)視吸附器的切換程序、切換壓差是否正常。如遇故障，要及時(shí)處理。 （3） 要密切注意冷凍機(jī)的運(yùn)行是否正常。如遇短期故障，造成空氣出口溫度升高時(shí)，應(yīng)及時(shí)縮短吸附器的切換周期，并及時(shí)排除故障。（4） 空壓機(jī)升壓時(shí)，應(yīng)緩慢進(jìn)行，防止空氣氣速過大。向低溫系統(tǒng)充氣，或系統(tǒng)增加負(fù)荷（啟動(dòng)膨脹機(jī)、開節(jié)流閥等）時(shí)，要緩慢進(jìn)行，防止系統(tǒng)壓力波動(dòng)。（5） 空分設(shè)備停

19、車時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉吸附器后空氣總閥和純化系統(tǒng)各切換閥，以免再啟動(dòng)時(shí)氣流速度過大而沖擊分子篩床層。 對(duì)分子篩吸附器的管理，一個(gè)重要的方面是對(duì)“切換控制系統(tǒng)”的管理。每小時(shí)需對(duì)純化器檢查一次，看再生和冷卻期間有否達(dá)到規(guī)定的溫度，切換時(shí)間是否符合規(guī)定，如有異常，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。吸附器使用二年后，要測(cè)定分子篩顆粒破碎情況。必要時(shí)，要全部取出過篩，除去微粒，一定要仔細(xì)地吹刷過篩，以清除沉積在上面的微粒和粉末。要按規(guī)定加添或更換分子篩，不得選用未經(jīng)鑒定的分子篩，并且要確保吸附層達(dá)到規(guī)定厚度。 電加熱再生的安全操作管理 ： （1） 注意吸附器再生過程中的加熱和冷吹的溫度曲線變化。再生時(shí)盡量杜絕再生熱源不足或氣量不

20、足等問題。 （2） 注意吸附器再生時(shí)的壓力變化。壓力升高說明吸附器阻力增大或吸附器的進(jìn)出口閥沒關(guān)嚴(yán)，應(yīng)查明原因。 （3） 注意加熱時(shí)間的變化。加熱時(shí)間的延長(zhǎng)應(yīng)查明是熱源問題還是吸附器的負(fù)荷增大的影響。 （4） 在使用電加熱器時(shí)注意加熱介質(zhì)流量不能小于工藝流量要求，否則將會(huì)發(fā)生燒毀事故。在冷吹時(shí)要注意檢查是否已斷開電源，防止燒壞電加熱元件。 分子篩吸附器操作要點(diǎn)：分子篩吸附器操作要點(diǎn)： (1) 冷卻水溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在冷卻水溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在10 ,從而保證進(jìn)分子篩吸從而保證進(jìn)分子篩吸附器的空氣溫度滿足設(shè)計(jì)工況要求附器的空氣溫度滿足設(shè)計(jì)工況要求,保證吸附效果。保證吸附效果。 (2) 凈化后空氣中的二

21、氧化碳含量應(yīng)低于凈化后空氣中的二氧化碳含量應(yīng)低于1 ppm (在線自動(dòng)在線自動(dòng)分析儀分析儀) ,并保證儀器的完好。并保證儀器的完好。 (3) 隨時(shí)監(jiān)視分子篩吸附器各工作曲線隨時(shí)監(jiān)視分子篩吸附器各工作曲線,保證其平穩(wěn)、規(guī)則保證其平穩(wěn)、規(guī)則, 特別要注意再生曲線和加熱溫度的監(jiān)視特別要注意再生曲線和加熱溫度的監(jiān)視,以保證再生效果。以保證再生效果。 (4) 停車后再啟動(dòng)時(shí)停車后再啟動(dòng)時(shí),空氣進(jìn)入分子篩吸附器的再生閥以及空氣進(jìn)入分子篩吸附器的再生閥以及空氣進(jìn)入冷箱閥門的開關(guān)調(diào)整均須緩慢進(jìn)行空氣進(jìn)入冷箱閥門的開關(guān)調(diào)整均須緩慢進(jìn)行,以防分子篩以防分子篩床層受到?jīng)_擊床層受到?jīng)_擊,造成分子篩破碎、失效。造成分子

22、篩破碎、失效。 (5) 計(jì)劃停車時(shí)最好安排在其中計(jì)劃停車時(shí)最好安排在其中1組分子篩吸附器加熱、冷組分子篩吸附器加熱、冷吹完畢后進(jìn)行吹完畢后進(jìn)行,以保證任何時(shí)間都不影響分子篩的使用和以保證任何時(shí)間都不影響分子篩的使用和再生。再生。 分子篩吸附器穩(wěn)定運(yùn)行的條件：分子篩吸附器穩(wěn)定運(yùn)行的條件： (1) 優(yōu)化操作,優(yōu)化運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)操作,優(yōu)化運(yùn)行是分子篩純化器長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的保證?，F(xiàn)在設(shè)備越來越先進(jìn),設(shè)備的運(yùn)行愈趨穩(wěn)定,自動(dòng)化程度有了很大的提高,但國內(nèi)有些閥門、設(shè)備的性能使系統(tǒng)的操作難以達(dá)到高度自動(dòng)化。因此,要提高操作水平,不僅發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí),判斷要準(zhǔn)確,處理問題也要有很強(qiáng)的快速反應(yīng)能力。 分子篩吸附器穩(wěn)

23、定運(yùn)行的條件：分子篩吸附器穩(wěn)定運(yùn)行的條件： (2) 現(xiàn)在分子篩的切換不再使用手動(dòng)操作,而采用程控器自動(dòng)切換,但程控器時(shí)常出錯(cuò),原因是有的程序運(yùn)行不下去,有的是閥門不到位而重復(fù)加熱某個(gè)分子篩等。在檢查程控器之前應(yīng)先將自動(dòng)切換到手動(dòng),這時(shí)就需要操作人員非常嫻熟地操作,既要膽大又要細(xì)心,在切換時(shí)密切注意閥門操作后的反饋信號(hào),做到及時(shí)調(diào)整。 (3) 密切注意分子篩吸附/再生情況大型空分分子篩凈化流程有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),但在操作中必須密切注意吸附/再生情況,制定出一整套關(guān)于分子篩運(yùn)行的措施。在大修后開車前,對(duì)分子篩程序進(jìn)行嚴(yán)格檢查確認(rèn),保證空分裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)純化器加熱再生不徹底時(shí),其工況的惡性循環(huán)會(huì)

24、使熱交換器下部出現(xiàn)阻力劇增,有時(shí)24 h會(huì)增加0. 12MPa,甚至更大。這時(shí)空分設(shè)備無法正常生產(chǎn),只有排除純化器的故障及分餾塔重新加溫后才能正常生產(chǎn)。利用分子篩純化器溫度曲線狀態(tài)及與之相關(guān)的其他設(shè)備的參數(shù)變化,靈活地判斷事故發(fā)生的原因,并采取合理的方法給予解決,是保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行的有效措施 。 (4) 嚴(yán)把設(shè)備檢修質(zhì)量關(guān)重點(diǎn)注意預(yù)冷機(jī)組,若預(yù)冷機(jī)組經(jīng)常出故障,空氣預(yù)冷后溫度升高,含水量增加,加重了分子篩去除水分的負(fù)擔(dān),導(dǎo)致分子篩吸附器帶水,影響分子篩對(duì)二氧化碳的清除,使二氧化碳含量增加,加快主換熱器阻力的形成,影響運(yùn)行周期。故預(yù)冷機(jī)組要及時(shí)維護(hù),確保其良好運(yùn)行。 實(shí)踐表明，由于

25、操作上的失誤而造成分子篩帶水、分子篩及床層被損壞、電加熱器被燒壞、進(jìn)口溫度高而使分子篩后二氧化碳含量超標(biāo)等事件不勝枚舉。其造成的后果不可忽視。不僅延誤生產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)上的損失，更嚴(yán)重的可能會(huì)造成設(shè)備損壞及整個(gè)空分裝置大加溫。故分子篩的安全操作管理知識(shí)是現(xiàn)場(chǎng)操作員工必備的知識(shí)結(jié)構(gòu)。 1、分子篩純化系統(tǒng)帶水事故分析：、分子篩純化系統(tǒng)帶水事故分析： 帶水事故一，帶水事故一，預(yù)冷系統(tǒng)冷卻泵、冷凍泵循環(huán)水量太大，造成空冷塔布水器處理水量超限，即布水器液面太高淹沒氣體通道，水以氣液夾帶進(jìn)入分子篩吸附器。特點(diǎn)：帶水快，一般幾分鐘就有大量水帶入，由于水量大使分子篩表面粉化，強(qiáng)度降低，分子篩微孔大量堵塞，吸附容量減

26、小?？吭偕褵o法使分子篩吸吸附效率達(dá)出廠標(biāo)準(zhǔn)。須更換工作中的一罐分子篩。 帶水事故二，帶水事故二，循環(huán)水加藥不當(dāng)造成低溫結(jié)晶，結(jié)晶體堵塞布水器水通道 、空冷塔水冷塔填等，空冷塔冷卻水流不下來，漫過空冷塔氣體管道，水逐漸以氣液夾帶進(jìn)入分子篩吸附器。結(jié)果和帶水事故一基本相同帶水事故三，帶水事故三，空冷塔下部液面計(jì)失靈（大部分出在液面計(jì)正壓管堵塞），實(shí)際液面遠(yuǎn)高于DCS上顯示液面，操作人員又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使液面漫過空冷塔氣體管道，水逐漸以氣液夾帶進(jìn)入分子篩吸附器。結(jié)果和帶水事故一基本相同。 1、分子篩純化系統(tǒng)帶水事故分析：、分子篩純化系統(tǒng)帶水事故分析： 帶水事故四帶水事故四，預(yù)冷系統(tǒng)冷卻泵、冷凍泵啟

27、停頻繁或冷卻水、冷凍水調(diào)節(jié)幅度太大，使空冷塔內(nèi)形成液懸。水以氣液夾帶進(jìn)入分子篩吸附器。結(jié)果和帶水事故一基本相近。 帶水事故五，帶水事故五，空冷塔上部冷凍水水量過小，布水器水道通氣使水霧化，水以霧狀進(jìn)入分子篩吸附器。特點(diǎn)：帶水速度較慢，發(fā)現(xiàn)時(shí)一般帶水量不是太大，再生兩三個(gè)周期，分子篩吸附劑還可以使用，但分子篩吸附劑壽命已降低。 帶水事故六，帶水事故六，預(yù)冷系統(tǒng)冷水機(jī)組出現(xiàn)故障，冷凍水溫度升高，使空冷塔出口空氣溫度升高，當(dāng)溫度大于15時(shí)，飽和空氣含濕量大于分子篩吸附劑處理能力，水慢慢地在分子篩吸附器聚集。結(jié)果和帶水事故五基本相同。 1、分子篩純化系統(tǒng)帶水事故分析：、分子篩純化系統(tǒng)帶水事故分析：帶水

28、事故七，空壓機(jī)壓力波動(dòng)大且頻繁造成空冷塔處理空氣量帶水事故七，空壓機(jī)壓力波動(dòng)大且頻繁造成空冷塔處理空氣量忽的忽小，流速也忽大忽小，空冷塔內(nèi)冷卻水受到氣流沖擊，忽的忽小，流速也忽大忽小，空冷塔內(nèi)冷卻水受到氣流沖擊，將水帶入分子篩吸附器內(nèi)，結(jié)果和帶水事故五基本相同。將水帶入分子篩吸附器內(nèi)，結(jié)果和帶水事故五基本相同。帶水事故八，水冷塔下部液面計(jì)失靈（大部分出在液面計(jì)正壓帶水事故八，水冷塔下部液面計(jì)失靈（大部分出在液面計(jì)正壓管堵塞），實(shí)際液面遠(yuǎn)高于管堵塞），實(shí)際液面遠(yuǎn)高于DCSDCS上顯示液面，操作人員又沒有上顯示液面，操作人員又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，液面漫過污氮?dú)膺M(jìn)口管，水倒灌到正在再生的一及時(shí)發(fā)現(xiàn)，液面漫

29、過污氮?dú)膺M(jìn)口管，水倒灌到正在再生的一罐分子篩吸附器里。特點(diǎn)：帶水速度較快，電加熱器溫度上罐分子篩吸附器里。特點(diǎn)：帶水速度較快，電加熱器溫度上不去，小于不去，小于110110。嚴(yán)重時(shí)，需要更換再生的一罐分子篩，較。嚴(yán)重時(shí)，需要更換再生的一罐分子篩，較輕時(shí)，先排管道中的水，再再生兩三個(gè)周期，分子篩吸附劑輕時(shí)，先排管道中的水，再再生兩三個(gè)周期，分子篩吸附劑還可以使用，但分子篩吸附劑壽命已降低。還可以使用，但分子篩吸附劑壽命已降低。 帶水事故九，空壓機(jī)停車后，忘關(guān)水冷塔補(bǔ)水閥，或空壓機(jī)開帶水事故九，空壓機(jī)停車后，忘關(guān)水冷塔補(bǔ)水閥，或空壓機(jī)開車前，沒關(guān)水冷塔補(bǔ)水閥，水冷塔液面漫污氮?dú)膺M(jìn)口管，水車前，沒關(guān)

30、水冷塔補(bǔ)水閥，水冷塔液面漫污氮?dú)膺M(jìn)口管，水倒灌到須再生的一罐分子篩吸附器里。結(jié)果與帶水事故八基倒灌到須再生的一罐分子篩吸附器里。結(jié)果與帶水事故八基本相同。本相同。 分子篩純化系統(tǒng)分子篩純化系統(tǒng)CO2超標(biāo)事故分析：超標(biāo)事故分析： CO2超標(biāo)事故一，分子篩帶水CO2超標(biāo)。 CO2超標(biāo)事故二，惡劣環(huán)境造成CO2超標(biāo)，廠區(qū)空氣中含有大量的酸性氣體，如：硫化氫、氧化硫、氧化氮等，或總循環(huán)水成酸性導(dǎo)致進(jìn)分子篩純化器的氣體成酸性，在吸附過程中分子篩吸附劑與水和酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，使分子篩吸附劑結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的改變，降低吸附容積，導(dǎo)致出分子篩氣體CO2超標(biāo)。 分子篩純化系統(tǒng)分子篩純化系統(tǒng)CO2超標(biāo)事故分析：超標(biāo)

31、事故分析： CO2CO2超標(biāo)事故三，再生不徹底造成超標(biāo)事故三，再生不徹底造成CO2CO2超標(biāo)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，超標(biāo)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，13X13X分子篩吸附劑再生時(shí)加熱溫度控制在分子篩吸附劑再生時(shí)加熱溫度控制在170170左右，出口左右，出口溫度達(dá)到溫度達(dá)到8585以上時(shí)停止加熱，進(jìn)入冷吹期，冷吹峰值根以上時(shí)停止加熱，進(jìn)入冷吹期，冷吹峰值根據(jù)分子篩吸附器結(jié)構(gòu)的不同、分子篩吸附劑床層厚度的不據(jù)分子篩吸附器結(jié)構(gòu)的不同、分子篩吸附劑床層厚度的不同，冷吹峰值也不相同，一般控制在同，冷吹峰值也不相同，一般控制在140140以上為最佳。以上為最佳。再生溫度過低時(shí)，被吸組分不能完全解吸，即分子篩吸附再生溫度過低時(shí)

32、，被吸組分不能完全解吸，即分子篩吸附劑微孔內(nèi)還殘留一部分被吸附組分未被趕走，再進(jìn)行吸附劑微孔內(nèi)還殘留一部分被吸附組分未被趕走，再進(jìn)行吸附時(shí)，吸附容積就會(huì)降低，造成時(shí)，吸附容積就會(huì)降低，造成CO2CO2超標(biāo)。超標(biāo)。 分子篩純化系統(tǒng)分子篩純化系統(tǒng)CO2超標(biāo)事故分析：超標(biāo)事故分析： CO2CO2超標(biāo)事故四，由于操作人員失誤，操作超標(biāo)事故四，由于操作人員失誤，操作時(shí)分子篩吸附劑床層受到氣流沖擊，床層時(shí)分子篩吸附劑床層受到氣流沖擊，床層表面凸凹不平，氣體短路，吸附容積降低表面凸凹不平，氣體短路，吸附容積降低造成造成CO2CO2超標(biāo)。超標(biāo)。 CO2CO2超標(biāo)事故五，分子篩使用時(shí)間過長(zhǎng)，部超標(biāo)事故五，分子篩

33、使用時(shí)間過長(zhǎng)，部分分子篩吸附劑粉化，床層降低，或分子分分子篩吸附劑粉化，床層降低，或分子篩吸附器床層破勛，分子篩吸附劑泄漏，篩吸附器床層破勛，分子篩吸附劑泄漏，使吸附容積降低造成使吸附容積降低造成CO2CO2超標(biāo)。超標(biāo)。 六、分子篩吸附器事故案例分析操作不當(dāng)使分子篩純化系統(tǒng)發(fā)生故障操作不當(dāng)使分子篩純化系統(tǒng)發(fā)生故障1、2005 年冬季, 按照酒鋼計(jì)劃, 1 # 21000m3/ h空分設(shè)備配合生產(chǎn)主線進(jìn)行停機(jī)檢修。空分設(shè)備停機(jī)后, 進(jìn)行疏通氧壓機(jī)冷卻器的工作。其間, 發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)放空閥法蘭處大量滲水。技術(shù)人員當(dāng)時(shí)就意識(shí)到可能是空冷塔返水。后來經(jīng)過仔細(xì)檢查, 發(fā)現(xiàn)常溫水泵的進(jìn)出口閥門沒有關(guān)嚴(yán), 系統(tǒng)

34、冷卻水通過水泵進(jìn)入空冷塔, 水位逐漸上升, 進(jìn)入空氣管道后經(jīng)放空閥法蘭處滲出。隨后立即打開分子篩吸附器進(jìn)口處排水閥V1262 進(jìn)行檢查, 沒有水流出。證明水沒有進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)。如果有水進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng), 則必須進(jìn)行處理后才能繼續(xù)工作。后來在空分設(shè)備正常運(yùn)行時(shí), 兩個(gè)分子篩吸附器的冷吹峰值分別為115 和118 , 說明分子篩純化系統(tǒng)運(yùn)行正常。六、分子篩吸附器事故案例分析 2、酒鋼空分設(shè)備曾發(fā)生過因操作不當(dāng)導(dǎo)致水分進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)的故障。36000m3/ h 空分設(shè)備臨時(shí)停車, 操作工關(guān)閉空冷塔進(jìn)出口閥門后發(fā)現(xiàn)排水閥V1262 處流出大量水。檢查發(fā)現(xiàn), 由于空冷塔回水閥V1164 沒有完

35、全關(guān)閉, 加之止回閥V1165 存在故障, 導(dǎo)致有壓回水經(jīng)回水管道進(jìn)入空冷塔, 最后水位上升, 導(dǎo)致水進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)。在開車過程中, 用兩個(gè)運(yùn)行周期的時(shí)間將分子篩徹底加溫, 使其冷吹峰值達(dá)到85 以上后, 才投用分子篩純化系統(tǒng)。六、分子篩吸附器事故案例分析 3、2006 年7 月13 日, 1 # 21000m3/ h 空分設(shè)備1#分子篩吸附器進(jìn)入加熱階段, 2# 電加熱器正常啟動(dòng),溫度上升至170 , 而3 # 電加熱器由于故障未啟動(dòng)(1 # 電加熱器備用) , 也無任何報(bào)警, 操作工也未能及時(shí)發(fā)現(xiàn), 致使1 # 分子篩吸附器內(nèi)分子篩再生不徹底, 冷吹峰值未達(dá)標(biāo)。故障發(fā)生后, 迅速采取相

36、應(yīng)措施: 縮短2 # 分子篩吸附器內(nèi)分子篩的加熱及冷吹時(shí)間, 減少1 # 分子篩吸附器的運(yùn)行時(shí)間; 提高電加熱器出口溫度, 將原設(shè)計(jì)出口溫度170 提高到190 , 使2 # 分子篩吸附器內(nèi)分子篩能夠快速再生, 盡早投入使用, 縮短1# 分子篩吸附器的運(yùn)行時(shí)間; 啟動(dòng)冷凍機(jī), 降低空氣出空冷塔溫度, 減少空氣飽和水含量。在操作過程中, 嚴(yán)密監(jiān)視分子篩吸附器進(jìn)出口溫差, 通過溫差判斷分子篩純化系統(tǒng)工作情況。通過采取以上措施, 1# 分子篩吸附器使用一周期后, 冷吹峰值達(dá)到130 , 出分子篩吸附器空氣中二氧化碳含量為0.44 ppm , 沒有增加,分子篩純化系統(tǒng)壓差無變化。六、分子篩吸附器事故案

37、例分析 2007 年6 月25 日, 當(dāng)班操作工發(fā)現(xiàn)2 # 分子篩吸附器無冷吹峰值, 立即聯(lián)系自動(dòng)化技術(shù)人員對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。經(jīng)過檢查, 確認(rèn)溫度等顯示正常。對(duì)V1212 閥也進(jìn)行了檢查, 發(fā)現(xiàn)本應(yīng)處于打開狀態(tài)的V1212 閥此時(shí)卻關(guān)閉。按照正常運(yùn)行程序, 分子篩純化系統(tǒng)各控制時(shí)序運(yùn)行切換有兩個(gè)條件: 設(shè)定時(shí)間到位; 閥門動(dòng)作到位。只有以上兩個(gè)條件同時(shí)滿足, 程序才能繼續(xù)運(yùn)行切換到下一個(gè)過程, 否則程序?qū)⒆詣?dòng)暫停并開始報(bào)警。從現(xiàn)場(chǎng)情況分析, 程序一直能自動(dòng)運(yùn)行。由此判斷, 在分子篩純化系統(tǒng)控制時(shí)序到達(dá)加熱狀態(tài)時(shí), V1212 閥正常打開, 程序繼續(xù)運(yùn)行。但在后來的過程中,V1212 閥的控制

38、系統(tǒng)出現(xiàn)故障, 導(dǎo)致閥門關(guān)閉, 致使2 # 分子篩吸附器內(nèi)分子篩未能正?；罨偕ｋS即要求自動(dòng)化技術(shù)人員立即對(duì)V1212 閥控制系統(tǒng)進(jìn)行處理; 并且安排空分設(shè)備臨時(shí)停車, 對(duì)分子篩進(jìn)行活化后再投入使用。六、分子篩吸附器事故案例分析 空冷塔就地液位計(jì)冬天凍堵導(dǎo)致分子篩空冷塔就地液位計(jì)冬天凍堵導(dǎo)致分子篩吸附器進(jìn)水吸附器進(jìn)水 這種故障往往發(fā)生在空分設(shè)備試車過程中。冬季試車時(shí), 中國西北地區(qū)的室外溫度一般在- 20 左右, 凌晨最低氣溫可達(dá)到- 30 左右, 這對(duì)空分設(shè)備空氣預(yù)冷系統(tǒng)以及室外儀控設(shè)備的運(yùn)行是嚴(yán)峻考驗(yàn)。按照設(shè)計(jì)慣例, 為適應(yīng)北方的氣候條件, 一般將空氣預(yù)冷系統(tǒng)的空冷塔、水冷塔和水泵等放置

39、在室內(nèi), 并采取保溫措施。六、分子篩吸附器事故案例分析 1、某公司在冬季進(jìn)行空分設(shè)備試車時(shí), 由于沒有考慮到外界環(huán)境低溫對(duì)設(shè)備運(yùn)行的不利影響, 對(duì)可能導(dǎo)致的后果考慮不足, 采取的保溫措施不得當(dāng),致使空冷塔就地液位計(jì)凍堵, 同時(shí)造成中控室DCS 控制系統(tǒng)無法正常顯示空冷塔液位。試車人員對(duì)由此可能造成故障的嚴(yán)重性估計(jì)不足, 未采取有效防范措施, 致使空冷塔液位無法正?？刂? 液位上升到空氣入口處, 汽液互相摻混, 空冷塔頂部汽液分離器無法將全部液體分離, 致使空氣夾帶大量水氣進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng), 發(fā)生分子篩吸附器進(jìn)水故障。故障發(fā)生后, 先恢復(fù)被凍堵的液位計(jì)以及取樣管, 并逐一檢查了其他水系統(tǒng)測(cè)量以

40、及控制系統(tǒng)一次取樣點(diǎn), 采取了保溫措施, 然后對(duì)分子篩純化系統(tǒng)進(jìn)行了加溫處理。之后空分設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。六、分子篩吸附器事故案例分析 空氣壓力波動(dòng)造成分子篩純化系統(tǒng)進(jìn)水空氣壓力波動(dòng)造成分子篩純化系統(tǒng)進(jìn)水 某公司在空分設(shè)備吹掃和試車過程中, 發(fā)生了兩起分子篩純化系統(tǒng)進(jìn)水故障, 在分子篩純化系統(tǒng)空氣進(jìn)口的疏水閥處有大量水噴出。經(jīng)過分析, 發(fā)現(xiàn)是由于空分系統(tǒng)操作壓力變化的幅度過大, 在設(shè)備冷卻過程中氣流分配不合理, 對(duì)管道吹除閥操作過快、過急, 使空氣預(yù)冷系統(tǒng)壓力大幅度波動(dòng), 空氣流夾帶大量水流向分子篩純化系統(tǒng)。加之在吹掃作業(yè)中不斷調(diào)整分子篩純化系統(tǒng)的出口閥開度, 導(dǎo)致空壓機(jī)后和空氣預(yù)冷系統(tǒng)壓力變化

41、幅度大, 而且未及時(shí)監(jiān)視和控制空氣預(yù)冷系統(tǒng)空氣壓力, 使冷卻水竄入分子篩純化系統(tǒng)。同時(shí), 試車過程中空氣預(yù)冷系統(tǒng)停車聯(lián)鎖未投入運(yùn)行, 空分設(shè)備不能在出現(xiàn)異常情況時(shí)自動(dòng)聯(lián)鎖停車也是故障發(fā)生的原因之一。故障發(fā)生后, 將電加熱器出口溫度設(shè)定值由180 提高到220 , 并延長(zhǎng)分子篩吸附器的加溫 和冷吹時(shí)間。調(diào)整后空分設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行。六、分子篩吸附器事故案例分析 分子篩床層不平整導(dǎo)致冷吹溫度峰值不正常分子篩床層不平整導(dǎo)致冷吹溫度峰值不正常 在瀏覽分子篩吸附器溫度曲線的趨勢(shì)圖時(shí), 發(fā)現(xiàn)正常的冷吹溫度峰值在100 左右, 而近期冷吹溫度峰值出現(xiàn)了兩個(gè), 分別為73 和75 。也就是說, 在冷吹曲線上出現(xiàn)

42、了兩個(gè)峰值, 但都很低。另外, 冷吹溫度曲線的形狀也有些“發(fā)胖”。六、分子篩吸附器事故案例分析 冷卻水系統(tǒng)藥劑投加失誤造成分子篩純化系統(tǒng)進(jìn)水冷卻水系統(tǒng)藥劑投加失誤造成分子篩純化系統(tǒng)進(jìn)水2006 年2 月, 某公司因?yàn)槔鋮s水系統(tǒng)加藥時(shí)沒有按照規(guī)程執(zhí)行, 導(dǎo)致空分設(shè)備停車事故, 氧氣供應(yīng)中斷121 小時(shí)22 分鐘, 影響了公司正常的生產(chǎn)組織和主要產(chǎn)品產(chǎn)量完成計(jì)劃, 致使2 月全公司鐵、鋼、材產(chǎn)量全面欠產(chǎn), 經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重。故障發(fā)生當(dāng)天, 操作人員向循環(huán)水水池投加殺菌滅藻劑。但沒有按規(guī)定向上級(jí)匯報(bào), 也沒有通知空分設(shè)備主控室。更為嚴(yán)重的是, 規(guī)程規(guī)定1# 、2 # 、3 # 吸水井一共投加10 桶

43、藥劑, 但操作人員沒按程序先加入消泡劑, 而且錯(cuò)誤地理解為每個(gè)吸水井投加10 桶, 于是將28 桶殺菌滅藻劑一次全部加入循環(huán)水1 # 、2 # 吸水井。其后空分設(shè)備主控室發(fā)現(xiàn)分子篩吸附器壓差上升并報(bào)警, 氧壓機(jī)、氮壓機(jī)聯(lián)鎖停車。空分設(shè)備停車后, 由于制氧崗位人員還不知道冷卻水系統(tǒng)發(fā)生了嚴(yán)重的違章操作, 只是對(duì)主體設(shè)備進(jìn)行了檢查。在沒有將停機(jī)原因徹底查清的情況下, 就將空壓機(jī)升壓并送氣。之后計(jì)算機(jī)再次報(bào)警, 分子篩吸附器壓差變大。再次查找原因, 才發(fā)現(xiàn)是循環(huán)水水質(zhì)惡化導(dǎo)致分子篩吸附器進(jìn)水所致。六、分子篩吸附器事故案例分析 分子篩氣動(dòng)蝶閥動(dòng)作遲滯原因分析分子篩氣動(dòng)蝶閥動(dòng)作遲滯原因分析 純化系統(tǒng)是保障空分裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，純化系統(tǒng)是保障空分裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備，DCS輸出的控制信輸出的控制信號(hào)直接控制五通電磁閥，通過電磁閥的帶電和失電來控制進(jìn)入切換閥號(hào)直接控制五通電磁閥，通過電磁閥的帶電和失電來控制進(jìn)入切換閥的儀表空氣，從而控制切換閥的開和關(guān)。純化系統(tǒng)閥門由雙控（兩位的儀表空氣，從而控制切換閥的