6000 m3/h空分設備分子篩吸附器泄漏分析及處理①

張祖剛，李 波，李 春

(川煤集團攀煤聯合焦化有限責任公司，四川攀枝花 617016）

6000 m3/h空分設備分子篩吸附器泄漏分析及處理①

張祖剛，李 波，李 春

(川煤集團攀煤聯合焦化有限責任公司，四川攀枝花 617016）

6000 m3/h空分設備分子篩吸附器泄漏，導致水分和二氧化碳進入主換熱器，并堵塞主換熱器通道。分析事故原因，提出了有效的解決方案，使空分設備運行的安全性和穩定性得到提高。

空分設備;分子篩吸附器;主換熱器;堵塞

攀煤聯合焦化有限責任公司 (以下簡稱:攀煤焦化）甲醇車間6000 m3/h空分設備，由開封空分集團有限公司 (以下簡稱:開空）設計制造型號為KDONAr-6000/2000/180，全低壓分子篩、增壓透平膨脹機、全精餾制氬空氣分離外壓縮流程，2011年9月建成投產。

1 故障現象

2011年9月8日，空分系統經過單機試車、加溫吹掃、裸冷等工序后，一次性開車成功后，純化后空氣中CO2含量一直處于超標狀態，而純化后空氣露點－70℃以上，認為是CO2分析儀表顯示不準，沒有引起重視。但隨著運行時間的延長，主換熱器的阻力逐漸增大，使進塔空氣量逐漸減小。為了保證氧氮產品純度和產量，不斷提高空壓機出口壓力，導致空壓機組負荷增大，能耗增加。10月上旬后，當純化系統分子篩程序切換時，空壓機出口壓力波動，機組十分難控制，出現喘振現象，同時上下塔壓力波動較大，出現上塔掉液、主冷液位突然升高現象，嚴重影響了精餾工況，氧氮純度下降。經過分析找出原因后系統停車，進行故障處理，10月18日開車后系統運行正常，具體運行參數變化如表1。

表1 空分設備相關運行參數Table 1 Air separation plant equipment related operating parameters

2 故障原因及分析

純化后空氣中CO2含量超標，主換熱器阻力增大是由于分子篩吸附器效果差，其原因如下:

2.1 分子篩吸附劑質量問題

6000 m3/h空分設備分子篩純化系統采用立式雙層床吸附器，下層裝活性氧化鋁，上層裝13X型分子篩。針對質量問題與分子篩廠家上海環球分子篩有限公司 (以下簡稱:上海環球）溝通，得知此產品出廠之前都經過嚴格吸附效果測試，而且同批產品在別的工廠運行得十分理想，可以肯定質量絕對沒問題。在停車之前懷疑是加溫再生不合格，但經過幾次高溫再生后，純化后空氣中CO2含量仍然超標，主換熱器阻力也一直增大，沒有一點效果，通過與分子篩廠家溝通，也排除了加溫再生不合格的原因。

2.2 操作問題

在操作上，充壓和泄壓過程都嚴格按照設計指標進行，充壓用時22min，泄壓用時11 min，而且充壓帶有進出口壓差聯鎖，進出口壓差必須小于10 kPa才允許分子篩吸附器切換，而且充壓閥和泄壓閥都開得很小且開時都非常緩慢，因此由吸附器運行切換氣流沖擊分子篩床層，使床層出現凹坑，造成分子篩對CO2和水分吸附不徹底的原因排除。

2.3 蒸汽加熱器列管泄漏

如果水蒸氣漏入吸附床，凈化后空氣中的水含量將超標。蒸汽加熱器列管泄漏，熱吹時蒸汽將進入再生污氮氣，使再生氣含濕，對分子篩是致命的危害，將使分子篩吸附能力大大下降，同時分子篩會粉化。在蒸汽加熱器出口污氮管線有水分析儀，但由于水分析儀損壞一直沒有投用，因此不能用水分析儀判斷蒸汽加熱器列管是否泄漏。通過研究，讓污氮氣只走電加熱器，并且進行高溫再生，純化后空氣中CO2含量仍然超標，主換熱器阻力也一直增大，仍然沒有效果，因此不是蒸汽加熱器列管泄漏的原因。

圖1 吸附器設備結構簡圖Fig.1 Adsorber plant structure diagram

2.4 分子篩吸附器內漏

攀煤焦化相關技術人員和吸附器廠家開空及分子篩廠家上海環球最終把原因鎖定在吸附器內泄漏上。分子篩吸附器結構如圖1。因為此吸附器在從廠家運輸到天浩公司時路上發生過一次車禍，到天浩公司時沒有再進行水密封試驗就直接使用，因此不能保證吸附器內部焊縫質量。如果吸附器發生入口側向出口側內漏，將使未經過氧化鋁層和分子篩層吸附的預冷空氣直接進入分子篩出口側，將造成純化后空氣不合格。經過對A#吸附器和B#吸附器在吸附時從吹出口取樣做露點分析，發現A#露點－95℃，B#露點－60℃，因此斷定是B#吸附器內部泄漏造成。

2.5 故障處理過程

根據以上分析結果，決定系統停車檢修，車間制定了相關方案后，打開入口，把分子篩和氧化鋁拔出后，對吸附器夾層做水密封試驗，發現圖1漏點處漏水，仔細觀察發現此處焊縫開了一個長約20 cm左右的口子。經過補焊試漏合格后，按照相關要求裝好吸附劑，空分系統開車，對空分系統徹底加溫吹除合格后，按程序積液、調純，2011年10月8日，系統產出合格的氧氣、氮氣，各項指標正常，吸附器出口純化后空氣中CO2分析值在指標之內0.5×10－6，純化空氣露點也大大提高到－78℃，故障消除。

3 結束語

分子篩吸附器在分子篩凈化空分流程中是關鍵設備，起到吸附碳氫化合物、水分和二氧化碳等雜質的作用，保證空分系統安全穩定運行。因此，在日常運行中，加強對分子篩吸附器運行效果的監控，發現異常情況及時處理，保證分子篩吸附器的高效運行。

［1］湯學忠．新編制氧工問答 ［M］．北京:冶金工業出版社，2001．

［2］李化治．制氧技術 ［M］．北京:冶金工業出版社，1997．

Analysis And Correction of M olecular Sieve Adsorber Leakage in a 6000 m3/h Air Separation Plant

ZHANG Zugang，LIBo，LIChun
(Panmei United Coke-Oven of Chuan Mei Group Co．，Ltd．，Panzhihua 617016，China）

A leakage took place atmolecular sieve adsorber in a 6000 m3/h air separation plant，water and carbon dioxide entered themain heat exchanger and blocked its channel，analyzed accident cause and put forward effective solution，which greatly improves safety and stability of the air separation plant．

air separation plant;molecular sieve adsorber;main heat exchanger;block

TQ116.11

A

1007-7804(2012）01-0029-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2012.01.008

2011-11-17

張祖剛 (1982），男，助理工程師，2006年畢業于沈陽化工大學，現任川煤集團攀煤聯合焦化有限責任公司甲醇車間副主任，從事甲醇、空分工藝技術和車間行政管理工作。