分子篩帶水的原因及預防措施

謝湘斌

摘 要：純化系統的主要設備是分子篩吸附器。如果分子篩吸附器出現了帶水事故，就會出現嚴重危害。帶水事故在初期會出現冷箱解凍難的問題，分子篩吸附性能下降，影響生產。當生產時間久，帶水事故比較嚴重的時候，分餾塔被二氧化碳和水凍結堵住，有關的管道也被凍裂破壞，這就要消耗很多人力、物力再次進行檢查和維修。由于停車的周期長，因此給企業造成的損失也就大。

關鍵詞：分子篩；空氣預冷系統；空冷塔；空氣過濾器

中圖分類號：TQ116.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.160

分子篩的吸附其實是一種物理變化過程。產生吸附的主要因素是在分子的引力作用下載固體的面出現的一種表面力，當流體經過時，流體里的相關分子會做不規律的自然運動。這些分子在經過吸附表面的時候，就會被吸附表面所吸收，然后在表面出現分子聚集的現象。這種現象能減少其中的分子數量，以達到分類和消除的目的。由于吸附時不發生化學變化，所以只要想辦法將濃聚在表面的分子去除，分子篩就可以重新獲得吸附的能力，這個過程就是吸附的逆過程，也叫作解析。

1 流程說明

1.1 空氣預冷系統流程說明

壓縮后的高溫空氣進入空冷塔下部，由下而上穿過空冷塔的傳質傳熱單元，依次與常溫水和冷卻水進行逆流接觸而傳熱傳質，以達到冷卻空氣的目的，并除去大部分的水溶性有害物質。常溫水由外界供給，冷卻水由水冷塔提供。污氮氣從水冷塔底部進入，與水冷塔頂部進入的常溫水充分接觸，經熱質交換，污氮氣被增濕至接近飽和狀態排入大氣。同時，從水冷塔頂部進入的常溫水被逆流而上的污氮氣冷卻，并因部分蒸發、大量汽化潛熱被帶走而降溫，從水冷塔底部排出經低溫水泵升壓，成為空冷塔上部的冷卻水。

1.2 分子篩純化器的流程

原料空氣經自潔式空氣過濾器除去灰塵和其他機械雜質后，經空壓機將壓力壓縮至0.61 MPa，溫度為105 ℃，然后進入空氣預冷系統。空氣經空冷塔冷卻后，溫度降至-18 ℃，然后進入切換使用的分子篩吸附器MS1201（或MS1202）。空氣從下到上穿過活性氧化鋁和分子篩，空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和殘留的水蒸氣被吸附。分子篩出口二氧化碳含量小于1 ppm的時候，才能打開空氣進冷箱的閥門，將空氣倒進換熱器和精餾的系統。分子篩吸附器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。吸附器的循環周期約為8 h，可定時自動切換。

2 帶水的危害性

在空分設備安全操作中，最主要的是預冷和純化系統。純化系統中的主要設備就是分子篩吸附器。如果分子篩吸附器出現了帶水事故，就會縮短分子篩吸附劑的使用壽命，進而給企業造成嚴重的經濟損失。

2.1 分子篩帶水的原因

分子篩帶水的原因主要有以下六點：①空冷塔下部液位的自動調節閥失去控制。②空冷塔運行時先打開水泵，然后進行導氣。③分子篩進行切換的時候系統的閥門出現問題，形成空氣壓力的波動。④循環水使用殺菌和滅藻劑不當，使循環水中有很多泡沫。⑤分子篩純化器并未依照程序切換，使用時間太久。⑥在停車的時候，空氣冷卻塔有壓回水閥系統關閉不嚴密或者是循環水系統閥門出現泄漏，使循環水直接進入到空冷塔，而空冷塔卻沒有立刻打開排水閥。還有可能是因為空分設備的短期停車，所以未計劃排水。這種沒計劃而出現的循環水會從回水管流入，產生分子篩帶水。

2.2 預防分子篩帶水事故的主要方法

要強化空冷塔的操作要求，保證空冷塔下部液位處于正常工藝操作指標范圍內。正常運轉時，系統壓力降低的時候，要適時地打開空壓機的出口空氣放空閥，降低進塔空氣量，使塔中的空氣速度保持正常。如果液位指標有問題，可以用就地儀表變送器檢查液位，將其控制在量程的15%～60%.超出60%時，就需要適量地減少水量；超過80%時，就需要立刻暫停水泵運轉，防止將水分帶到分子篩。如果水位自調閥失效，能夠選擇手動調節液位時，就不能使儀表進行無目的的校驗、開關等操作。中控崗位如果出現空冷塔下部液位自動調節速度跟不上的情況，就需要打開手動調節開關，并在現場配合調節液位，避免液位升到連鎖值。空冷塔啟動需要按照操作流程先通氣，等空冷塔內壓力穩定并大于0.5 MPa后再啟動水泵。檢查時，要著重檢查空冷塔上部分離水吹除閥和分子篩入口處空氣管路手動排水閥。冷卻水和冷凍水的流量不能過多，盡量控制在工藝要求范圍內。冷卻水泵因液位高連鎖停車后，一定要先檢查產生問題的原因，而不能盲目啟動，并且要快速地修復現場空氣冷卻塔下部液位現場液位計，從而給操作人員提供精準的判斷參考。

3 結束語

總體來說，分子篩純化器的主要功能就是清理空氣中的水分、二氧化碳和碳氫化合物，一定要保證進入冷箱的空氣是干燥和潔凈的，使低溫狀態下工作的換熱器和精餾中不出現水分和二氧化碳的冷凍物，使氣體的換熱和精餾能夠正常進行。

參考文獻

[1]葉必楠，沈雪傳，顧福民.現代小型空分操作與安全答疑[M].杭州：杭州出版社，2007.

〔編輯：王霞〕