分子篩帶水的原因及預(yù)防措施

謝湘斌

摘 要：純化系統(tǒng)的主要設(shè)備是分子篩吸附器。如果分子篩吸附器出現(xiàn)了帶水事故，就會出現(xiàn)嚴(yán)重危害。帶水事故在初期會出現(xiàn)冷箱解凍難的問題，分子篩吸附性能下降，影響生產(chǎn)。當(dāng)生產(chǎn)時間久，帶水事故比較嚴(yán)重的時候，分餾塔被二氧化碳和水凍結(jié)堵住，有關(guān)的管道也被凍裂破壞，這就要消耗很多人力、物力再次進(jìn)行檢查和維修。由于停車的周期長，因此給企業(yè)造成的損失也就大。

關(guān)鍵詞：分子篩；空氣預(yù)冷系統(tǒng)；空冷塔；空氣過濾器

中圖分類號：TQ116.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.160

分子篩的吸附其實(shí)是一種物理變化過程。產(chǎn)生吸附的主要因素是在分子的引力作用下載固體的面出現(xiàn)的一種表面力，當(dāng)流體經(jīng)過時，流體里的相關(guān)分子會做不規(guī)律的自然運(yùn)動。這些分子在經(jīng)過吸附表面的時候，就會被吸附表面所吸收，然后在表面出現(xiàn)分子聚集的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象能減少其中的分子數(shù)量，以達(dá)到分類和消除的目的。由于吸附時不發(fā)生化學(xué)變化，所以只要想辦法將濃聚在表面的分子去除，分子篩就可以重新獲得吸附的能力，這個過程就是吸附的逆過程，也叫作解析。

1 流程說明

1.1 空氣預(yù)冷系統(tǒng)流程說明

壓縮后的高溫空氣進(jìn)入空冷塔下部，由下而上穿過空冷塔的傳質(zhì)傳熱單元，依次與常溫水和冷卻水進(jìn)行逆流接觸而傳熱傳質(zhì)，以達(dá)到冷卻空氣的目的，并除去大部分的水溶性有害物質(zhì)。常溫水由外界供給，冷卻水由水冷塔提供。污氮?dú)鈴乃渌撞窟M(jìn)入，與水冷塔頂部進(jìn)入的常溫水充分接觸，經(jīng)熱質(zhì)交換，污氮?dú)獗辉鰸裰两咏柡蜖顟B(tài)排入大氣。同時，從水冷塔頂部進(jìn)入的常溫水被逆流而上的污氮?dú)饫鋮s，并因部分蒸發(fā)、大量汽化潛熱被帶走而降溫，從水冷塔底部排出經(jīng)低溫水泵升壓，成為空冷塔上部的冷卻水。

1.2 分子篩純化器的流程

原料空氣經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵和其他機(jī)械雜質(zhì)后，經(jīng)空壓機(jī)將壓力壓縮至0.61 MPa，溫度為105 ℃，然后進(jìn)入空氣預(yù)冷系統(tǒng)?？諝饨?jīng)空冷塔冷卻后，溫度降至-18 ℃，然后進(jìn)入切換使用的分子篩吸附器MS1201（或MS1202）?？諝鈴南碌缴洗┻^活性氧化鋁和分子篩，空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖蜌埩舻乃魵獗晃健７肿雍Y出口二氧化碳含量小于1 ppm的時候，才能打開空氣進(jìn)冷箱的閥門，將空氣倒進(jìn)換熱器和精餾的系統(tǒng)。分子篩吸附器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。吸附器的循環(huán)周期約為8 h，可定時自動切換。

2 帶水的危害性

在空分設(shè)備安全操作中，最主要的是預(yù)冷和純化系統(tǒng)。純化系統(tǒng)中的主要設(shè)備就是分子篩吸附器。如果分子篩吸附器出現(xiàn)了帶水事故，就會縮短分子篩吸附劑的使用壽命，進(jìn)而給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1 分子篩帶水的原因

分子篩帶水的原因主要有以下六點(diǎn)：①空冷塔下部液位的自動調(diào)節(jié)閥失去控制。②空冷塔運(yùn)行時先打開水泵，然后進(jìn)行導(dǎo)氣。③分子篩進(jìn)行切換的時候系統(tǒng)的閥門出現(xiàn)問題，形成空氣壓力的波動。④循環(huán)水使用殺菌和滅藻劑不當(dāng)，使循環(huán)水中有很多泡沫。⑤分子篩純化器并未依照程序切換，使用時間太久。⑥在停車的時候，空氣冷卻塔有壓回水閥系統(tǒng)關(guān)閉不嚴(yán)密或者是循環(huán)水系統(tǒng)閥門出現(xiàn)泄漏，使循環(huán)水直接進(jìn)入到空冷塔，而空冷塔卻沒有立刻打開排水閥。還有可能是因?yàn)榭辗衷O(shè)備的短期停車，所以未計(jì)劃排水。這種沒計(jì)劃而出現(xiàn)的循環(huán)水會從回水管流入，產(chǎn)生分子篩帶水。

2.2 預(yù)防分子篩帶水事故的主要方法

要強(qiáng)化空冷塔的操作要求，保證空冷塔下部液位處于正常工藝操作指標(biāo)范圍內(nèi)。正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)壓力降低的時候，要適時地打開空壓機(jī)的出口空氣放空閥，降低進(jìn)塔空氣量，使塔中的空氣速度保持正常。如果液位指標(biāo)有問題，可以用就地儀表變送器檢查液位，將其控制在量程的15%～60%.超出60%時，就需要適量地減少水量；超過80%時，就需要立刻暫停水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，防止將水分帶到分子篩。如果水位自調(diào)閥失效，能夠選擇手動調(diào)節(jié)液位時，就不能使儀表進(jìn)行無目的的校驗(yàn)、開關(guān)等操作。中控崗位如果出現(xiàn)空冷塔下部液位自動調(diào)節(jié)速度跟不上的情況，就需要打開手動調(diào)節(jié)開關(guān)，并在現(xiàn)場配合調(diào)節(jié)液位，避免液位升到連鎖值。空冷塔啟動需要按照操作流程先通氣，等空冷塔內(nèi)壓力穩(wěn)定并大于0.5 MPa后再啟動水泵。檢查時，要著重檢查空冷塔上部分離水吹除閥和分子篩入口處空氣管路手動排水閥。冷卻水和冷凍水的流量不能過多，盡量控制在工藝要求范圍內(nèi)。冷卻水泵因液位高連鎖停車后，一定要先檢查產(chǎn)生問題的原因，而不能盲目啟動，并且要快速地修復(fù)現(xiàn)場空氣冷卻塔下部液位現(xiàn)場液位計(jì)，從而給操作人員提供精準(zhǔn)的判斷參考。

3 結(jié)束語

總體來說，分子篩純化器的主要功能就是清理空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铮欢ㄒＷC進(jìn)入冷箱的空氣是干燥和潔凈的，使低溫狀態(tài)下工作的換熱器和精餾中不出現(xiàn)水分和二氧化碳的冷凍物，使氣體的換熱和精餾能夠正常進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]葉必楠，沈雪傳，顧福民.現(xiàn)代小型空分操作與安全答疑[M].杭州：杭州出版社，2007.

〔編輯：王霞〕