分子篩故障分析及處理措施

譚瑞琪(中國石油大港油田天然氣公司, 天津 300280)

分子篩故障分析及處理措施

譚瑞琪(中國石油大港油田天然氣公司, 天津 300280)

“分子篩”指的是一種具有均勻的、與一般分子的孔徑大小相當的微孔的物質。目前，分子篩主要用于充當高效干燥劑、催化劑、選擇性吸附劑、以及離子交換劑等。雖然分子篩的應用范圍十分廣泛，但是其的合成成本卻較高。并且在分子篩日常運行及檢修中時常會發現一些故障，如分子篩粉化、分子篩結塊、干燥系統露點突然升高等，從而導致其吸附效率大大降低。本文主要針對4A分子篩故障進行了分析，并結合實際提出了幾條處理措施。

分子篩；故障分析；處理措施

分子篩是一種人工合成的硅酸鹽，其特點是具有微型立方晶，作用是根據這些微型立方晶內部孔穴的大小而篩選不同的分子，對于需要的分子吸附，對于不需要的則排斥，因此而得名。另外，分子篩還能夠選擇分子的優先吸附次序，對于極性大、不飽和度高的分子具有更強的選擇吸附性。分子篩常出現的故障主要有分子篩粉化、分子篩結塊、干燥系統露點突然升高等，尤其是分子篩粉化會破壞其晶格結構，從而不但降低吸附效率，更影響下游儀表等設備的正常運行。以下筆者就以4A分子篩為例，談談分子篩的常見故障及處理措施。

1 分子篩簡介

“分子篩”的概念是由1932年提出的，它是一種人工合成的用于篩選不同物質分子的工具，本質是一種具有微型立方晶格的硅酸鹽。通過分子篩，可以將直徑小于其晶體孔穴直徑的物質吸附進來，而將直徑大于其晶體孔穴直徑的物質排斥出去。本文所舉例的4A分子篩是分子篩中的一類，它屬于立方晶系，與氯化鈉的晶格結構十分相似，空間網絡結構由硅氧四面體及鋁氧四面體單元交錯排列而成，有效孔徑為0.4納米，因此能夠吸附一些臨界直徑≤4納米的物質分子，如水分子、氨分子、硫化氫分子、二氧化碳分子、二氧化硫分子、乙醇分子、乙烷分子、乙烯分子等。

2 分子篩工作流程概述

以分子篩在天然氣站場中的應用為例：第一步先將低壓油田伴生氣經過入口分離器，將游離水分離脫出；第二步進入壓縮機，采用三級或四級增壓，直至壓力達到約3.0MPa，經水冷器進行換熱；第三步經壓縮機出口除油器等進行進一步分離，將其中攜帶的雜質如固體顆粒、凝液及游離水等去除；最后一步進入到分子篩裝置中進行脫水。

3 分子篩常見故障分析

(1)存在故障 在分子篩日常運行及檢修中，時常會發現床層壓降增大、干燥系統露點突然升高、冷箱凍堵等現象，雖然加注甲醇等抑制劑并提高再生溫度后問題會得到一定的改善，但總體問題依然顯著。粉塵過濾器的濾芯常發生堵塞，久而久之引起破裂，從而堵塞再生氣分離器的排污管線。另外分子篩粉化、分子篩結塊等現象也十分嚴重，造成了分子篩的吸附效率大大降低。

(2)分析步驟 分子篩故障的分析步驟如下：①根據干燥塔的尺寸、原料氣流量、水含量以及干燥劑床層的裝填量和有效濕容量等計算達到轉效點時間與脫水周期，比較二者時間的長短；②檢查干燥塔的近期運行參數，查探再生氣流量和壓力是否出現過波動大的現象；③檢查切換閥有無存在內漏、竄氣等現象；④檢查各儀表的工作是否正常；⑤檢查有無存在因篩網破裂而引起的泄漏情況；⑥檢查有無粉化或結塊現象；⑦檢查有否存在因雜質氣體中毒現象。

(4)故障原因 分子篩故障，尤其是分子篩粉化的原因主要如下：①分子篩本身質量問題，如抗壓強度＜20N、磨損率＞0.5等，從而導致種種故障的發生；②濕氣未充分分離即進入干燥塔，含有大量液態水；③再生切換之時降壓速度過快；④分子篩與鋼制容器的膨脹系數不同；⑤重組分被吸附在分子篩表面，致使微孔堵塞；⑥干燥塔頂/底部的分布器發生損壞或出現堵塞；⑦由于設計變化原因造成氣流波動過大，致使進入到分子篩中的氣體組分較重，分子篩優先吸附這些重組分，經加熱后發生碳化結塊。

4 分子篩故障的處理措施

常用的分子篩故障處理措施主要有以下幾項：①選用質量合格的優質分子篩；②若干燥系統露點突然升高，可在保障儀表及設備正常的基礎上適當延長再生時間以增加再生氣量；③實時修正分子篩的溫度、壓力、流速等參數，確保其符合設計情況；④先采用高效除油器或高效聚結器等徹底分離出液態水和重烴再進入干燥塔，以減少對分子篩的污染；⑤保持干燥塔的操作壓力平穩；⑥采用分子篩專用閥一三桿閥作為切換閥，以免床層受到高壓差氣流的沖擊及出現進氣帶水情況；⑦采用干氣進行冷吹，以減少水分對分子篩的損耗及重烴污染；⑧為了彌補運行損耗和震動，可將吸附塔的篩板形式改為輔助罐形式或彈簧自補償壓緊形式等；⑨保護層采用活性氧化鋁，從而首先將液態水和液烴等吸附；⑩定期采用高溫水蒸氣對干燥塔進行再生，以脫除吸附在表面的重組分。

5 結語

綜上所述，分子篩是一種常用的脫水物質，在很多領域中都有著非常重要的應用。雖然分子篩的運行十分高效，但卻也有著十分脆弱的一面，經常會在運行過程中出現種種故障，從而極大地影響到運行效率。因此在分子篩的實際使用過程中，應當嚴格按照相關要求進行操作，密切關注各項參數變化，隨時進行調整，發現問題及時解決，以確保運行的平穩。

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譚瑞琪(1989- )，女， 天津人，助理工程師，本科，主要從事天然氣凈化處理工作。