空分裝置生產(chǎn)過(guò)程中分子篩事故的典型案例探討

【摘要】大型空分裝置中主要有雙層臥式分子篩與立式徑向流分子篩兩種形式，現(xiàn)就近年來(lái)發(fā)生的幾起較典型的分子篩事故案例進(jìn)行分析、探討。

【關(guān)鍵詞】分子篩；案例；分析

1.簡(jiǎn)述

分子篩純化系統(tǒng)在空分設(shè)備流程中起著保障整套設(shè)備安全運(yùn)行的重要作用，分子篩吸附器內(nèi)填裝分子篩、活性氧化鋁等吸附劑，對(duì)空氣中的二氧化碳、水分及一些碳?xì)浠衔镞M(jìn)行吸附予以清除。目前大型空分裝置中主要有雙層臥式分子篩與立式徑向流分子篩兩種形式，現(xiàn)就我廠及其他單位近年來(lái)發(fā)生的幾起較典型的分子篩事故案例進(jìn)行探討。

2.案例分析與探討

（1）由于純化系統(tǒng)儀表氣源管路的短路造成板式換熱器凍結(jié)的事故

我公司現(xiàn)有兩套15000Nm3/h內(nèi)壓縮流程制氧機(jī)組，分子篩純化系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的雙層臥式分子篩，在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)板式熱端溫差逐漸擴(kuò)大直至無(wú)法維持正常生產(chǎn)，經(jīng)反復(fù)查找原因，最終確認(rèn)為測(cè)量分子篩阻力的變送器平衡閥未完全關(guān)閉，導(dǎo)致分子篩前飽和空氣經(jīng)由變送器平衡閥串至分子篩后進(jìn)入板式換熱器，發(fā)生凍結(jié)。

在對(duì)事故進(jìn)行分析處理時(shí)，由于考慮到多次測(cè)量分子篩后CO2含量顯示正常，用便攜式露點(diǎn)儀測(cè)量該分析點(diǎn)，露點(diǎn)顯示在-65℃以下，遂將增壓機(jī)冷卻器泄露，造成氣水接觸后，水與干燥的空氣進(jìn)行質(zhì)交換，使增壓機(jī)后的空氣露點(diǎn)不合格，后對(duì)冷卻器進(jìn)行拆檢、打壓，將這一因素排除。

在這起事故中，分子篩出口CO2含量顯示正常，用便攜式露點(diǎn)儀測(cè)量該分析點(diǎn)，露點(diǎn)顯示在-65℃以下，主要原因是該分析點(diǎn)位置在分子篩阻力負(fù)管導(dǎo)壓管后。

建議：由于該壓差在部分空分使用單位參與聯(lián)鎖控制，后為謹(jǐn)慎起見(jiàn)，廢除該阻力測(cè)點(diǎn)，改為采用分子篩前后壓力的運(yùn)算來(lái)顯示阻力。

（2）由于立式徑向流分子篩設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的出口CO2含量超標(biāo)或吸附效果較差

我公司兩套外壓縮制氧機(jī)組分別為投產(chǎn)于2008年7月、2011年8月的25000Nm3/h與40000Nm3/h制氧機(jī)組，二者采用的是立式徑向流式分子篩，這兩套分子篩由國(guó)內(nèi)某設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、制造。在實(shí)際運(yùn)行中，都顯現(xiàn)出一些問(wèn)題。

25000Nm3/h制氧機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，主要表現(xiàn)為與其他機(jī)組相比，出口CO2含量偏高，其他機(jī)組一般在0.3—0.5ppm之間，而該機(jī)組在0.7ppm左右；反吹峰值較低，其他機(jī)組在同樣的加熱爐出口溫度時(shí)，反吹峰值在120℃—140℃之間，而該機(jī)組在100℃左右，解析時(shí)污氮

用量偏高，占加工空氣量的26%，遠(yuǎn)高于其他機(jī)組的22.5%。而且筆者認(rèn)為該套機(jī)組的主冷總碳含量高于另一套外壓縮機(jī)組的主冷總碳含量也和出口CO2含量偏高有關(guān)，具體對(duì)比數(shù)據(jù)如下：

反吹峰值偏低

1#15000Nm3/h機(jī)組2#15000Nm3/h機(jī)組25000Nm3/h機(jī)組40000Nm3/h機(jī)組

140℃—150℃140℃—150℃100℃—105℃110—115℃

分子篩出口CO2相對(duì)較高

5#機(jī)組6#機(jī)組7#機(jī)組8#機(jī)組

0.5PPm0.5PPm0.70 ～0.75PPm0.4PPm

冷吹結(jié)束時(shí)分子篩進(jìn)口溫度較高

5#機(jī)組6#機(jī)組7#機(jī)組8#機(jī)組

31℃31℃42℃35℃

主冷凝蒸發(fā)器含碳量偏高

7#機(jī)組8#機(jī)組

～60 PPm30 PPm

40000Nm3/h制氧機(jī)組在投產(chǎn)三個(gè)月后，分子篩出口CO2含量逐漸升高，且反吹峰值也逐漸降低，雖經(jīng)調(diào)整解析加溫流量與進(jìn)行減負(fù)荷操作，有一定效果，但是惡化趨勢(shì)還是比較明顯；后與我公司25000Nm3/h制氧機(jī)組、法液空立式徑向流分子篩對(duì)比，認(rèn)為在加溫解析時(shí)，分子篩吸附器頂部存在死區(qū)，隨著投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間的延續(xù)，走正流空氣時(shí)，死區(qū)的鋁膠、分子篩逐漸吸附飽和；而解析時(shí)對(duì)這個(gè)死區(qū)無(wú)法再生，導(dǎo)致分子篩出口CO2含量逐漸超標(biāo)。

針對(duì)這一情況，在分子篩吸附器頂部分子篩側(cè)、鋁膠側(cè)各增加一環(huán)管并加裝電磁閥，電磁閥參與程序控制，在解析時(shí)打開(kāi)，對(duì)分子篩頂部進(jìn)行解析，防止死區(qū)的出現(xiàn)，加裝環(huán)管后，這一問(wèn)題迎刃而解。

（3）分子篩藥物中毒

東北某化工廠15000Nm3/h制氧機(jī)組采用的是傳統(tǒng)的臥式雙層分子篩，在一次水系統(tǒng)換藥時(shí)，造成一臺(tái)分子篩帶少量水，后兩臺(tái)分子篩走旁通空氣互加溫再生；加溫后，冷吹峰值在130℃左右，但是吸附時(shí)兩臺(tái)分子篩出口含量都嚴(yán)重超標(biāo)，由于分子篩為數(shù)天前剛剛更換且采購(gòu)廠家為不知名品牌，該廠便認(rèn)為分子篩與鋁膠存在質(zhì)量問(wèn)題，后筆者到該廠參與檢修時(shí)，提出這種現(xiàn)象是由于分子篩藥物中毒造成的，且在加溫時(shí)又污染了另一只未中毒的分子篩，導(dǎo)致分子篩失效；后經(jīng)送檢，帶水的一只失效75%，另一只被污染的失效38%，這一點(diǎn)也從兩臺(tái)分子篩出口CO2含量的高低印證，后經(jīng)更換分子篩問(wèn)題解決。

3.總結(jié)

分子篩的穩(wěn)定安全運(yùn)行在整套空分裝置中起著至關(guān)重要的作用，所以筆者建議在操作中要嚴(yán)格控制加溫溫度、反吹峰值、冷吹末期污氮出口溫度，同時(shí)可考慮加溫與冷吹時(shí)氣量可以隨周期進(jìn)行調(diào)整，既提高解析質(zhì)量也可一定程度的節(jié)省耗電量，只有這些參數(shù)控制好了，分子篩才能長(zhǎng)久、安全穩(wěn)定運(yùn)行。