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空分装置生产过程中分子筛事故的典型案例探讨

作者:user 来源:  日期:2019-10-21 23:15
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型空分装置中主要有双层卧式分子筛与立式径向流分子筛两种形式,现就近年来发生的几起较典型的分子筛事故案例进行分析、探讨。 
1.简述 
  分子筛纯化系统在空分设备流程中起着保障整套设备安全运行的重要作用,分子筛吸附器内填装分子筛、活性氧化铝等吸附剂,对空气中的二氧化碳、水分及一些碳氢化合物进行吸附予以清除。目前大型空分装置中主要有双层卧式分子筛与立式径向流分子筛两种形式,现就我厂及其他单位近年来发生的几起较典型的分子筛事故案例进行探讨。 
  2.案例分析与探讨 
  (1)由于纯化系统仪表气源管路的短路造成板式换热器冻结的事故 
  我公司现有两套15000Nm3/h内压缩流程制氧机组,分子筛纯化系统采用传统的双层卧式分子筛,在运行过程中发现板式热端温差逐渐扩大直至无法维持正常生产,经反复查找原因,最终确认为测量分子筛阻力的变送器平衡阀未完全关闭,导致分子筛前饱和空气经由变送器平衡阀串至分子筛后进入板式换热器,发生冻结。 
  在对事故进行分析处理时,由于考虑到多次测量分子筛后CO2含量显示正常,用便携式露点仪测量该分析点,露点显示在-65℃以下,遂将增压机冷却器泄露,造成气水接触后,水与干燥的空气进行质交换,使增压机后的空气露点不合格,后对冷却器进行拆检、打压,将这一因素排除。 
  在这起事故中,分子筛出口CO2含量显示正常,用便携式露点仪测量该分析点,露点显示在-65℃以下,主要原因是该分析点位置在分子筛阻力负管导压管后。 
  建议:由于该压差在部分空分使用单位参与联锁控制,后为谨慎起见,废除该阻力测点,改为采用分子筛前后压力的运算来显示阻力。 
  (2)由于立式径向流分子筛设计缺陷导致的出口CO2含量超标或吸附效果较差 
  我公司两套外压缩制氧机组分别为投产于2008年7月、2011年8月的25000Nm3/h与40000Nm3/h制氧机组,二者采用的是立式径向流式分子筛,这两套分子筛由国内某设计院设计、制造。在实际运行中,都显现出一些问题。 
  25000Nm3/h制氧机组在运行过程中,主要表现为与其他机组相比,出口CO2含量偏高,其他机组一般在0.3—0.5ppm之间,而该机组在0.7ppm左右;反吹峰值较低,其他机组在同样的加热炉出口温度时,反吹峰值在120℃—140℃之间,而该机组在100℃左右,解析时污氮 
  用量偏高,占加工空气量的26%,远高于其他机组的22.5%。而且笔者认为该套机组的主冷总碳含量高于另一套外压缩机组的主冷总碳含量也和出口CO2含量偏高有关,具体对比数据如下: 
  反吹峰值偏低 
  1#15000Nm3/h机组 2#15000Nm3/h机组 25000Nm3/h机组 40000Nm3/h机组 
  140℃—150℃ 140℃—150℃ 100℃—105℃ 110—115℃ 
  分子筛出口CO2相对较高 
  5#机组 6#机组 7#机组 8#机组 
  0.5PPm 0.5PPm 0.70 ~0.75PPm 0.4PPm 
  冷吹结束时分子筛进口温度较高 
  5#机组 6#机组 7#机组 8#机组 
  31℃ 31℃ 42℃ 35℃ 
  主冷凝蒸发器含碳量偏高 
  7#机组 8#机组 
  ~60 PPm 30 PPm 
  40000Nm3/h制氧机组在投产三个月后,分子筛出口CO2含量逐渐升高,且反吹峰值也逐渐降低,虽经调整解析加温流量与进行减负荷操作,有一定效果,但是恶化趋势还是比较明显;后与我公司25000Nm3/h制氧机组、法液空立式径向流分子筛对比,认为在加温解析时,分子筛吸附器顶部存在死区,随着投产运行时间的延续,走正流空气时,死区的铝胶、分子筛逐渐吸附饱和;而解析时对这个死区无法再生,导致分子筛出口CO2含量逐渐超标。 
  针对这一情况,在分子筛吸附器顶部分子筛侧、铝胶侧各增加一环管并加装电磁阀,电磁阀参与程序控制,在解析时打开,对分子筛顶部进行解析,防止死区的出现,加装环管后,这一问题迎刃而解。 
  (3)分子筛药物中毒 
  东北某化工厂15000Nm3/h制氧机组采用的是传统的卧式双层分子筛,在一次水系统换药时,造成一台分子筛带少量水,后两台分子筛走旁通空气互加温再生;加温后,冷吹峰值在130℃左右,但是吸附时两台分子筛出口含量都严重超标,由于分子筛为数天前刚刚更换且采购厂家为不知名品牌,该厂便认为分子筛与铝胶存在质量问题,后笔者到该厂参与检修时,提出这种现象是由于分子筛药物中毒造成的,且在加温时又污染了另一只未中毒的分子筛,导致分子筛失效;后经送检,带水的一只失效75%,另一只被污染的失效38%,这一点也从两台分子筛出口CO2含量的高低印证,后经更换分子筛问题解决。 
  3.总结 
  分子筛的稳定安全运行在整套空分装置中起着至关重要的作用,所以笔者建议在操作中要严格控制加温温度、反吹峰值、冷吹末期污氮出口温度,同时可考虑加温与冷吹时气量可以随周期进行调整,既提高解析质量也可一定程度的节省耗电量,只有这些参数控制好了,分子筛才能长久、安全稳定运行。

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