空分裝置分子篩系統(tǒng)講義

1、分子篩系統(tǒng)講義分子篩系統(tǒng)講義 -運(yùn)行技術(shù)員培訓(xùn) 2 講義內(nèi)容 1、分子篩凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成 2、分子篩吸附原理和再生原理 3、分子篩凈化系統(tǒng)的操作 4、分子篩系常出現(xiàn)的事故與預(yù)防處理 3 一、分子篩凈化系統(tǒng)在空分中的作用 凈化空氣 4 1、DCS界面測量點(diǎn)簡介 5 2、設(shè)備介紹 差壓變送器 7 閥門 8 氣動(dòng)開關(guān)碟閥原理 工作原理 雙作用式 壓縮空氣從氣口（B）進(jìn)入氣缸兩活塞（C）之間中腔時(shí)， 使兩活塞分離向氣缸兩端方向移動(dòng)，兩端空氣腔的空氣通 過氣口（A）排出，同時(shí)使兩活塞（C）的齒條同步帶動(dòng) 輸出軸（D）（齒輪）逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度?？梢詮膬啥?調(diào)整微量角度，松動(dòng)螺母（E）用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q動(dòng)

2、調(diào)節(jié)螺 栓（F）調(diào)整所需角度，鎖緊螺母（E）。反之壓縮空氣則 從氣口（A）進(jìn)入氣缸兩端氣腔時(shí)，使兩活塞向氣缸中間 方向移動(dòng)，中間氣腔的空氣通過氣口（B）排出，同時(shí)使 兩活塞（C）的齒條同步帶動(dòng)輸出軸（D）（齒輪）順時(shí) 針方向旋轉(zhuǎn)90度。排出，同時(shí)使兩活塞（C）的齒條同步 帶動(dòng)輸出軸（D）（齒輪）順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90度。 放空消聲器 10 放空消聲器 2.1、電加熱器 12 電加熱器電熱管 電加熱管 1、直型電加熱管 2、U型電加熱管 2.2、分子篩雙層床結(jié)構(gòu)圖 3、模塊按鈕功能介紹 16 原始數(shù)據(jù) 2.1.1空氣 氣量 106200Nm3/h 壓力 0.6052MPa(A) 進(jìn)口溫度 17 相對(duì)

3、濕度 100% CO2含量 400ppm 2.1.2 再生用污氮?dú)?再生氣量 21000Nm3/h 進(jìn)口溫度 21.5 進(jìn)口壓力 12.75kpa（G） 空氣通過系統(tǒng)之阻力0.008MPa 污氮?dú)馔ㄟ^系統(tǒng)之阻力0.012MPa 4、工藝流程 18 5、儀表聯(lián)鎖 流量 FICS1201 污氮入MS前流量指示控制聯(lián)鎖 設(shè)計(jì) 22770 SL 1600停EH加熱 ； ESC1201 時(shí)間程序控制器 ； 壓力 PDIS1201: MS1201、MS1202后差壓 設(shè)計(jì) 5008KPa S：8KPa關(guān)V1207 ； PIS1201 、PIS1203壓力指示聯(lián)鎖：排氣卸壓末 MS1201 /MS1202內(nèi)

4、壓力 設(shè)計(jì) 50010KPa S:10 關(guān) V1205/V1206 ,開VI2II/I212； PDIAS1205分子篩純化器前后差壓 ：設(shè)計(jì) 8KPa A：10 S:15空壓機(jī)卸載； PI1206：污氮?dú)膺M(jìn)再生系統(tǒng)壓力指示 10KPa； PI1207：減壓空氣進(jìn)再生系統(tǒng)壓力指示20KPa； 溫度 TIS1201 ：MS1201空氣進(jìn)口（污氮出口）溫度指示 聯(lián)鎖0120OC，吹冷時(shí)出口峰值80OC ，吹冷末期 S： 40OC 繼續(xù)吹冷 TI1201 MS1201空氣出口，污氮進(jìn)口溫度指示 21.5170OC TIS1203 ：MS1202空氣進(jìn)口（污氮出口）溫度指示聯(lián)鎖 0120OC，吹冷時(shí)出

5、口峰值85OC ，吹冷末期 S：40OC 繼續(xù)吹冷 TI1204 MS1202空氣出口，污氮進(jìn)口溫度指示 21.5170OC TIAS12111213 污氮出EH12011203溫度指示報(bào)警 聯(lián)鎖 170OC A：190OC S：200OC停 EH1201/1202/1203 19 1、吸附凈化器結(jié)構(gòu) 2、分子篩 3、活性 氧鋁 4、吸附 5、吸附進(jìn)程 二、分子篩床吸附原理 20 1、分子篩吸附床結(jié)構(gòu) 2、分子篩 1、分子篩成分 2、分子篩種類 3、分子篩結(jié)構(gòu) 22 2.1分子篩特性 氣相吸附示意圖 2.2、分子篩選擇性 1、分子篩吸附的選擇性 2、分子篩對(duì)H2O，C2H2，CO2的親和力大小

6、 26 2.3、雜質(zhì)穿過分子篩床的順序 27 2.4、影響分子篩吸附力的因素 1、溫度 2、壓力 3、活性氧化鋁 吸水性：對(duì)空氣含水量大的吸附容量大，但隨空氣水含量 的減少，吸附容量下降. 解析溫度低，有利于節(jié)能。 能吸附酸性氣體，保護(hù)分子篩 29 4、雙層吸附床 4.1、固定床吸附容量 1、凈吸附容量 2、動(dòng)吸附容量 4.2、為什么使用雙層床 1、分子篩的特點(diǎn) 2、活性氧化鋁的吸附特點(diǎn) 4.4 吸附時(shí)溫度的變化 4.3、固定床吸附能力 1、壓縮空氣的流速 2、分子篩再生完全程度 3、空氣的溫度 4、空氣中被吸物的濃度 4.3.1吸附轉(zhuǎn)效曲線 4.3.2、 吸附與溫度關(guān)系 三 、解析再生 1、

7、卸壓 : （8分) 2、加熱: （95分) 3、冷吹: （115分） 4、均壓： （20分） 5、并聯(lián)： （2分 吸附與再生循環(huán) 四、解析 1、 溫度線 2、解析原理 3、解析溫度 電加熱器 污氮再生氣 電加熱器出口溫度 冷吹峰值 再生 1、降壓 2、加熱 3、冷吹 4、升壓 42 再生時(shí)間分配 分子篩的活化 工作時(shí)的吸附器，空氣入口溫度為17,由于吸附器熱容和 吸附熱的關(guān)系，剛開始投入工作之瞬時(shí)，出口溫度比入口溫 度高約20。工作一段時(shí)間后，出口溫度逐漸平穩(wěn)，其溫升 約為7左右。 裝置起動(dòng)時(shí)，尚無可供再生用的氮?dú)?，可用部分已被凈?的空氣再生。部分空氣經(jīng)V1250閥減壓到0.02MPa作再生

8、氣 體用。待有污氮?dú)鈺r(shí)，再將時(shí)間程序控制器調(diào)整至正常切換 程序后投入吸附器的再生。其間管路上設(shè)有一安全閥V1230， 如果減壓后空氣壓力0.12MPa,安全閥起跳排壓。 由于裝入的分子篩剛開始使用，故應(yīng)較徹底地進(jìn)行活化。 此時(shí)活化溫度應(yīng)盡量高些，活化時(shí)間也應(yīng)長些，一般不少于 正常工作時(shí)間的三倍。但污氮?dú)鈿饬勘日＜訙貧饬靠蛇m當(dāng) 減少 五、分子篩開車 5.1起動(dòng)準(zhǔn)備 檢查系統(tǒng)所處的步進(jìn)狀態(tài)，各閥門處于正確位置 備用儀表氣系統(tǒng)正常供氣 5.2 起動(dòng)切換系統(tǒng) （1）開啟各空氣切換管路，（注意：已通過V1215或 V1516漸開使其中一臺(tái)吸附器壓力達(dá)到正常。） （2）將備用儀表空氣接通。 （3）接通程

9、序控制器。 （4）接通切換閥，并檢查切換程序。 （5）按儀控說明書和儀表制造廠說明，分步投入各類儀表。 5.2.2起動(dòng)電加熱器 電加熱器起動(dòng)時(shí)，應(yīng)按電控要求，檢查各接線無誤后，看 其是否通電，應(yīng)先送氣體，而后通電，使其投入工作。 5.2.3使入吸附器前的空氣壓力和溫度逐步達(dá)到設(shè)計(jì)要求 空氣的壓力和溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，雖可將空氣送入吸附 器，但不得打開空氣進(jìn)冷箱閥門。 分子篩系統(tǒng)開車安全事項(xiàng) 安全事項(xiàng) 5.3安全注意事項(xiàng) 5.3.1防止空壓機(jī)加壓過快或者壓力來回波動(dòng)，切實(shí)保護(hù)分 子篩床層免受沖擊，以免破壞床層和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成設(shè)備 無法運(yùn)行的事故。 5.3.2防止空氣帶大量的游離水進(jìn)入分子篩系統(tǒng)。

10、 5.3.3嚴(yán)禁無氣通電。 六、事故案例分析及處理 典型故障 6.1 閥門故障（堵塞，泄漏等） ； 6.2 升壓和降壓期間，由于壓力調(diào)節(jié)開關(guān)動(dòng)作失常導(dǎo)致循 環(huán)中止 ； 6.3 加熱與冷卻超時(shí)（再生氣量不足） ； 6.4 再生溫度太低（再生氣量太大，加熱器功率不夠） ； 6.5 兩臺(tái)吸附器的壓降不等（分子篩破碎程度不一，分子 篩加裝量不一樣），切換行期間引起進(jìn)冷箱空氣冷箱的壓 力波動(dòng)，給裝置調(diào)節(jié)帶來困難 ； 6.6 吸附劑破損現(xiàn)象，即由于受氣流沖擊使吸附劑顆粒破 碎，形成粉塵（降壓，升壓速度過快）。 2、事故案例 出口C02超標(biāo) 我公司分子篩帶水的處理 2006年7月27日，公司某廠 工廠發(fā)生一

11、起因水處理操作不當(dāng)、造成分子篩局部帶水的嚴(yán)重事 故，現(xiàn)將事故經(jīng)過、處理意見通報(bào)如下： 事故經(jīng)過 2006年7月25日，上海皓天水處理公司根據(jù)預(yù)先確定好的方案開始對(duì)龍門工廠循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)施 在線污泥剝離清洗作業(yè)。 7月27日上午9：33，工藝主管在中控室檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)空冷塔液位出現(xiàn)上漲趨勢，馬上通知現(xiàn)場 的到分子篩之前的疏水閥處查看是否有水（疏水閥的旁通閥在清洗作業(yè)開始后一直保持半開， 便于監(jiān)視），結(jié)果發(fā)現(xiàn)確有少量游離水吹出。進(jìn)一步查看到空冷塔阻力情況有上漲，判斷已形 成氣液夾帶。迅即將情況匯報(bào)給郭經(jīng)理。 急速趕到現(xiàn)場的作業(yè)長等人，一面全開排水閥加大排水；一面檢查2號(hào)分子篩下部空氣管的小 閥出水量情況

12、，發(fā)現(xiàn)無水。DCS顯示空冷塔阻力重新趨于平穩(wěn)。 作業(yè)長于9：39開始逐漸減小空氣量的操作，以求穩(wěn)定空冷塔工況。液位平穩(wěn)幾分鐘后，突然 再次波動(dòng)，到9：40時(shí)又出現(xiàn)上漲。接著，分子篩后CO2含量和增壓空氣含水量相繼出現(xiàn)上漲， 減量效果已不明顯，9：50開始卸載空壓機(jī)、停膨脹機(jī)，關(guān)閉V111114閥的操作。 之后停后續(xù)系統(tǒng)，活化2號(hào)分子篩，吹掃增壓空氣通道，皓天公司人員對(duì)循環(huán)水池消泡、置換。 27日9：55，開始預(yù)冷、開啟液氧、液氮泵送氣，持續(xù)到7月28日5：00停泵。共消耗LO2 282.6立方米，LN2 221.6立方米。由于LN2儲(chǔ)量有限（7月24日龍鋼檢修已消耗81.6立方米）， 造成中斷

13、供氧9.6 h，中斷供氮6.5 h。7月28日14：35，氧透復(fù)機(jī)送氧。 2號(hào)分子篩活化恢復(fù)的情況 分子篩進(jìn)水以后的活化，關(guān)鍵是要設(shè)法提高再生溫度。平常加溫氣進(jìn)口溫度保證 160即可保證完全解析，在這樣的特殊情況下若再生氣進(jìn)口溫度能達(dá)到190200， 那么解吸將能達(dá)到最佳效果，冷吹峰值可達(dá)到150以上。有條件的話，可考慮增開蒸 汽加熱器、多開一臺(tái)電爐等辦法來提高溫度。 這次在活化2號(hào)分子篩的過程中，從第三個(gè)周期開始前將調(diào)功柜溫度設(shè)定值提高到了 190，加溫氣進(jìn)口溫度保持180以上，效果顯著增強(qiáng)，冷吹峰值變化明顯，詳情如 下： 第一個(gè)周期冷吹峰值有37（調(diào)功柜溫度設(shè)定為175，平時(shí)為173）加溫

14、氣進(jìn) 口溫度165，出口溫度最低值18；說明解析很不理想。 第二個(gè)周期，將調(diào)功柜溫度設(shè)定到180，加溫氣進(jìn)口溫度上升到170，氣體出 口最低值3，說明解析量增多了，但不完全，最后冷吹峰值是37。 到第三個(gè)周期，將調(diào)功柜溫度設(shè)定到190， 加溫氣進(jìn)口溫度達(dá)到了180，加 溫氣出口最低值2。這時(shí)，我們考慮解析條件已能基本保證，于加溫階段結(jié)束后，開 始向系統(tǒng)導(dǎo)氣。本周期冷吹峰值達(dá)到48。 第四個(gè)周期，冷吹峰值達(dá)到61。 在后續(xù)的幾個(gè)周期，冷吹峰值逐漸遞增，分別達(dá)到93、112、127、133；2 號(hào)分子篩的工作時(shí)間在7月30日中班達(dá)到了3.5h（空氣量90000 m3/h），其吸附能力 在逐漸恢復(fù)之

15、中。 4、分子篩帶水判斷 帶水情況判斷 1,空冷塔出水溫度變化 2.分子篩CO2迅速超標(biāo) 3,分子篩阻力增大,分子篩前后壓差增大 4,換熱器阻力增大,表現(xiàn)為下塔壓力下降,空壓機(jī)壓力不變, 在這個(gè)時(shí)候操作工會(huì)誤以為空壓機(jī)跟不上而去采取開大進(jìn) 口導(dǎo)葉等措施 5,純化系統(tǒng)放空消音器有水滴噴出,下部排放閥有大量水或 下塔排放閥有水噴出 5、預(yù)防分子篩帶水的處理 1打開分子篩進(jìn)行檢查,如果白色失效的顆粒過多,或者分子 篩被浸泡時(shí)間過長,及粉碎顆粒過多,則應(yīng)考慮更換新分子 篩 2,如過沒有過分粉碎則可以進(jìn)行干燥再生,一般經(jīng)過幾個(gè)周 期能恢復(fù)到正常情況.活化時(shí)要注意先用大氣流冷吹,或者 首先用低溫度干燥,把

16、水吹干凈時(shí)再活化 為防止分子篩進(jìn)水事故的發(fā)生,在生產(chǎn)中應(yīng)該做到: 1.空分啟動(dòng)后,要盡早的把各種保護(hù)性連鎖投入使用,以 便能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題 2.進(jìn)空冷塔的水量要嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi),不要隨 意加大進(jìn)水量,防止因?yàn)榭绽渌冐?fù)荷能力不足帶水 3.在啟動(dòng)過程中,進(jìn)塔空氣量的控制要緩慢進(jìn)行,防止壓 力波動(dòng)過大,其中比較重要的閥門有V1215,V110,V1,V2,控 制出上塔壓力的閥門也要緩慢開關(guān),主要有氮?dú)馊ニ渌? 污氮?dú)馊ニ渌y門等等 6、分子篩帶水水處理 4. 在啟動(dòng)過程中,要經(jīng)常進(jìn)行巡檢,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)外面 的異常情況,建議半小時(shí)或一小時(shí)一次 5. 在主控室進(jìn)行操作觀察各參數(shù)變化情況,遇

17、見問題能 及時(shí)處理 6. 加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),提高操作技能,增強(qiáng)對(duì)異常情況的應(yīng) 變能力 7. 循環(huán)水的處理要由專業(yè)廠家來進(jìn)行,要避免水中出現(xiàn) 大量泡沫及其他雜質(zhì),造成空冷塔的堵塞 8. 循環(huán)水的壓力要盡量保持穩(wěn)定,如需切換循環(huán)水泵或 者要及時(shí)通知空分操作人員注意監(jiān)控 7、分子篩帶水處理 9. 空分停車時(shí)要及時(shí)關(guān)閉空氣冷卻塔水排放閥門,防止 因止回閥質(zhì)量不好,使回水管路倒灌空氣空冷塔及空壓機(jī)管 道 10. 如果有條件,可以考慮增加一套現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng),以便在 主控室能及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場異常情況 11. 要考慮在分子篩下部管道的最低處增設(shè)排放閥門,能 夠經(jīng)常排放分子篩析出的水 12. 空冷塔設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用槽式布水器,并有足夠的分離 空間,以增加空冷塔變負(fù)荷的能力. 13. 空壓機(jī)進(jìn)空冷塔的管道要有一定的落差,防止水倒灌進(jìn) 空氣壓縮機(jī) 8，時(shí)間程控器失效 信號(hào): 時(shí)間程序控制器報(bào)警 后果：吸附器不再進(jìn)行切換，時(shí)間過長，先是CO2 ，后 是H2O逸出，導(dǎo)致冷箱內(nèi)主冷器通道堵塞，阻力增大， CO2進(jìn)入精餾塔， 處理：手動(dòng)切換，如果預(yù)料處理時(shí)間常，就要停車處理。 56 9、空氣入吸附器溫度過高 后果：分子篩吸附容量下降，CO2/H2O有可能進(jìn)入主冷。 處理：排除預(yù)冷故障，降低如分子篩吸附系統(tǒng)溫度 57 10、分子