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41、DCS界面測(cè)量點(diǎn)簡(jiǎn)介52、設(shè)備介紹差壓變送器7閥門8氣動(dòng)開(kāi)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(guò)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?lè)较蛐D(zhuǎn)90度。可以從兩端調(diào)整微量角度，松動(dòng)螺母（E）用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓（F）調(diào)整所需角度，鎖緊螺

2、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(guò)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?lè)较蛐D(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?lè)较蛐D(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)濕度 100% CO2含量 400ppm 2.1.2 再生用污氮?dú)?

3、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(guò)系統(tǒng)之阻力0.008MPa 污氮?dú)馔ㄟ^(guò)系統(tǒng)之阻力0.012MPa4、工藝流程185、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)壓力 設(shè)計(jì) 50010KPa S:10 關(guān)V1205/V1206 ,開(kāi)VI2II/I

4、212；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

5、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EH1201/1202/120319 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)222.1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262.3、雜質(zhì)穿過(guò)分子篩床的順序272.4、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

6、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294、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、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、

7、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(kāi)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(wú)可供再生用的氮?dú)猓捎貌糠忠驯粌艋目諝庠偕?。部分空氣?jīng)V1250閥減壓到0.02MPa作再生氣體用。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

8、于裝入的分子篩剛開(kāi)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(zhǎng)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(kāi)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(kāi)啟各空氣切換管路，（注意：已通過(guò)V1215或V1516漸開(kāi)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）接通程序控制器。 （4）接通切換閥，并檢查切換程序。 （5）按儀控說(shuō)明書和儀表制造廠說(shuō)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(wú)誤后，看其是

9、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(kāi)空氣進(jìn)冷箱閥門。分子篩系統(tǒng)開(kāi)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(guò)快或者壓力來(lái)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(wú)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)。 5.3.3嚴(yán)禁無(wú)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(kāi)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

10、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(lái)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(guò)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(guò)、處理意見(jiàn)通報(bào)如下：事故經(jīng)過(guò)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(kāi)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

11、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(shì)，馬上通知現(xiàn)場(chǎng)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(kāi)始后一直保持半開(kāi)，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(chǎng)的作業(yè)長(zhǎng)等人，一面全開(kāi)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，發(fā)現(xiàn)無(wú)水。DCS顯示空冷塔阻力重新趨于平穩(wěn)。作業(yè)長(zhǎng)于9：39開(kāi)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

12、明顯，9：50開(kāi)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(kāi)始預(yù)冷、開(kāi)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19020

13、0，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(kāi)蒸汽加熱器、多開(kāi)一臺(tái)電爐等辦法來(lái)提高溫度。這次在活化2號(hào)分子篩的過(guò)程中，從第三個(gè)周期開(kāi)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）加溫氣進(jìn)口溫度165，出口溫度最低值18；說(shuō)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(shuō)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1

14、80，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(kāi)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(kāi)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

15、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(kāi)分子篩進(jìn)行檢查,如果白色失效的顆粒過(guò)多,或者分子篩被浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng),及粉碎顆粒過(guò)多,則應(yīng)考慮更換新分子篩2,如過(guò)沒(méi)有過(guò)分粉碎則可以進(jìn)行干燥再生,一般經(jīng)過(guò)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(wèn)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(guò)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(guò)大,其中

16、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(kāi)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(guò)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,遇見(jiàn)問(wèn)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(lái)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

17、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(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng),以便在主控室能及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)長(zhǎng)，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。569、空氣入吸附器溫度過(guò)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5710、