純化系統優化運行分析探討

李娜

【摘要】本文從空分裝置純化系統的作用原理及其效率影響因素入手，結合勝利石化空分裝置純化系統近年來運行出現的問題，對純化系統的優化改造進行分析總結。

【關鍵詞】空分裝置??純化系統??再生??優化

純化是空分裝置中重要的生產過程，是空氣壓縮后、膨脹制冷和精餾前的重要環節。而純化系統的作用就是通過清除這些雜質來凈化空氣，從而降低事故的風險。

一、純化系統工作原理

空分裝置的純化系統由兩臺冷干機、兩臺分子篩吸附器及分子篩再生加熱爐組成。壓縮空氣經冷干機除去大部分水份后進入分子篩純化器，分子篩吸附器用13X型分子篩作吸附劑，把空氣中所含的水分、二氧化碳和乙炔等雜質分離出來，雜質濃聚在吸附劑的表面。兩組吸附器交替運行，每8小時切換一次，一組工作一組再生，再生氣由加熱爐加熱后進入待再生的一組吸附器，對分子篩進行加熱再生，將雜質排出，從而達到凈化的目的。

二、純化系統運行的影響因素

（1）吸附溫度。在相同的被吸組分的壓力下，吸附容量隨溫度的升高而減少;而在相同的溫度下，吸附容量隨被吸組分分壓力的增加而增加。但它也有一個限度。因此，應盡量降低吸附過程的溫度，以提高吸附效果。

（2）吸附劑的再生完善程度。再生溫度是吸附劑對吸附組分的吸附容量等于零的溫度，這時已完全解吸，即被吸附組分從吸附劑中被趕走，吸附劑恢復了吸附能力。再生解吸越徹底，吸附容量就越大，反之就越小。

（3）分子篩吸附器作為純化系統中最關鍵的設備，在一定程度上可以說分子篩的壽命決定整個空分裝置的運行周期。結合勝利石化空分裝置生產近幾年的運行狀況看，其中切換時的壓力波動是最容易發生，同時也是對分子篩壽命影響較大的。所以盡可能避免或減少因壓力波動對分子篩的沖擊破壞，延長分子篩的使用壽命。

四、案例分析

（一）冷干機組異常影響吸附溫度、濕度

2017年二季度，加熱爐加溫時間逐漸延長趨勢，空氣進純化器溫度升高。由于夏季高溫高濕環境，通過檢查發現冷干機疏水閥凝結水排放量并不多，且比較冷干機組近6個月以來的運行數據發現，其關鍵參數蒸發溫度逐漸升高，已接近上限值，對應露點溫度升高已接近10℃。由此判斷冷干機組運行出現問題，制冷量不足，脫水效果差，從而導致進入吸附器的空氣水分較多且溫度較高，嚴重影響了吸附效果，進而造成加熱爐加溫時間延長。

車間立刻對運行冷干機制冷劑進行補充，并調整蒸發壓力，對備用冷干機進行全面維護，清洗冷凝器，添加制冷劑。通過對兩臺冷干機組進行維修調整后，蒸發壓力都降至0.4MPa左右，蒸發溫度在2℃左右。0.7MPa?的壓縮空氣在?10℃露點時含濕量是1.48?g/m3，在?2℃露點時的含濕量可降至?0.82g/m3。加熱爐加溫時間延長得到有效改善。

（二）加熱爐的時間調整，影響分子篩的再生完善程度

純化器內分子篩的再生過程是，再生氣通過加熱爐加熱后送入需再生的一組吸附器，帶走分子篩吸附的水分等雜質。當出口溫度達到設定溫度后停加熱爐，隨后進入冷吹階段，直到另一組工作的吸附器到達再生時間后，在切換至工作狀態，另一組再生。為確保分子篩再生效果，原再生停止溫度提為150℃，這樣純化器入口溫度達到300℃，（且再生時間在4小時）。此措施雖然達到了再生徹底的目的，但由于球閥密封面材料耐高溫程度有限，使其壽命降低，密封能力下降。高溫也使部分分子篩性質發生改變，強度降低，易破損，造成整體吸附容量下降。再生溫度控制指標過高，也使加熱時間過長，壓縮了冷吹時間，造成分子篩冷吹不徹底，工作溫度過高，降低了吸附效率。

通過分析，停用一組36KW小功率加熱爐，同時再生停爐溫度由150℃逐步降低到105℃。一個周期8小時，除去切換時間0.5小時，再生時間控制在3.5小時之內，冷吹時間4小時，確保分子篩再生完善，冷吹徹底。

（三）降低吸附器切換壓力波動影響，對裝置平穩運行有重大意義

以“A”組工作，“B”組再生為例作流程介紹：各閥位如下，201、203、206、208打開，其它關閉。壓縮空氣經201進入“A”組純化器，空氣通過時，其中的水、二氧化碳、乙炔等對雜質被吸附清除，潔凈的空氣從203流出到分餾塔系統進行深冷分離;從分餾塔來的再生氣體經過加熱爐升溫后通過206進“B”組，經208閥排出，對“B”組進行加溫再生，清除分子篩吸附的雜質。

切換過程要求盡量壓力平穩，減小對分子篩的沖擊破壞。但在實際生產中完全消除泄露困難較大。由于球閥的密封材料是聚四氟乙烯，長時間工作在再生氣體的高溫下，加上粉塵的摩擦，密封面難免會發生損壞，從而發生泄漏。而空分的生產過程是連續性的，更換閥門的工時較長，如果停工會影響其他生產裝置的運行。

通過實際操作發現，發生泄漏的主要是207、208，在均壓結束關閉209后，部分氣體通過207或208的泄露面排入大氣，從而造成均壓后壓力下降切換過程壓力的劇烈波動。因為泄漏量不是很大，完全可以通過更改209閥在純化器切換中的時序，消除切換時因閥門泄露造成的壓力波動。操作方法是：均壓時間結束后不關?209?，使它仍然處于充壓狀態，當?202、204?打開后（18'），在關?201、203?之前（18'15"）關閉209（時序?18'05"）。由于209處于開啟狀態，“B”組的泄漏量由209繼續補充，兩罐壓力能保持平衡，完全可以實現無波動的切換過程。通過此閥門控制時序的調整，消除了壓力波動對分子篩的沖擊破壞，延長了分子篩、球閥的更換周期，同樣也減少因分子篩吸附能力的下降造成空分裝置碳氫化合物超標，減少因非計劃停工造成生產損耗，延長了整個空分裝置的運行周期。

五、結束語

根據以上案例分析，總結出純化系統日常生產中需加強關注的環節：冷干機組的排凝情況及主要參數變化、加熱爐的加溫時間與溫度、吸附器切換時的閥門開啟等，由此來控制純化系統效率的吸附溫度、再生完善程度和分子篩使用壽命，最大程度的優化純化效率，保證純化系統長期、高效、平穩運行。

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