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 -運行技術(shù)員培訓(xùn)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)防處理一、分子篩凈化系統(tǒng)在空分中的作用 凈化空氣1、DCS界面測量點簡介2、設(shè)備介紹差壓變送器閥門氣動開關(guān)碟閥原理 工作原理 雙作用式 壓縮空氣從氣口（B）進入氣缸兩活塞（C）之間中腔時，使兩活塞分離向氣缸兩端方向移動，兩端空氣腔的空氣通過氣口（A）排出，同時使兩活塞（C）的齒條同步帶動輸出軸（D）（齒輪）逆時針方向旋轉(zhuǎn)90度。可以從兩端調(diào)整微量角度，松動螺母（E）用內(nèi)六角扳手擰動調(diào)節(jié)螺栓（F）調(diào)整所需角度，鎖緊螺母（E）。反

2、之壓縮空氣則從氣口（A）進入氣缸兩端氣腔時，使兩活塞向氣缸中間方向移動，中間氣腔的空氣通過氣口（B）排出，同時使兩活塞（C）的齒條同步帶動輸出軸（D）（齒輪）順時針方向旋轉(zhuǎn)90度。排出，同時使兩活塞（C）的齒條同步帶動輸出軸（D）（齒輪）順時針方向旋轉(zhuǎn)90度。放空消聲器放空消聲器2.1、電加熱器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、模塊按鈕功能介紹原始數(shù)據(jù) 2.1.1空氣 氣量 106200Nm3/h 壓力 0.6052MPa(A) 進口溫度 17 相對濕度 100% CO2含量 400ppm 2.1.2 再生用污氮氣 再生氣量 21000Nm

3、3/h 進口溫度 21.5 進口壓力 12.75kpa（G） 空氣通過系統(tǒng)之阻力0.008MPa 污氮氣通過系統(tǒng)之阻力0.012MPa4、工藝流程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22770 SL 1600停EH加熱 ； ESC1201 時間程序控制器 ；壓力 PDIS1201: MS1201、MS1202后差壓 設(shè)計5008KPa S：8KPa關(guān)V1207 ； PIS1201 、PIS1203壓力指示聯(lián)鎖：排氣卸壓末MS1201 /MS1202內(nèi)壓力 設(shè)計 50010KPa S:10 關(guān)V1205/V1206 ,開VI2II/I212；PDIAS1205分

4、子篩純化器前后差壓 ：設(shè)計 8KPa A：10 S:15空壓機卸載； PI1206：污氮氣進再生系統(tǒng)壓力指示 10KPa； PI1207：減壓空氣進再生系統(tǒng)壓力指示20KPa；溫度 TIS1201 ：MS1201空氣進口（污氮出口）溫度指示聯(lián)鎖0120OC，吹冷時出口峰值80OC ，吹冷末期 S：40OC 繼續(xù)吹冷 TI1201 MS1201空氣出口，污氮進口溫度指示 21.5170OC TIS1203 ：MS1202空氣進口（污氮出口）溫度指示聯(lián)鎖0120OC，吹冷時出口峰值85OC ，吹冷末期 S：40OC 繼續(xù)吹冷 TI1204 MS1202空氣出口，污氮進口溫度指示 21.5170OC

5、 TIAS12111213 污氮出EH12011203溫度指示報警聯(lián)鎖 170OC A：190OC S：200OC停EH1201/1202/1203 1、吸附凈化器結(jié)構(gòu) 2、分子篩 3、活性 氧鋁 4、吸附 5、吸附進程二、分子篩床吸附原理 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)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H2O，C2H2，CO2的親和力大小2.3、雜質(zhì)穿過分子篩床的順序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：對空氣含水量大的吸附容量大，但隨空氣水含量的減少，吸附

6、容量下降. 解析溫度低，有利于節(jié)能。 能吸附酸性氣體，保護分子篩4、雙層吸附床4.1、固定床吸附容量 1、凈吸附容量 2、動吸附容量4.2、為什么使用雙層床 1、分子篩的特點 2、活性氧化鋁的吸附特點 4.4 吸附時溫度的變化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、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

7、 電加熱器出口溫度 冷吹峰值再生 1、降壓 2、加熱 3、冷吹 4、升壓再生時間分配分子篩的活化 工作時的吸附器，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，出口溫度比入口溫度高約20。工作一段時間后，出口溫度逐漸平穩(wěn)，其溫升約為7左右。 裝置起動時，尚無可供再生用的氮氣，可用部分已被凈化的空氣再生。部分空氣經(jīng)V1250閥減壓到0.02MPa作再生氣體用。待有污氮氣時，再將時間程序控制器調(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)較徹底地進行活化。此時活化

8、溫度應(yīng)盡量高些，活化時間也應(yīng)長些，一般不少于正常工作時間的三倍。但污氮氣氣量比正常加溫氣量可適當減少五、分子篩開車 5.1起動準備 檢查系統(tǒng)所處的步進狀態(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漸開使其中一臺吸附器壓力達到正常。） （2）將備用儀表空氣接通。 （3）接通程序控制器。 （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起動電加熱器 電加熱器起動時，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

9、使入吸附器前的空氣壓力和溫度逐步達到設(shè)計要求 空氣的壓力和溫度達不到設(shè)計要求，雖可將空氣送入吸附器，但不得打開空氣進冷箱閥門。分子篩系統(tǒng)開車安全事項安全事項 5.3安全注意事項 5.3.1防止空壓機加壓過快或者壓力來回波動，切實保護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)備無法運行的事故。 5.3.2防止空氣帶大量的游離水進入分子篩系統(tǒng)。 5.3.3嚴禁無氣通電。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)動作失常導(dǎo)致循環(huán)中止 ； 6.3 加熱與冷卻超時（再生氣量不足） ； 6.4 再生溫度太低（再生氣量太大，加熱器

10、功率不夠） ； 6.5 兩臺吸附器的壓降不等（分子篩破碎程度不一，分子篩加裝量不一樣），切換行期間引起進冷箱空氣冷箱的壓力波動，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)生一起因水處理操作不當、造成分子篩局部帶水的嚴重事故，現(xiàn)將事故經(jīng)過、處理意見通報如下：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龍門工廠循環(huán)水系統(tǒng)實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發(fā)現(xiàn)空冷塔液位出現(xiàn)上

11、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號分子篩下部空氣管的小閥出水量情況，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，到9：40時又出現(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、停膨脹機，關(guān)閉V11111

12、4閥的操作。之后停后續(xù)系統(tǒng)，活化2號分子篩，吹掃增壓空氣通道，皓天公司人員對循環(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儲量有限（7月24日龍鋼檢修已消耗81.6立方米），造成中斷供氧9.6 h，中斷供氮6.5 h。7月28日14：35，氧透復(fù)機送氧。2號分子篩活化恢復(fù)的情況 分子篩進水以后的活化，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口溫度能達到190200，那么解吸將能達到最佳效果，冷吹峰值可達到150以上。

13、有條件的話，可考慮增開蒸汽加熱器、多開一臺電爐等辦法來提高溫度。這次在活化2號分子篩的過程中，從第三個周期開始前將調(diào)功柜溫度設(shè)定值提高到了190，加溫氣進口溫度保持180以上，效果顯著增強，冷吹峰值變化明顯，詳情如下： 第一個周期冷吹峰值有37（調(diào)功柜溫度設(shè)定為175，平時為173）加溫氣進口溫度165，出口溫度最低值18；說明解析很不理想。 第二個周期，將調(diào)功柜溫度設(shè)定到180，加溫氣進口溫度上升到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。 到第三個周期，將調(diào)功柜溫度設(shè)定到190， 加溫氣進口溫度達到了180，加溫氣出口最低值2。這時，我們考慮解析條件已能基本

14、保證，于加溫階段結(jié)束后，開始向系統(tǒng)導(dǎo)氣。本周期冷吹峰值達到48。 第四個周期，冷吹峰值達到61。 在后續(xù)的幾個周期，冷吹峰值逐漸遞增，分別達到93、112、127、133；2號分子篩的工作時間在7月30日中班達到了3.5h（空氣量90000 m3/h），其吸附能力在逐漸恢復(fù)之中。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,空壓機壓力不變,在這個時候操作工會誤以為空壓機跟不上而去采取開大進口導(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

15、帶水的處理 1打開分子篩進行檢查,如果白色失效的顆粒過多,或者分子篩被浸泡時間過長,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行干燥再生,一般經(jīng)過幾個周期能恢復(fù)到正常情況.活化時要注意先用大氣流冷吹,或者首先用低溫度干燥,把水吹干凈時再活化為防止分子篩進水事故的發(fā)生,在生產(chǎn)中應(yīng)該做到:1.空分啟動后,要盡早的把各種保護性連鎖投入使用,以便能夠及時的發(fā)現(xiàn)問題2.進空冷塔的水量要嚴格控制在設(shè)計范圍之內(nèi),不要隨意加大進水量,防止因為空冷塔變負荷能力不足帶水3.在啟動過程中,進塔空氣量的控制要緩慢進行,防止壓力波動過大,其中比較重要的閥門有V1215,V110,V1,V2,控制出

16、上塔壓力的閥門也要緩慢開關(guān),主要有氮氣去水冷塔,污氮氣去水冷塔閥門等等6、分子篩帶水水處理 4. 在啟動過程中,要經(jīng)常進行巡檢,能夠及時發(fā)現(xiàn)外面的異常情況,建議半小時或一小時一次5. 在主控室進行操作觀察各參數(shù)變化情況,遇見問題能及時處理6. 加強技術(shù)培訓(xùn),提高操作技能,增強對異常情況的應(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. 空分停車時要及時關(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管道10.

17、 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)計時盡量采用槽式布水器,并有足夠的分離空間,以增加空冷塔變負荷的能力.13. 空壓機進空冷塔的管道要有一定的落差,防止水倒灌進空氣壓縮機8，時間程控器失效 信號: 時間程序控制器報警 后果：吸附器不再進行切換，時間過長，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進入精餾塔， 處理：手動切換，如果預(yù)料處理時間常，就要停車處理。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10