分子筛吸附器培训课件分子筛吸附器培训课件新钢气体厂新钢气体厂唐唐 剑剑20102010年年1111月月 培训内容培训内容 •1、吸附原理及常用吸附剂•2、分子筛吸附器的结构•3、吸附器工作流程•4、分子筛吸附器操作运行管理•5、分子筛吸附器常见故障•6、分子筛吸附器事故案例分析 一、一、吸附原理及常用吸附剂•1 吸附原理•吸附作用又称吸着作用, 是两相交界面上物质分子浓度自动发生变化的自然现象研究表明, 吸附现象不仅发生在固—气交界面上, 在液—气界面、固—液界面上同样也会发生•吸附体系由吸附剂和吸附质组成, 我们将具有一定吸附能力的材料称为吸附剂, 将被吸附的物质称为吸附质在空分制氧设备的吸附器中, 常用吸附剂有硅胶、活性氧化铝、惰性氧化铝和分子筛 一、一、吸附原理及常用吸附剂•1 1.1.1 吸附作用的特点 吸附作用的特点 吸附剂与吸附质一旦接触便会自发的产生吸附现象, 这是吸附作用的一个重要特点 按照热力学定律, 在自然界中凡是能降低自身能量的作用都是可以自发进行的例如水从高处流向低处, 热从高温端传到低温端, 都是自动进行的, 因为其结果都使自身原先所具有的能量得到降低。
吸附剂表面吸附其它介质的分子, 这个过程的结果是降低了吸附剂自身原先所拥有的“表面自由能”, 所以吸附作用能自发进行在压缩空气干燥器中, 水蒸气被吸附的过程是不需外界提供任何能量的自发过程 一、一、吸附原理及常用吸附剂•1.2 物理吸附与化学吸附•按照吸附剂表面与吸附质分子间作用力的不同, 吸附可分为物理吸附及化学吸附两种对于物理吸附, 吸附剂和吸附质之间通过分子间力(也称“范得华”力) 相互吸引发生吸附现象在化学吸附中, 被吸附的分子与吸附剂表面的原子发生化学作用, 在吸附剂和吸附质之间会发生电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成等现象•在我们研究的压缩空气吸附干燥范围内发生的是物理吸附物理吸附有下列特点: 一、一、吸附原理及常用吸附剂•(1) 吸附作用力小, 被吸附的气体分子比较容易重返气相—即比较容易“脱附” (又称“解吸”) ;•(2) 一般说来, 物理吸附的过程是可逆的, 几乎不需要活化能(即使需要也很小) , 吸附和脱附的速度都很快, 即可认为, 吸附剂与吸附质一经接触, 立即发生吸附作用;•(3) 所有的吸附过程都是放热反应, 物理吸附放出的“吸附热”比化学吸附要少得多, 其热量接近吸附质液体状态下的汽化热或气体状态时的冷凝热;•(4) 物理吸附没有选择性, 即任何固体都可以吸附任何气体, 仅在于吸附量的不同而已(吸附量太小的吸附作用没有实际应用价值) ;•(5) 物理吸附与凝聚有关, 因此必然只有在低于被吸附物质的沸点时才能进行。
一、一、吸附原理及常用吸附剂•1.3 吸附量 吸附量•吸附量分静吸附量(平衡吸附量) 与动吸附量两种静吸附量是指当吸附剂与被吸附的气体(吸附质) 达到充分平衡后(即单位时间里吸附速度与脱附速度相等时) , 单位质量吸附剂所吸附气体的数量, 单位: mol/ g (或g/ g) •动吸附量是指当两元(两种气体组分) 或两元以上混合气体通过吸附剂床层时, 被吸附气体在吸附塔出口端达到脱除精度时, 塔内吸附剂吸附被吸附气体量的平均值•在吸附干燥器中, 压缩空气可视为干空气与水蒸气的两元混合物, 当干燥器出口端空气达到预定的“露点”值时, 所吸附的水蒸气量占塔内充填的吸附剂重量的百分比定义为吸附剂的动吸附量•动吸附量是吸附干燥器设计中重要的基本参数, 它直接关系到干燥器的几何体量和压缩空气成品气的露点 一、一、吸附原理及常用吸附剂•1.4吸附热吸附热•吸附剂和气体或液体混合物相接触时, 伴随吸附过程所产生的热效应称为“吸附热”, 它是表征吸附现象的特征参数之一对绝大多数吸附体系来说, 吸附过程是放热过程, 而脱附过程则是吸热过程吸附热可以比较准确地表示吸附剂的活性及吸附能力的强弱, 在吸附剂选择、吸附设备能量衡算及吸附过程的控制方面都很有帮助。
•物理吸附的吸附热一般接近其吸附质的液化热(此外还含有润湿热, 但量很小) 它首先由吸附质的性质决定, 其次受吸附剂的性状的影响 一、一、吸附原理及常用吸附剂•2、吸附剂：空分生产中常用吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、惰性氧化铝和分子筛•硅胶常用于空分流程中的液空吸附器和液氧吸附器中，在我厂1000、3350、3200制氧机流程中使用，而在4500、10000、16000制氧机流程中，因流程配置不同，现已不需要使用•现重点介绍活性氧化铝、惰性氧化铝和分子筛等常见吸附剂 一、一、吸附原理及常用吸附剂 13X-APG1/16条形分子筛 13X球形分子筛 是指钠X型晶体结构的钠型，能吸附临界直径10A的分子，化学式为Na2O＊＊Al2O3＊（＊（2.8±0.2））SiO2＊（＊（6-7））H2O主要用途 空分装置原料的净化； 凡可吸附于3A、4A、5A型分子筛上的分子，都能吸附13X型； 可吸附临界直径较大的分子，如某些芳烃和支链烃； 深度吸附H2O和CO2，以及部分碳氢化合物 主要产品技术指标见表一5A分子筛在此不作详细介绍 一、一、吸附原理及常用吸附剂13X分子筛主要产品技术指标见表一 指标项目 单位 产品规格型号及标准 球状(8×12目 4×8目) 条状(1/16"1/8") 直径(D) mm 1.6-2.5 3月5日 5月8日 1.6 3.2 粒度≥ % 98 98 98 92 92堆积密度≥ g/ml 67.00% 0.66 0.64 0.62 0.61磨耗率≤ %wt 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2抗压强度≥ N 40 80 100 30 70吸附CO2量≤ mg/g 180 180 180 180 180静态水吸附≥ mg/g 265 265 265 265 265包装含水量 ≤%wt 1 1 1 1 1 一、一、吸附原理及常用吸附剂吸附剂在不同温度下对水分的静吸附容量吸附剂在不同温度下对水分的静吸附容量(质量分数质量分数) 温度/ ℃ 25 50 75 100 125 150 250吸附剂13X型分子筛 22 % 21 % 18.5 % 15 % 9 % 6 % 3.5 %活性氧化铝 10 % 6 % 2.5 % 2 % < 1 % 0注: 以上为水蒸气分压力011kPa 的实验数据。
一、一、吸附原理及常用吸附剂常温下不同吸附剂的干燥效能常温下不同吸附剂的干燥效能吸附剂 干燥气体的露点/ ℃ 完全再生时 不完全再生时活性氧化铝 - 70 - 4013X型分子筛 - 90 - 60 一、一、吸附原理及常用吸附剂不同再生温度下的再生效果比较不同再生温度下的再生效果比较再生温度/ ℃ 200 170 150 120冷吹峰值温度/ ℃ 160 130 100 80二氧化碳和水分解吸情况 效果最佳 均能解吸 基本解吸 部分残留 1 %～2 % 一、一、吸附原理及常用吸附剂活性氧化铝是一种具有多孔性高分散度的固体物料，有很大的比表面积，既有良好的吸附性能，又有良好的耐压、耐磨损和耐热性能，具有抗压强度高、磨耗率低、不粉化、不爆裂等特点。
其抗冷、热的突变性也很强在空气饱和含水量高时有较好的吸水性，而且与分子筛等高度的床层下，阻力也更低分子式：AL2O3 活性氧化铝主要作用去除空气中的水分，并且强度大，不易破碎 活性氧化铝价格相对低一些，所以一般在处理空气温度较高的情况下（~15-20℃左右），其空气中饱和含水量较大时，在下层设置活性氧化铝，利用它对空气进行初步干燥，更经济，节能所以现在大中型空分中选择双层床吸附器较为普遍 一、一、吸附原理及常用吸附剂惰性氧化铝瓷球具有强度高、化学稳定性好和热稳定性好的特性，它耐高温、高压、不易被酸、碱腐蚀通常用于化工行业装置反应器内催化剂的支撑剂及覆盖剂在空分应用中，惰性氧化铝起着支撑吸附剂和对气流均匀分配的作用，其本身不具备吸附功能惰性氧化铝瓷球 二、分子筛吸附器的结构二、分子筛吸附器的结构立式双层径向流吸附器示意图 二、分子筛吸附器的结构二、分子筛吸附器的结构立式径向流吸附器：它的气流径向穿过吸附层，直立式放置比卧式吸附器，在较大型空分上节约用地但它多层吸附剂同心度要求高，制造成本高并且进入维修不便受运输的影响，直径也不能过大，所以吸附周期大多设置在~3小时，在相同的空分等级上，吸附剂的用量与卧式吸附器4 小时的工作时间的用量差不多。
二、分子筛吸附器的结构二、分子筛吸附器的结构立式轴向气流吸附器：气流均布较容易，但气流面积受圆筒直径的限制，只能用在 10000 空分设备下直径过大，运输上存在一定的困难 二、分子筛吸附器的结构二、分子筛吸附器的结构卧式双层床吸附 二、分子筛吸附器的结构二、分子筛吸附器的结构 卧式双层床吸附器在目前应用较普遍，但由于操作不当常引起冲床事故，造成两种吸附剂混床，吸附剂无法分离，造成空分设备停车这种故障给大中型设备带来很大的损失为此，杭氧股份公司开发出一种新型刚性结构分隔板，代替原来用单层丝网来隔离两种吸附剂的方案，有效地解决了可能发生的混床问题了解10000和16000分子筛结构（查找相关图纸） 二、分子筛吸附器的结构二、分子筛吸附器的结构 立式径向流吸附器，它的气流径向穿过吸附层，直立式放置比卧式吸附器，在较大型空分上节约用地但它多层吸附剂同心度要求高，制造成本高并且进入维修不便受运输的影响，直径也不能过大，所以吸附周期大多设置在~3小时，在相同的空分等级上，吸附剂的用量与卧式吸附器4 小时的工作时间的用量差不多2~3万空分设备两种结构的实际运行参数的比较:结构 处理空气 空气 工作 13x分子筛 氧化铝 污氮气 再生平均类型 量Nm3/h 温度℃ 周期(h) 用量（吨） 用（吨） 用量Nm3/h 电耗kW卧 式吸附器 147000 17 4 56 32 28000 575立式径向流吸附器 142000 10 2.5 43 21 27500 630卧 式吸附器 112000 17 4 41 31 21000 473立式径向流吸附器 113000 17 3 36 37 27500 526注：以上数据采集正在运行产品。
三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程2、仿真式分子筛阀门动作图 我们通过对分子筛吸附系统工作流程演示及仿我们通过对分子筛吸附系统工作流程演示及仿我们通过对分子筛吸附系统工作流程演示及仿我们通过对分子筛吸附系统工作流程演示及仿真式分子筛阀门动作图加深了解真式分子筛阀门动作图加深了解真式分子筛阀门动作图加深了解真式分子筛阀门动作图加深了解. .1、分子筛工作流程演示 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程•工艺原理：1、分子筛纯化系统一般由吸附器 、再生加热设备以及阀门、管路、仪电控等组成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去除分子筛纯化系统的吸附器一般采用两台吸附器切换使用待一台吸附饱和后，将另一台再生好的吸附器投入使用 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程•2、吸附饱和后的吸附剂就失去了继续吸附的能力，应当进行再生后才能使用再生过程是吸附的逆过程—解吸，即把所吸附的水分、二氧化碳、乙炔等一些碳氢化合物通过污氮气带走，然后再继续使用。
再生一般分四步进行：1. 降压；2. 加温；3. 吹冷； 4. 升压 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程3、再生降压过程即将吸附饱和的这台吸附器的内部压力降到再生气的压力加温过程一般采用低压高温、干燥的污氮气对吸附剂进行加温解吸，内部吸附的杂质被带走吹冷过程是用常温、干燥的污氮气对吸附剂进行吹冷，直到内部吸附剂的温度冷却下来升压是将另一台正在工作的吸附器中的空气置换入再生好的吸附器内，用以升高压力，升压后该台吸附器即可投入使用 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程4、吸附器内装入一定床层高度的吸附剂，在一定的压力和温度下进行吸附吸附剂有分子筛、活性氧化铝一般把仅使用分子筛吸附的叫单层床吸附器而把使用分子筛、氧化铝两种吸附剂的吸附器叫双层床吸附器 空分上的分子筛目前使用较多的是 13X -APG 型分子筛利用其颗粒内部多孔性，以及对极性分子具有较强的亲和力，有选择地吸附二氧化碳、水分、及一些碳氢化合物等杂质，使空气得到纯化 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程5、由于空气中的有害物质，如二氧化硫、氯化氢、氯和一氧化氮等，也会被分子筛吸附，在被吸附后又遇到水分的情况下，会与分子筛起反应，而使分子筛内部晶格遭到破坏，从而影响分子筛的使用寿命。
故大中型空分设备在分子筛纯化系统前设置空气预冷系统，对空气中的酸性组分、氨气等进行洗涤净化，并对空气进行降温，有利于提高分子筛的使用寿命和吸附容量 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程6、活性氧化铝具有抗压强度高、磨耗率低、不粉化、不爆裂等特点其抗冷、热的突变性也很强 在空气饱和含水量高时有较好的吸水性，而且与 分子筛等高度的床层下，阻力也更低活性氧化铝价格相对低一些，所以一般在处理空气温度较高的情况下（~15-20℃左右），其空气中饱和含水量较大时，在下层设置活性氧化铝，利用它对空气进行初步干燥，更经济，节能所以现在大中型空分中选择双层床吸附器较为普遍 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程7、电加热器内主要组件是电加热管形式有：直管式、U 形管、U 形管带翅片式，PTC 管等直管式电热元件检修方便在大功率的电加热器上应用较普遍由于电加热器的接线端子由于接线的需要，总暴露在大气中为防止潮气的进入，如有备用电加热器，必须时常切换使用，以免电加热管绝缘电阻下降而无法使用 三、分子筛吸附器的工作流程三、分子筛吸附器的工作流程电加热管电加热器接线端子分子筛电加热器 四、分子筛吸附器的操作运行管理 初次起动分子筛纯化系统的步骤及注意事项 1.1 初次起动分子筛纯化系统的步骤：（1）切换程序的运行（用手动）（2）检查、调节、确定各控制阀门阀位正常（3）断续开闭V1253检查空气中是否夹带有游离水，若有水应多吹除几次，直到无游离水为止，以后定期吹除游离水。
4）手动打开V1203（V1204），开V1253，缓慢打开V1231（V1232）后，缓慢关闭V1253，亦可保持V1253微开缓慢向分子筛吸附器充气至压力与预冷系统空冷塔出口空气压力平衡后，保持压力稳定手动打开V1201（V1202），关V1231（V1232）5）手动打开未工作的分子筛吸附器再生流路阀门V1205（V1206）、V1207（V1208）和V1221（V1222）、V1233（V1234）6）微开空气旁通污氮阀，严格控制其后压力小于0.08MPa，慢慢加大阀的开度使再生流量指示大于工艺再生流量7）导入再生气后向电加热器送电 （8）接通切换程序，通过设定V1209的开度曲线调整均压时间、通过V1225和V1226的开度调整泄压时间9）分子筛吸附器的起动（包括吸附和再生），至少正常运行一个周期后，才能向分馏塔送气 四、分子筛吸附器的操作运行管理•1.2 注意事项•（1）在向后面流路倒气时，要缓慢，并及时关空压机放空阀，保持压力稳定•（2）一定要导入再生气后才能向电加热器送电• 1.3 纯化系统的调整•（1）再生气量的调整：缓慢打开空气旁通污氮阀，逐渐加大再生气量，调整至设计流量值, 此时应注意再生流量计由于是初次使用，不应太教条地坚持以流量指示为准。
应参考电加热器后的温度指示电加热器试送电，注意观察温度上升情况，并调整气量•（2）转入冷吹的界限电加热器的出口设定值为175°C，分子筛再生温度最少160°C一般地，保证分子筛出口温度大于100°C，就可以转入冷吹在没有中间意外中断的前提下，加温过程约需84分钟，如果出口温度达不到，可适当延长时间175°C的温度考虑了系统管件的高温强度和耐高温的性能不应任意提高•（3）冷吹加热完成后，停止电加热器的工作，冷吹开始进行冷吹结束的标志为分子筛再生气出口温度与再生气进口温差 <5°C，或末期持续10分钟下降不到一度•（4）充泄压过程充压按预先设定的爬坡速度和保持时间，注意观察，以便调整这些参数使切换过程在规定时间内完成，并且对系统的冲击尽可能小泄压速度按照预先设定的时间，通过调整V1225，V1226的开度，控制时间在9分钟内完成，太快太慢都不好 四、分子筛吸附器的操作运行管理2. 正常运行中纯化系统的管理： 当空分装置正常运行时，切换程序步入自动此时操作人员应该注意: （1） 分子筛吸附器在运行时，要定期监视分子筛温度曲线和出口二氧化碳的含量，以判断吸附器的工作是否正（2） 要密切监视吸附器的切换程序、切换压差是否正常。
如遇故障，要及时处理 （3） 要密切注意冷冻机的运行是否正常如遇短期故障，造成空气出口温度升高时，应及时缩短吸附器的切换周期，并及时排除故障4） 空压机升压时，应缓慢进行，防止空气气速过大向低温系统充气，或系统增加负荷（启动膨胀机、开节流阀等）时，要缓慢进行，防止系统压力波动5） 空分设备停车时，应立即关闭吸附器后空气总阀和纯化系统各切换阀，以免再启动时气流速度过大而冲击分子筛床层 四、分子筛吸附器的操作运行管理•对分子筛吸附器的管理，一个重要的方面是对“切换控制系统”的管理每小时需对纯化器检查一次，看再生和冷却期间有否达到规定的温度，切换时间是否符合规定，如有异常，应进行调整吸附器使用二年后，要测定分子筛颗粒破碎情况必要时，要全部取出过筛，除去微粒，一定要仔细地吹刷过筛，以清除沉积在上面的微粒和粉末要按规定加添或更换分子筛，不得选用未经鉴定的分子筛，并且要确保吸附层达到规定厚度 四、分子筛吸附器的操作运行管理•电加热再生的安全操作管理 ：•（1） 注意吸附器再生过程中的加热和冷吹的温度曲线变化再生时尽量杜绝再生热源不足或气量不足等问题•（2） 注意吸附器再生时的压力变化压力升高说明吸附器阻力增大或吸附器的进出口阀没关严，应查明原因。
•（3） 注意加热时间的变化加热时间的延长应查明是热源问题还是吸附器的负荷增大的影响 •（4） 在使用电加热器时注意加热介质流量不能小于工艺流量要求，否则将会发生烧毁事故在冷吹时要注意检查是否已断开电源，防止烧坏电加热元件 四、分子筛吸附器的操作运行管理• 分子筛吸附器操作要点：分子筛吸附器操作要点：•(1) 冷却水温度应严格控制在冷却水温度应严格控制在≤10 ℃℃,从而保证进分子筛吸从而保证进分子筛吸附器的空气温度满足设计工况要求附器的空气温度满足设计工况要求,保证吸附效果保证吸附效果•(2) 净化后空气中的二氧化碳含量应低于净化后空气中的二氧化碳含量应低于1 ppm (自动自动分析仪分析仪) ,并保证仪器的完好并保证仪器的完好•(3) 随时监视分子筛吸附器各工作曲线随时监视分子筛吸附器各工作曲线,保证其平稳、规则保证其平稳、规则, 特别要注意再生曲线和加热温度的监视特别要注意再生曲线和加热温度的监视,以保证再生效果以保证再生效果•(4) 停车后再启动时停车后再启动时,空气进入分子筛吸附器的再生阀以及空气进入分子筛吸附器的再生阀以及空气进入冷箱阀门的开关调整均须缓慢进行空气进入冷箱阀门的开关调整均须缓慢进行,以防分子筛床以防分子筛床层受到冲击层受到冲击,造成分子筛破碎、失效。
造成分子筛破碎、失效•(5) 计划停车时最好安排在其中计划停车时最好安排在其中1组分子筛吸附器加热、冷组分子筛吸附器加热、冷吹完毕后进行吹完毕后进行,以保证任何时间都不影响分子筛的使用和再以保证任何时间都不影响分子筛的使用和再生 四、分子筛吸附器的操作运行管理• 分子筛吸附器稳定运行的条件：分子筛吸附器稳定运行的条件： (1) 优化操作,优化运行 优化系统操作,优化运行是分子筛纯化器长周期稳定运行的保证现在设备越来越先进,设备的运行愈趋稳定,自动化程度有了很大的提高,但国内有些阀门、设备的性能使系统的操作难以达到高度自动化因此,要提高操作水平,不仅发现问题要及时,判断要准确,处理问题也要有很强的快速反应能力 四、分子筛吸附器的操作运行管理• 分子筛吸附器稳定运行的条件：分子筛吸附器稳定运行的条件：•(2) 现在分子筛的切换不再使用手动操作,而采用程控器自动切换,但程控器时常出错,原因是有的程序运行不下去,有的是阀门不到位而重复加热某个分子筛等在检查程控器之前应先将自动切换到手动,这时就需要操作人员非常娴熟地操作,既要胆大又要细心,在切换时密切注意阀门操作后的反馈信号,做到及时调整。
四、分子筛吸附器的操作运行管理•(3) 密切注意分子筛吸附/再生情况 大型空分分子筛净化流程有其独特的优点,但在操作中必须密切注意吸附/再生情况,制定出一整套关于分子筛运行的措施在大修后开车前,对分子筛程序进行严格检查确认,保证空分装置长周期稳定运行当纯化器加热再生不彻底时,其工况的恶性循环会使热交换器下部出现阻力剧增,有时24 h会增加0. 12MPa,甚至更大这时空分设备无法正常生产,只有排除纯化器的故障及分馏塔重新加温后才能正常生产利用分子筛纯化器温度曲线状态及与之相关的其他设备的参数变化,灵活地判断事故发生的原因,并采取合理的方法给予解决,是保证系统安全、稳定、长周期运行的有效措施 四、分子筛吸附器的操作运行管理•(4) 严把设备检修质量关 重点注意预冷机组,若预冷机组经常出故障,空气预冷后温度升高,含水量增加,加重了分子筛去除水分的负担,导致分子筛吸附器带水,影响分子筛对二氧化碳的清除,使二氧化碳含量增加,加快主换热器阻力的形成,影响运行周期故预冷机组要及时维护,确保其良好运行 四、分子筛吸附器的操作运行管理•实践表明，由于操作上的失误而造成分子筛带水、分子筛及床层被损坏、电加热器被烧坏、进口温度高而使分子筛后二氧化碳含量超标等事件不胜枚举。
其造成的后果不可忽视不仅延误生产造成经济上的损失，更严重的可能会造成设备损坏及整个空分装置大加温故分子筛的安全操作管理知识是现场操作员工必备的知识结构 五、分子筛吸附器运行中常见故障•1、分子筛纯化系统带水事故分析：、分子筛纯化系统带水事故分析： 带水事故一，带水事故一，预冷系统`冷却泵、冷冻泵循环水量太大，造成空冷塔布水器处理水量超限，即布水器液面太高淹没气体通道，水以气液夹带进入分子筛吸附器特点：带水快，一般几分钟就有大量水带入，由于水量大使分子筛表面粉化，强度降低，分子筛微孔大量堵塞，吸附容量减小靠再生已无法使分子筛吸吸附效率达出厂标准须更换工作中的一罐分子筛 带水事故二，带水事故二，循环水加药不当造成低温结晶，结晶体堵塞布水器水通道 、空冷塔水冷塔填等，空冷塔冷却水流不下来，漫过空冷塔气体管道，水逐渐以气液夹带进入分子筛吸附器结果和带水事故一基本相同带水事故三，带水事故三，空冷塔下部液面计失灵（大部分出在液面计正压管堵塞），实际液面远高于DCS上显示液面，操作人员又没有及时发现，使液面漫过空冷塔气体管道，水逐渐以气液夹带进入分子筛吸附器结果和带水事故一基本相同 五、分子筛吸附器运行中常见故障•1、分子筛纯化系统带水事故分析：、分子筛纯化系统带水事故分析： •带水事故四带水事故四，预冷系统`冷却泵、冷冻泵启停频繁或冷却水、冷冻水调节幅度太大，使空冷塔内形成液悬。
水以气液夹带进入分子筛吸附器结果和带水事故一基本相近 带水事故五，带水事故五，空冷塔上部冷冻水水量过小，布水器水道通气使水雾化，水以雾状进入分子筛吸附器特点：带水速度较慢，发现时一般带水量不是太大，再生两三个周期，分子筛吸附剂还可以使用，但分子筛吸附剂寿命已降低 带水事故六，带水事故六，预冷系统冷水机组出现故障，冷冻水温度升高，使空冷塔出口空气温度升高，当温度大于15℃时，饱和空气含湿量大于分子筛吸附剂处理能力，水慢慢地在分子筛吸附器聚集结果和带水事故五基本相同 五、分子筛吸附器运行中常见故障•1、分子筛纯化系统带水事故分析：、分子筛纯化系统带水事故分析：带水事故七，空压机压力波动大且频繁造成空冷塔处理空气量带水事故七，空压机压力波动大且频繁造成空冷塔处理空气量忽的忽小，流速也忽大忽小，空冷塔内冷却水受到气流冲击，忽的忽小，流速也忽大忽小，空冷塔内冷却水受到气流冲击，将水带入分子筛吸附器内，结果和带水事故五基本相同将水带入分子筛吸附器内，结果和带水事故五基本相同带水事故八，水冷塔下部液面计失灵（大部分出在液面计正压带水事故八，水冷塔下部液面计失灵（大部分出在液面计正压管堵塞），实际液面远高于管堵塞），实际液面远高于DCSDCS上显示液面，操作人员又没有上显示液面，操作人员又没有及时发现，液面漫过污氮气进口管，水倒灌到正在再生的一及时发现，液面漫过污氮气进口管，水倒灌到正在再生的一罐分子筛吸附器里。
特点：带水速度较快，电加热器温度上罐分子筛吸附器里特点：带水速度较快，电加热器温度上不去，小于不去，小于110℃110℃严重时，需要更换再生的一罐分子筛，较严重时，需要更换再生的一罐分子筛，较轻时，先排管道中的水，再再生两三个周期，分子筛吸附剂轻时，先排管道中的水，再再生两三个周期，分子筛吸附剂还可以使用，但分子筛吸附剂寿命已降低还可以使用，但分子筛吸附剂寿命已降低 带水事故九，空压机停车后，忘关水冷塔补水阀，或空压机开带水事故九，空压机停车后，忘关水冷塔补水阀，或空压机开车前，没关水冷塔补水阀，水冷塔液面漫污氮气进口管，水车前，没关水冷塔补水阀，水冷塔液面漫污氮气进口管，水倒灌到须再生的一罐分子筛吸附器里结果与带水事故八基倒灌到须再生的一罐分子筛吸附器里结果与带水事故八基本相同 五、分子筛吸附器运行中常见故障•分子筛纯化系统分子筛纯化系统CO2超标事故分析：超标事故分析： CO2超标事故一，分子筛带水CO2超标 CO2超标事故二，恶劣环境造成CO2超标，厂区空气中含有大量的酸性气体，如：硫化氢、氧化硫、氧化氮等，或总循环水成酸性导致进分子筛纯化器的气体成酸性，在吸附过程中分子筛吸附剂与水和酸性气体发生反应，使分子筛吸附剂结构发生不可逆的改变，降低吸附容积，导致出分子筛气体CO2超标。
五、分子筛吸附器运行中常见故障•分子筛纯化系统分子筛纯化系统CO2超标事故分析：超标事故分析：•CO2CO2超标事故三，再生不彻底造成超标事故三，再生不彻底造成CO2CO2超标根据实践经验，超标根据实践经验，13X13X分子筛吸附剂再生时加热温度控制在分子筛吸附剂再生时加热温度控制在170℃170℃左右，出口左右，出口温度达到温度达到85℃85℃以上时停止加热，进入冷吹期，冷吹峰值根以上时停止加热，进入冷吹期，冷吹峰值根据分子筛吸附器结构的不同、分子筛吸附剂床层厚度的不据分子筛吸附器结构的不同、分子筛吸附剂床层厚度的不同，冷吹峰值也不相同，一般控制在同，冷吹峰值也不相同，一般控制在140℃140℃以上为最佳以上为最佳再生温度过低时，被吸组分不能完全解吸，即分子筛吸附再生温度过低时，被吸组分不能完全解吸，即分子筛吸附剂微孔内还残留一部分被吸附组分未被赶走，再进行吸附剂微孔内还残留一部分被吸附组分未被赶走，再进行吸附时，吸附容积就会降低，造成时，吸附容积就会降低，造成CO2CO2超标 五、分子筛吸附器运行中常见故障•分子筛纯化系统分子筛纯化系统CO2超标事故分析：超标事故分析：•CO2CO2超标事故四，由于操作人员失误，操作超标事故四，由于操作人员失误，操作时分子筛吸附剂床层受到气流冲击，床层时分子筛吸附剂床层受到气流冲击，床层表面凸凹不平，气体短路，吸附容积降低表面凸凹不平，气体短路，吸附容积降低造成造成CO2CO2超标。
超标 CO2CO2超标事故五，分子筛使用时间过长，部超标事故五，分子筛使用时间过长，部分分子筛吸附剂粉化，床层降低，或分子分分子筛吸附剂粉化，床层降低，或分子筛吸附器床层破勋，分子筛吸附剂泄漏，筛吸附器床层破勋，分子筛吸附剂泄漏，使吸附容积降低造成使吸附容积降低造成CO2CO2超标 六、分子筛吸附器事故案例分析 操作不当使分子筛纯化系统发生故障操作不当使分子筛纯化系统发生故障1、2005 年冬季, 按照酒钢计划, 1 # 21000m3/ h空分设备配合生产主线进行停机检修空分设备停机后, 进行疏通氧压机冷却器的工作其间, 发现空压机放空阀法兰处大量渗水技术人员当时就意识到可能是空冷塔返水后来经过仔细检查, 发现常温水泵的进出口阀门没有关严, 系统冷却水通过水泵进入空冷塔, 水位逐渐上升, 进入空气管道后经放空阀法兰处渗出随后立即打开分子筛吸附器进口处排水阀V1262 进行检查, 没有水流出证明水没有进入分子筛纯化系统如果有水进入分子筛纯化系统, 则必须进行处理后才能继续工作后来在空分设备正常运行时, 两个分子筛吸附器的冷吹峰值分别为115 ℃和118 ℃, 说明分子筛纯化系统运行正常。
六、分子筛吸附器事故案例分析•2、酒钢空分设备曾发生过因操作不当导致水分进入分子筛纯化系统的故障36000m3/ h 空分设备临时停车, 操作工关闭空冷塔进出口阀门后发现排水阀V1262 处流出大量水检查发现, 由于空冷塔回水阀V1164 没有完全关闭, 加之止回阀V1165 存在故障, 导致有压回水经回水管道进入空冷塔, 最后水位上升, 导致水进入分子筛纯化系统在开车过程中, 用两个运行周期的时间将分子筛彻底加温, 使其冷吹峰值达到85 ℃以上后, 才投用分子筛纯化系统 六、分子筛吸附器事故案例分析•3、2006 年7 月13 日, 1 # 21000m3/ h 空分设备1#分子筛吸附器进入加热阶段, 2# 电加热器正常启动,温度上升至170 ℃, 而3 # 电加热器由于故障未启动(1 # 电加热器备用) , 也无任何报警, 操作工也未能及时发现, 致使1 # 分子筛吸附器内分子筛再生不彻底, 冷吹峰值未达标故障发生后, 迅速采取相应措施: •①缩短2 # 分子筛吸附器内分子筛的加热及冷吹时间, 减少1 # 分子筛吸附器的运行时间; •②提高电加热器出口温度, 将原设计出口温度170 ℃提高到190 ℃, 使2 # 分子筛吸附器内分子筛能够快速再生, 尽早投入使用, 缩短1# 分子筛吸附器的运行时间; •③启动冷冻机, 降低空气出空冷塔温度, 减少空气饱和水含量。
在操作过程中, 严密监视分子筛吸附器进出口温差, 通过温差判断分子筛纯化系统工作情况通过采取以上措施, 1# 分子筛吸附器使用一周期后, 冷吹峰值达到130 ℃, 出分子筛吸附器空气中二氧化碳含量为0.44 ppm , 没有增加,分子筛纯化系统压差无变化 六、分子筛吸附器事故案例分析•2007 年6 月25 日, 当班操作工发现2 # 分子筛吸附器无冷吹峰值, 立即联系自动化技术人员对相关系统进行检查经过检查, 确认温度等显示正常对V1212 阀也进行了检查, 发现本应处于打开状态的V1212 阀此时却关闭按照正常运行程序, 分子筛纯化系统各控制时序运行切换有两个条件: ①设定时间到位; ②阀门动作到位只有以上两个条件同时满足, 程序才能继续运行切换到下一个过程, 否则程序将自动暂停并开始报警从现场情况分析, 程序一直能自动运行由此判断, 在分子筛纯化系统控制时序到达加热状态时, V1212 阀正常打开, 程序继续运行但在后来的过程中,V1212 阀的控制系统出现故障, 导致阀门关闭, 致使2 # 分子筛吸附器内分子筛未能正常活化再生随即要求自动化技术人员立即对V1212 阀控制系统进行处理; 并且安排空分设备临时停车, 对分子筛进行活化后再投入使用。
六、分子筛吸附器事故案例分析• 空冷塔就地液位计冬天冻堵导致分子筛空冷塔就地液位计冬天冻堵导致分子筛吸附器进水吸附器进水•这种故障往往发生在空分设备试车过程中冬季试车时, 中国西北地区的室外温度一般在- 20 ℃左右, 凌晨最低气温可达到- 30 ℃左右, 这对空分设备空气预冷系统以及室外仪控设备的运行是严峻考验按照设计惯例, 为适应北方的气候条件, 一般将空气预冷系统的空冷塔、水冷塔和水泵等放置在室内, 并采取保温措施 六、分子筛吸附器事故案例分析•1、某公司在冬季进行空分设备试车时, 由于没有考虑到外界环境低温对设备运行的不利影响, 对可能导致的后果考虑不足, 采取的保温措施不得当,致使空冷塔就地液位计冻堵, 同时造成中控室DCS 控制系统无法正常显示空冷塔液位试车人员对由此可能造成故障的严重性估计不足, 未采取有效防范措施, 致使空冷塔液位无法正常控制, 液位上升到空气入口处, 汽液互相掺混, 空冷塔顶部汽液分离器无法将全部液体分离, 致使空气夹带大量水气进入分子筛纯化系统, 发生分子筛吸附器进水故障故障发生后, 先恢复被冻堵的液位计以及取样管, 并逐一检查了其他水系统测量以及控制系统一次取样点, 采取了保温措施, 然后对分子筛纯化系统进行了加温处理。
之后空分设备恢复正常运行 六、分子筛吸附器事故案例分析• 空气压力波动造成分子筛纯化系统进水空气压力波动造成分子筛纯化系统进水•某公司在空分设备吹扫和试车过程中, 发生了两起分子筛纯化系统进水故障, 在分子筛纯化系统空气进口的疏水阀处有大量水喷出经过分析, 发现是由于空分系统操作压力变化的幅度过大, 在设备冷却过程中气流分配不合理, 对管道吹除阀操作过快、过急, 使空气预冷系统压力大幅度波动, 空气流夹带大量水流向分子筛纯化系统加之在吹扫作业中不断调整分子筛纯化系统的出口阀开度, 导致空压机后和空气预冷系统压力变化幅度大, 而且未及时监视和控制空气预冷系统空气压力, 使冷却水窜入分子筛纯化系统同时, 试车过程中空气预冷系统停车联锁未投入运行, 空分设备不能在出现异常情况时自动联锁停车也是故障发生的原因之一故障发生后, 将电加热器出口温度设定值由180 ℃提高到220 ℃, 并延长分子筛吸附器的加温•和冷吹时间调整后空分设备恢复正常运行 六、分子筛吸附器事故案例分析• 分子筛床层不平整导致冷吹温度峰值不正常分子筛床层不平整导致冷吹温度峰值不正常 在浏览分子筛吸附器温度曲线的趋势图时, 发现正常的冷吹温度峰值在100 ℃左右, 而近期冷吹温度峰值出现了两个, 分别为73 ℃和75 ℃。
也就是说, 在冷吹曲线上出现了两个峰值, 但都很低另外, 冷吹温度曲线的形状也有些“发胖” 六、分子筛吸附器事故案例分析• 冷却水系统药剂投加失误造成分子筛纯化系统进水 冷却水系统药剂投加失误造成分子筛纯化系统进水•2006 年2 月, 某公司因为冷却水系统加药时没有按照规程执行, 导致空分设备停车事故, 氧气供应中断121 小时22 分钟, 影响了公司正常的生产组织和主要产品产量完成计划, 致使2 月全公司铁、钢、材产量全面欠产, 经济损失十分严重故障发生当天, 操作人员向循环水水池投加杀菌灭藻剂但没有按规定向上级汇报, 也没有通知空分设备主控室更为严重的是, 规程规定1# 、2 # 、3 # 吸水井一共投加10 桶药剂, 但操作人员没按程序先加入消泡剂, 而且错误地理解为每个吸水井投加10 桶, 于是将28 桶杀菌灭藻剂一次全部加入循环水1 # 、2 # 吸水井其后空分设备主控室发现分子筛吸附器压差上升并报警, 氧压机、氮压机联锁停车空分设备停车后, 由于制氧岗位人员还不知道冷却水系统发生了严重的违章操作, 只是对主体设备进行了检查在没有将停机原因彻底查清的情况下, 就将空压机升压并送气。
之后计算机再次报警, 分子筛吸附器压差变大再次查找原因, 才发现是循环水水质恶化导致分子筛吸附器进水所致 六、分子筛吸附器事故案例分析•分子筛气动蝶阀动作迟滞原因分析分子筛气动蝶阀动作迟滞原因分析• 纯化系统是保障空分装置安全运行的关键设备，纯化系统是保障空分装置安全运行的关键设备，DCS输出的控制信输出的控制信号直接控制五通电磁阀，通过电磁阀的带电和失电来控制进入切换阀号直接控制五通电磁阀，通过电磁阀的带电和失电来控制进入切换阀的仪表空气，从而控制切换阀的开和关纯化系统阀门由双控（两位的仪表空气，从而控制切换阀的开和关纯化系统阀门由双控（两位五通）电磁阀控制，其中每个阀门均有开关状态回讯，如果阀门开动五通）电磁阀控制，其中每个阀门均有开关状态回讯，如果阀门开动作已到位，作已到位，DCS系统显示器上阀门及电磁阀变红；如果阀门及电磁阀系统显示器上阀门及电磁阀变红；如果阀门及电磁阀关动作到位，阀门的颜色将变绿；如果阀门卡死在中间状态或仍在切关动作到位，阀门的颜色将变绿；如果阀门卡死在中间状态或仍在切换过程中，阀门和电磁阀的颜色不一致使所有阀门保持在该操作状换过程中，阀门和电磁阀的颜色不一致。
使所有阀门保持在该操作状态不变化暂停自动控制程序态不变化暂停自动控制程序 六、分子筛吸附器事故案例分析•分子筛气动蝶阀的工作原理• 蝶阀是用随阀杆转动的圆形蝶板作启闭件，以实现启闭动作的阀门，其主要供截断阀使用，亦可设计成具有调节或截断兼调节的功能气动蝶阀是一种用气动执行器来执行的关断阀，是蝶阀类中的一种气动蝶阀在阀轴的头部安装有气动执行器，通过气压的驱动来执行关断或打开气动执行器的工作源行程为0°~90°的位置，角度的调节在90°±4°的范围，另外气动执行器还可配其它附件，如电磁阀、限位开关等当气动执行装置与电路和系统气接通后，空气经过电磁阀，通过A或B管，进入A气缸（B气缸）推动活塞向一端运行，通过曲轴连杆，带动旋转轴和蝶轴转过90°，动作到位阀杆触动两个限位开关，提供开关状态回讯 六、分子筛吸附器事故案例分析•故障原因分析：•1.阀板两侧压差大，在阀板开启和关闭过程中受到很大的气压，把阀压侧的阀体密封面，加大了导轮、导轮轴、导轮轨道的受力，加快了导轮轮辋和导轮轨道及有接触部位的磨损在这样长期频繁的阀门开关下，导轮轮辋和导轮轨道很快磨损变薄，致使阀芯位置朝侧方向偏移一定位置，偏移增大到一定程度，就会使阀板碰到阀体密封圈。
在阀门关闭过程中压差大使阀芯被气流压向侧密封面而顶到密封圈，导致密封圈磨损 六、分子筛吸附器事故案例分析•故障原因分析：•2.阀门工作时处于开启位置，阀芯在气流冲刷下不停地摇摆振动特别在阀门的开关过程中，阀芯闸板对气流产生截流，闸板受到气流的冲击和压力作用，这些作用力都直接通过导轮轴与导轮作用在导轮轨道上导轮轴受力复杂，既有两端直接的冲击力又有扭力矩和转动力矩，通过导轮轴作用在导轮轴孔内，质地疏松的材料的导轮轴孔内壁受力较大，导轮轴孔磨损扩大在导轮内套里有一些垃圾和锈蚀物，其中一些杂质进入导轮及导轮轴之间间隙中使导轮卡涩，导轮转动时带动导轮轴一起转动，这样会加剧导轮轴孔的磨损而使之扩大 六、分子筛吸附器事故案例分析•故障原因分析： •3.温度的循环变化会使阀座和导向套松动，在高温、高压及热循环工况下，密封材料发生蠕变而产生渗漏，不同零部件的热膨胀对阀内件动作的影响当高温介质流过阀门时，由于阀体的线膨胀系数往往小于阀座的线膨胀系数，所以阀体限制了阀座的径向膨胀，阀座只能向内径膨胀，使得在高温下，阀芯与阀座的工作间隙小于常温下标准阀门设计的间隙，造成阀内件卡死阀芯与导向套也会产生同样的现象 六、分子筛吸附器事故案例分析•故障原因分析： •4.气流冲击振动也会造成零件承受冲击表面、配合表面的破坏，有时也会引起塑变。
塑变是指一种金属表面被其它材料擦伤，粘结在一起或表面滚成球形它和温度、材料、表面光洁度、硬度、载荷有关，会受流体的影响，高温使金属软化，增加其塑变趋势塑变会引起：卡住阀门；损坏密封面；增加摩擦力引起阀芯定位不准 谢谢大家!2010年11月 。