空分装置分子筛系统讲义

1、分子筛系统讲义分子筛系统讲义 -运行技术员培训 2 讲义内容 1、分子筛净化系统结构和组成 2、分子筛吸附原理和再生原理 3、分子筛净化系统的操作 4、分子筛系常出现的事故与预防处理 3 一、分子筛净化系统在空分中的作用 净化空气 4 1、DCS界面测量点简介 5 2、设备介绍 差压变送器 7 阀门 8 气动开关碟阀原理 工作原理 双作用式 压缩空气从气口（B）进入气缸两活塞（C）之间中腔时， 使两活塞分离向气缸两端方向移动，两端空气腔的空气通 过气口（A）排出，同时使两活塞（C）的齿条同步带动 输出轴（D）（齿轮）逆时针方向旋转90度。可以从两端 调整微量角度，松动螺母（E）用内六角扳手拧动

2、调节螺 栓（F）调整所需角度，锁紧螺母（E）。反之压缩空气则 从气口（A）进入气缸两端气腔时，使两活塞向气缸中间 方向移动，中间气腔的空气通过气口（B）排出，同时使 两活塞（C）的齿条同步带动输出轴（D）（齿轮）顺时 针方向旋转90度。排出，同时使两活塞（C）的齿条同步 带动输出轴（D）（齿轮）顺时针方向旋转90度。 放空消声器 10 放空消声器 2.1、电加热器 12 电加热器电热管 电加热管 1、直型电加热管 2、U型电加热管 2.2、分子筛双层床结构图 3、模块按钮功能介绍 16 原始数据 2.1.1空气 气量 106200Nm3/h 压力 0.6052MPa(A) 进口温度 17 相对

3、湿度 100% CO2含量 400ppm 2.1.2 再生用污氮气 再生气量 21000Nm3/h 进口温度 21.5 进口压力 12.75kpa（G） 空气通过系统之阻力0.008MPa 污氮气通过系统之阻力0.012MPa 4、工艺流程 18 5、仪表联锁 流量 FICS1201 污氮入MS前流量指示控制联锁 设计 22770 SL 1600停EH加热 ； ESC1201 时间程序控制器 ； 压力 PDIS1201: MS1201、MS1202后差压 设计 5008KPa S：8KPa关V1207 ； PIS1201 、PIS1203压力指示联锁：排气卸压末 MS1201 /MS1202内

4、压力 设计 50010KPa S:10 关 V1205/V1206 ,开VI2II/I212； PDIAS1205分子筛纯化器前后差压 ：设计 8KPa A：10 S:15空压机卸载； PI1206：污氮气进再生系统压力指示 10KPa； PI1207：减压空气进再生系统压力指示20KPa； 温度 TIS1201 ：MS1201空气进口（污氮出口）温度指示 联锁0120OC，吹冷时出口峰值80OC ，吹冷末期 S： 40OC 继续吹冷 TI1201 MS1201空气出口，污氮进口温度指示 21.5170OC TIS1203 ：MS1202空气进口（污氮出口）温度指示联锁 0120OC，吹冷时出

5、口峰值85OC ，吹冷末期 S：40OC 继续吹冷 TI1204 MS1202空气出口，污氮进口温度指示 21.5170OC TIAS12111213 污氮出EH12011203温度指示报警 联锁 170OC A：190OC S：200OC停 EH1201/1202/1203 19 1、吸附净化器结构 2、分子筛 3、活性 氧铝 4、吸附 5、吸附进程 二、分子筛床吸附原理 20 1、分子筛吸附床结构 2、分子筛 1、分子筛成分 2、分子筛种类 3、分子筛结构 22 2.1分子筛特性 气相吸附示意图 2.2、分子筛选择性 1、分子筛吸附的选择性 2、分子筛对H2O，C2H2，CO2的亲和力大小

6、 26 2.3、杂质穿过分子筛床的顺序 27 2.4、影响分子筛吸附力的因素 1、温度 2、压力 3、活性氧化铝 吸水性：对空气含水量大的吸附容量大，但随空气水含量 的减少，吸附容量下降. 解析温度低，有利于节能。 能吸附酸性气体，保护分子筛 29 4、双层吸附床 4.1、固定床吸附容量 1、净吸附容量 2、动吸附容量 4.2、为什么使用双层床 1、分子筛的特点 2、活性氧化铝的吸附特点 4.4 吸附时温度的变化 4.3、固定床吸附能力 1、压缩空气的流速 2、分子筛再生完全程度 3、空气的温度 4、空气中被吸物的浓度 4.3.1吸附转效曲线 4.3.2、 吸附与温度关系 三 、解析再生 1、

7、卸压 : （8分) 2、加热: （95分) 3、冷吹: （115分） 4、均压： （20分） 5、并联： （2分 吸附与再生循环 四、解析 1、 温度线 2、解析原理 3、解析温度 电加热器 污氮再生气 电加热器出口温度 冷吹峰值 再生 1、降压 2、加热 3、冷吹 4、升压 42 再生时间分配 分子筛的活化 工作时的吸附器，空气入口温度为17,由于吸附器热容和 吸附热的关系，刚开始投入工作之瞬时，出口温度比入口温 度高约20。工作一段时间后，出口温度逐渐平稳，其温升 约为7左右。 装置起动时，尚无可供再生用的氮气，可用部分已被净化 的空气再生。部分空气经V1250阀减压到0.02MPa作再生

8、气 体用。待有污氮气时，再将时间程序控制器调整至正常切换 程序后投入吸附器的再生。其间管路上设有一安全阀V1230， 如果减压后空气压力0.12MPa,安全阀起跳排压。 由于装入的分子筛刚开始使用，故应较彻底地进行活化。 此时活化温度应尽量高些，活化时间也应长些，一般不少于 正常工作时间的三倍。但污氮气气量比正常加温气量可适当 减少 五、分子筛开车 5.1起动准备 检查系统所处的步进状态，各阀门处于正确位置 备用仪表气系统正常供气 5.2 起动切换系统 （1）开启各空气切换管路，（注意：已通过V1215或 V1516渐开使其中一台吸附器压力达到正常。） （2）将备用仪表空气接通。 （3）接通程

9、序控制器。 （4）接通切换阀，并检查切换程序。 （5）按仪控说明书和仪表制造厂说明，分步投入各类仪表。 5.2.2起动电加热器 电加热器起动时，应按电控要求，检查各接线无误后，看 其是否通电，应先送气体，而后通电，使其投入工作。 5.2.3使入吸附器前的空气压力和温度逐步达到设计要求 空气的压力和温度达不到设计要求，虽可将空气送入吸附 器，但不得打开空气进冷箱阀门。 分子筛系统开车安全事项 安全事项 5.3安全注意事项 5.3.1防止空压机加压过快或者压力来回波动，切实保护分 子筛床层免受冲击，以免破坏床层和内部结构，造成设备 无法运行的事故。 5.3.2防止空气带大量的游离水进入分子筛系统。

10、 5.3.3严禁无气通电。 六、事故案例分析及处理 典型故障 6.1 阀门故障（堵塞，泄漏等） ； 6.2 升压和降压期间，由于压力调节开关动作失常导致循 环中止 ； 6.3 加热与冷却超时（再生气量不足） ； 6.4 再生温度太低（再生气量太大，加热器功率不够） ； 6.5 两台吸附器的压降不等（分子筛破碎程度不一，分子 筛加装量不一样），切换行期间引起进冷箱空气冷箱的压 力波动，给装置调节带来困难 ； 6.6 吸附剂破损现象，即由于受气流冲击使吸附剂颗粒破 碎，形成粉尘（降压，升压速度过快）。 2、事故案例 出口C02超标 我公司分子筛带水的处理 2006年7月27日，公司某厂 工厂发生一

11、起因水处理操作不当、造成分子筛局部带水的严重事 故，现将事故经过、处理意见通报如下： 事故经过 2006年7月25日，上海皓天水处理公司根据预先确定好的方案开始对龙门工厂循环水系统实施 在线污泥剥离清洗作业。 7月27日上午9：33，工艺主管在中控室检查时发现空冷塔液位出现上涨趋势，马上通知现场 的到分子筛之前的疏水阀处查看是否有水（疏水阀的旁通阀在清洗作业开始后一直保持半开， 便于监视），结果发现确有少量游离水吹出。进一步查看到空冷塔阻力情况有上涨，判断已形 成气液夹带。迅即将情况汇报给郭经理。 急速赶到现场的作业长等人，一面全开排水阀加大排水；一面检查2号分子筛下部空气管的小 阀出水量情况

12、，发现无水。DCS显示空冷塔阻力重新趋于平稳。 作业长于9：39开始逐渐减小空气量的操作，以求稳定空冷塔工况。液位平稳几分钟后，突然 再次波动，到9：40时又出现上涨。接着，分子筛后CO2含量和增压空气含水量相继出现上涨， 减量效果已不明显，9：50开始卸载空压机、停膨胀机，关闭V111114阀的操作。 之后停后续系统，活化2号分子筛，吹扫增压空气通道，皓天公司人员对循环水池消泡、置换。 27日9：55，开始预冷、开启液氧、液氮泵送气，持续到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储量有限（7月24日龙钢检修已消耗81.6立方米）， 造成中断

13、供氧9.6 h，中断供氮6.5 h。7月28日14：35，氧透复机送氧。 2号分子筛活化恢复的情况 分子筛进水以后的活化，关键是要设法提高再生温度。平常加温气进口温度保证 160即可保证完全解析，在这样的特殊情况下若再生气进口温度能达到190200， 那么解吸将能达到最佳效果，冷吹峰值可达到150以上。有条件的话，可考虑增开蒸 汽加热器、多开一台电炉等办法来提高温度。 这次在活化2号分子筛的过程中，从第三个周期开始前将调功柜温度设定值提高到了 190，加温气进口温度保持180以上，效果显著增强，冷吹峰值变化明显，详情如 下： 第一个周期冷吹峰值有37（调功柜温度设定为175，平时为173）加温

14、气进 口温度165，出口温度最低值18；说明解析很不理想。 第二个周期，将调功柜温度设定到180，加温气进口温度上升到170，气体出 口最低值3，说明解析量增多了，但不完全，最后冷吹峰值是37。 到第三个周期，将调功柜温度设定到190， 加温气进口温度达到了180，加 温气出口最低值2。这时，我们考虑解析条件已能基本保证，于加温阶段结束后，开 始向系统导气。本周期冷吹峰值达到48。 第四个周期，冷吹峰值达到61。 在后续的几个周期，冷吹峰值逐渐递增，分别达到93、112、127、133；2 号分子筛的工作时间在7月30日中班达到了3.5h（空气量90000 m3/h），其吸附能力 在逐渐恢复之

15、中。 4、分子筛带水判断 带水情况判断 1,空冷塔出水温度变化 2.分子筛CO2迅速超标 3,分子筛阻力增大,分子筛前后压差增大 4,换热器阻力增大,表现为下塔压力下降,空压机压力不变, 在这个时候操作工会误以为空压机跟不上而去采取开大进 口导叶等措施 5,纯化系统放空消音器有水滴喷出,下部排放阀有大量水或 下塔排放阀有水喷出 5、预防分子筛带水的处理 1打开分子筛进行检查,如果白色失效的颗粒过多,或者分子 筛被浸泡时间过长,及粉碎颗粒过多,则应考虑更换新分子 筛 2,如过没有过分粉碎则可以进行干燥再生,一般经过几个周 期能恢复到正常情况.活化时要注意先用大气流冷吹,或者 首先用低温度干燥,把

16、水吹干净时再活化 为防止分子筛进水事故的发生,在生产中应该做到: 1.空分启动后,要尽早的把各种保护性连锁投入使用,以 便能够及时的发现问题 2.进空冷塔的水量要严格控制在设计范围之内,不要随 意加大进水量,防止因为空冷塔变负荷能力不足带水 3.在启动过程中,进塔空气量的控制要缓慢进行,防止压 力波动过大,其中比较重要的阀门有V1215,V110,V1,V2,控 制出上塔压力的阀门也要缓慢开关,主要有氮气去水冷塔, 污氮气去水冷塔阀门等等 6、分子筛带水水处理 4. 在启动过程中,要经常进行巡检,能够及时发现外面 的异常情况,建议半小时或一小时一次 5. 在主控室进行操作观察各参数变化情况,遇

17、见问题能 及时处理 6. 加强技术培训,提高操作技能,增强对异常情况的应 变能力 7. 循环水的处理要由专业厂家来进行,要避免水中出现 大量泡沫及其他杂质,造成空冷塔的堵塞 8. 循环水的压力要尽量保持稳定,如需切换循环水泵或 者要及时通知空分操作人员注意监控 7、分子筛带水处理 9. 空分停车时要及时关闭空气冷却塔水排放阀门,防止 因止回阀质量不好,使回水管路倒灌空气空冷塔及空压机管 道 10. 如果有条件,可以考虑增加一套现场监视系统,以便在 主控室能及时发现现场异常情况 11. 要考虑在分子筛下部管道的最低处增设排放阀门,能 够经常排放分子筛析出的水 12. 空冷塔设计时尽量采用槽式布水器,并有足够的分离 空间,以增加空冷塔变负荷的能力. 13. 空压机进空冷塔的管道要有一定的落差,防止水倒灌进 空气压缩机 8，时间程控器失效 信号: 时间程序控制器报警 后果：吸附器不再进行切换，时间过长，先是CO2 ，后 是H2O逸出，导致冷箱内主冷器通道堵塞，阻力增大， CO2进入精馏塔， 处理：手动切换，如果预料处理时间常，就要停车处理。 56 9、空气入吸附器温度过高 后果：分子筛吸附容量下降，CO2/H2O有可能进入主冷。 处理：排除预冷故障，降低如分子筛吸附系统温度 57 10、分子