淺談空分分子篩帶水后處理措施

孫二凱 ， 袁 征

(河南能源化工(集團)煤氣化公司 義馬氣化廠 ， 河南 義馬 472300)

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淺談空分分子篩帶水后處理措施

孫二凱 ， 袁 征

(河南能源化工(集團)煤氣化公司 義馬氣化廠 ， 河南 義馬 472300)

針對義馬氣化廠空分KDON7500/8000型外壓縮流程，兩次分子篩帶水事故對A套分子篩造成的損傷進行處理，總結事故經驗教訓，通過對循環水系統的改造，避免此類事故的再次發生。

分子篩 ； 帶水 ； 技改 ； 活化

1 工藝流程簡述

空分一期兩套KDON7500/8000裝置由開封空分公司設計，于2001年投產，671#A/B精餾崗位的主要任務是將空氣經空壓機組加壓后，送入預冷系統降溫，純化系統吸附器為立式單層結構，全部為分子篩，兩只吸附器切換工作，除去水、乙炔、二氧化碳等雜質，并用透平膨脹機提供的冷量使空氣液化再進行精餾，從而獲得所需的氧、氮產品，最終經換熱器復熱后進入氧氮壓縮機，經壓縮后外供。

2 分子篩帶水事故簡述

2.1 空分裝置分子篩帶水事故一

2016年8月24日8點，空分裝置排水461號循環水準備加藥(剝離劑)，工藝人員把A/B套空冷塔頂部冷凍水切至消防水，同時安排檢修人員把A/B套1#水泵進口改為連接臨時消防水管線，19：20 461#循環水開始加藥，20：20 A/B套空冷塔阻力開始出現上升趨勢，工藝人員檢查V1252A/B未帶水，班長安排中控人員降A/B套空壓機負荷運行，20：27 A套空冷塔阻力漲至23 kPa，20：40 B套空冷塔阻力漲至30 kPa，20：48 B套CO2超量程至10×10-6，查看進分子篩吹除閥V1252B有大量水噴出，將后B套空壓機進行放空。21：09 A套CO2超量程至10×10-6，察看進分子篩吹除閥V1252A有大量水噴出，將A套空壓機進行放空。21：30由于B套空壓機放空前分子篩2#罐處于冷吹末期，分子篩1#罐進水不多，立即組織班組人員對B套進行開車，空冷塔全部投用消防水，停用A套消防水，截止8月25日6點B套氧氮氣并網，對A套分子篩進行活化再生。

2.1.1 直接原因

本次一期循環水加藥期間一期兩套空分裝置同時運行，由于新鮮水量不足，消防水未全切換到新鮮水，致使部分冷卻水進入分子篩純化系統。

2.1.2 間接原因

①空分裝置相關管理技術人員裝置運行影響風險評估不到位，致使工況預判及失誤防范措施滯后，未預料到循環水加藥后空冷塔阻力升高很快的情況。②受新鮮水量不足影響，未安排將事先連好的冷凍水全切換到新鮮水源的管路投用。

2.1.3 事故防范和整改措施

①空分裝置組織實施循環水加藥期間空冷塔水源切換技術改造方案，2016年11月底前投用。②在一期兩套空分裝置運行期間若循環水加藥，要求適當調高新鮮水壓力，保證供應能力。同時加強分廠之間的橫向聯系，及時解決生產中存在的問題。③針對本次事故，完善空分裝置對循環水加藥期間的應急方案并做到班班演練。

2.2 空分裝置分子篩帶水事故二

2016年10月26日，空分裝置對A套空冷塔伴熱閥進行消漏，由于在電焊過程中發現遠傳空冷塔液位計有大幅波動，于是將空冷塔液位打假值，調節閥切為手動狀態；安排人員手動調整監測現場空冷塔翻板液位計。檢修作業完成后班組長進行驗收并在檢修工作票上確認簽字，班組長簽字后未及時安排相關工作，也未向有關人員告知檢修已經完成。由于經驗不足，對空冷塔液位一直未有波動不敏感，監盤不力，也未詢問檢修完成情況；在此期間現場巡檢并未及時發現液位上升情況。22：09，空分A套空冷塔阻力開始迅速上升，正常運行阻力為7 kPa左右，在分子篩進水后最高上升超量程40 kPa。工藝人員檢查V1252有大量水噴出，意識到是由于空冷塔液位因打假值造成自動調節失控的原因后，通過打開空冷塔底部排污閥降低液位后，重新投用空冷塔液位自控狀態，23:08從空冷塔阻力曲線上顯示降為正常，分廠采取A分子篩監護運行措施。

2.2.1 直接原因

A套空冷塔底部液位聯鎖LICAS1102A被打假值失去自調功能后，致使空冷塔液位過高，大量冷卻水被來自空壓機的空氣夾帶到后續分子篩純化系統。

2.2.2 間接原因

①當班班長在空冷塔消漏檢修結束簽字驗收后，思想疏忽未及時安排班組人員將已打假值的空冷塔底部液位進行恢復投用。②對工藝聯鎖管理不到位。該聯鎖系統被打假值后未嚴格執行相關審批程序；中控操作人員后續跟蹤監控缺失，未及時發記錄的假液位數值。③工藝巡檢制度執行缺失。當班期間班長、操作人員監盤不力且未到現場及時發現空冷塔真實液位，記錄虛假。

2.2.3 事故防范和整改措施

①嚴格工藝聯鎖管理。嚴禁私自將儀控聯鎖打假值，解除聯鎖儀表，應按照要求審批，由電儀人員執行，中控崗位如實做好記錄；聯鎖解除期間要求必須有工藝技術人員在崗位緊盯工況變化。②認真開展事故警示教育活動。提高現場巡檢人員安全責任意識。③嚴查現場工藝巡檢管理，提高巡檢質量。工藝技術人員、班長定期抽檢對照運行裝置的設備中控與現場人員運行記錄情況，發現假記錄、假數據，嚴格落實通報、考核。

3 對分子篩帶水后如何活化的處理措施

3.1 第一次分子篩帶水處理措施

針對第一次分子篩帶水，由于循環水加藥，導致分子篩中毒較嚴重，經過2 d(8 h/周期)活化，CO2含量始終維持在87×10-6左右，分子篩為13X(雪峰樣品)，粒徑為3～5 mm，取樣分析，數據見表1。

表1 分子篩進水后分析數據(第一次)

注：除水分直測外，其余指標為活化后檢測。

由表1可以看出分子篩已基本報廢，于是決定送廠家對分子篩2#罐進行活化再生，1#罐則重新更換，更換后經72 h性能考核，CO2含量均在1×10-6以下。

3.2 A套第二次分子篩帶水處理措施

由于A套第二次分子篩帶水(1#罐裝填舊的活化再生，2#罐裝填新的)，導致1#罐分子篩活化再生吸附70 min后，CO2含量在13×10-6，經取樣分析，數據如表2所示。

由表2可以看出A套1#罐分子篩已徹底報廢，目前已在采購過程中，導致A套空分暫時不能備用。

4 注意事項

表2 分子篩進水后分析數據(第二次)

注：除水分與強度直測外，其余指標均為重新活化后檢測；分子篩樣品為13X雪峰樣品，粒徑為3～5 mm。

①針對空分裝置分子篩帶水后，對帶水的罐應用干燥空氣吹干后再用高溫空氣進行活化，如果兩個一起再生，則導致大量帶水的空氣進入不帶水的罐，會縮短其使用壽命。其原因是大量的分子篩進水后，自由水與分子篩形成了水結晶，即使再生溫度達到220 ℃也不能去除結晶水，如果需要恢復吸附功能，需要將分子篩拿回廠家進行高溫活化，恢復分子篩的吸附功能。②分子篩再生過程中，應盡量提高再生溫度和適當延長加熱時間，同時在冷吹階段應加大再生氣量，觀察再生氣排放口是否水分排完和分子篩粉化情況。③首次使用的分子篩要進行一次活化再生，目的是消除運輸和充填過程中吸附的水分和二氧化碳?；罨瘻囟纫话銘哂?00 ℃，低于250 ℃，當出口溫度達到90 ℃以上時就可冷吹，活化時間不少于兩個切換周期。④對分子篩的安裝要認真檢查篩網有無破損，固定是否牢固，分子篩是否充填滿并且扒平，認真封好內外筒人孔，防止相互竄氣。

5 總結

通過對循環水管線技改，有效解決了循環水加藥期間對空分裝置帶來的安全隱患，保證分子篩的使用安全，避免了較大的經濟損失，為全廠高負荷連運奠定堅實基礎。

大連化物所二維金屬碳化物納米片衍生物研究獲進展

近日，中國科學院大連化學物理研究所二維材料與能源器件研究組研究員吳忠帥團隊發展了一種同時氧化和堿化的新策略，一步法實現了二維金屬碳化物納米片(Ti3C2MXene)向超薄鈦酸鈉或鈦酸鉀納米帶的轉變，發現其具有優異的儲鈉和儲鉀性能。

MXene是一類新型二維金屬碳(氮)化物納米片，具有優異的電化學性能，一般由三元MAX相經化學刻蝕剝離制得，其中M指過渡族金屬(如Ti、V、Nb、Ta等)，A指Al、Si等，X指C、N。常見的Ti3C2MXene表面具有大量的含氧/氟官能團，作為儲能電極材料時易產生較大的不可逆容量，導致可逆比容量與庫倫效率較低。因此，需要研發結構和性能穩定的MXene基新型電極材料。

該研究團隊通過設計一種同時氧化和堿化的新過程，一步法實現了二維金屬碳化物納米片(MXene)向超薄鈦酸鈉或鈦酸鉀納米帶的轉變，所制備的納米帶具有較大的層間距(0.90～0.93 nm)、超薄厚度(<11 nm)、較窄寬度(<60 nm)以及開放的大孔結構，有利于充放電過程中電解液離子的快速傳輸以及結構的穩定。因此，該類鈦酸鈉納米帶在200 mA/g電流密度下展現出高達191 mAh/g的比容量，鈦酸鉀納米帶具有優異循環穩定性，超過900次的穩定循環且保持較高比容量，明顯優于其它的鈦基納米材料。重要的是，Ti3C2二維納米片只是60余種 MXene家族中的一種，因此該工作為開發新型MXene衍生功能納米材料開辟了新的途徑。

2017-02-26

孫二凱(1983-)，男，助理工程師，從事空分運行管理與技術研究工作，電話：13525207754，E-mail: sunerkai2008@163.com。

TQ051.8

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1003-3467(2017)05-0042-03