純化系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行分析探討

李娜

【摘要】本文從空分裝置純化系統(tǒng)的作用原理及其效率影響因素入手，結(jié)合勝利石化空分裝置純化系統(tǒng)近年來運(yùn)行出現(xiàn)的問題，對(duì)純化系統(tǒng)的優(yōu)化改造進(jìn)行分析總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】空分裝置??純化系統(tǒng)??再生??優(yōu)化

純化是空分裝置中重要的生產(chǎn)過程，是空氣壓縮后、膨脹制冷和精餾前的重要環(huán)節(jié)。而純化系統(tǒng)的作用就是通過清除這些雜質(zhì)來凈化空氣，從而降低事故的風(fēng)險(xiǎn)。

一、純化系統(tǒng)工作原理

空分裝置的純化系統(tǒng)由兩臺(tái)冷干機(jī)、兩臺(tái)分子篩吸附器及分子篩再生加熱爐組成。壓縮空氣經(jīng)冷干機(jī)除去大部分水份后進(jìn)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(zhì)分離出來，雜質(zhì)濃聚在吸附劑的表面。兩組吸附器交替運(yùn)行，每8小時(shí)切換一次，一組工作一組再生，再生氣由加熱爐加熱后進(jìn)入待再生的一組吸附器，對(duì)分子篩進(jìn)行加熱再生，將雜質(zhì)排出，從而達(dá)到凈化的目的。

二、純化系統(tǒng)運(yùn)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(gè)限度。因此，應(yīng)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(duì)吸附組分的吸附容量等于零的溫度，這時(shí)已完全解吸，即被吸附組分從吸附劑中被趕走，吸附劑恢復(fù)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(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，在一定程度上可以說分子篩的壽命決定整個(gè)空分裝置的運(yùn)行周期。結(jié)合勝利石化空分裝置生產(chǎn)近幾年的運(yùn)行狀況看，其中切換時(shí)的壓力波動(dòng)是最容易發(fā)生，同時(shí)也是對(duì)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(dòng)對(duì)分子篩的沖擊破壞，延長(zhǎng)分子篩的使用壽命。

四、案例分析

（一）冷干機(jī)組異常影響吸附溫度、濕度

2017年二季度，加熱爐加溫時(shí)間逐漸延長(zhǎng)趨勢(shì)，空氣進(jìn)純化器溫度升高。由于夏季高溫高濕環(huán)境，通過檢查發(fā)現(xiàn)冷干機(jī)疏水閥凝結(jié)水排放量并不多，且比較冷干機(jī)組近6個(gè)月以來的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，其關(guān)鍵參數(shù)蒸發(fā)溫度逐漸升高，已接近上限值，對(duì)應(yīng)露點(diǎn)溫度升高已接近10℃。由此判斷冷干機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)問題，制冷量不足，脫水效果差，從而導(dǎo)致進(jìn)入吸附器的空氣水分較多且溫度較高，嚴(yán)重影響了吸附效果，進(jìn)而造成加熱爐加溫時(shí)間延長(zhǎng)。

車間立刻對(duì)運(yùn)行冷干機(jī)制冷劑進(jìn)行補(bǔ)充，并調(diào)整蒸發(fā)壓力，對(duì)備用冷干機(jī)進(jìn)行全面維護(hù)，清洗冷凝器，添加制冷劑。通過對(duì)兩臺(tái)冷干機(jī)組進(jìn)行維修調(diào)整后，蒸發(fā)壓力都降至0.4MPa左右，蒸發(fā)溫度在2℃左右。0.7MPa?的壓縮空氣在?10℃露點(diǎn)時(shí)含濕量是1.48?g/m3，在?2℃露點(diǎn)時(shí)的含濕量可降至?0.82g/m3。加熱爐加溫時(shí)間延長(zhǎng)得到有效改善。

（二）加熱爐的時(shí)間調(diào)整，影響分子篩的再生完善程度

純化器內(nèi)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(zhì)。當(dāng)出口溫度達(dá)到設(shè)定溫度后停加熱爐，隨后進(jìn)入冷吹階段，直到另一組工作的吸附器到達(dá)再生時(shí)間后，在切換至工作狀態(tài)，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(dá)到300℃，（且再生時(shí)間在4小時(shí)）。此措施雖然達(dá)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(zhì)發(fā)生改變，強(qiáng)度降低，易破損，造成整體吸附容量下降。再生溫度控制指標(biāo)過高，也使加熱時(shí)間過長(zhǎng)，壓縮了冷吹時(shí)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(shí)再生停爐溫度由150℃逐步降低到105℃。一個(gè)周期8小時(shí)，除去切換時(shí)間0.5小時(shí)，再生時(shí)間控制在3.5小時(shí)之內(nèi)，冷吹時(shí)間4小時(shí)，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(dòng)影響，對(duì)裝置平穩(wěn)運(yùn)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(guān)閉。壓縮空氣經(jīng)201進(jìn)入“A”組純化器，空氣通過時(shí)，其中的水、二氧化碳、乙炔等對(duì)雜質(zhì)被吸附清除，潔凈的空氣從203流出到分餾塔系統(tǒng)進(jìn)行深冷分離;從分餾塔來的再生氣體經(jīng)過加熱爐升溫后通過206進(jìn)“B”組，經(jīng)208閥排出，對(duì)“B”組進(jìn)行加溫再生，清除分子篩吸附的雜質(zhì)。

切換過程要求盡量壓力平穩(wěn)，減小對(duì)分子篩的沖擊破壞。但在實(shí)際生產(chǎn)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(zhǎng)時(shí)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(huì)發(fā)生損壞，從而發(fā)生泄漏。而空分的生產(chǎn)過程是連續(xù)性的，更換閥門的工時(shí)較長(zhǎng)，如果停工會(huì)影響其他生產(chǎn)裝置的運(yùn)行。

通過實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，發(fā)生泄漏的主要是207、208，在均壓結(jié)束關(guān)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(dòng)。因?yàn)樾孤┝坎皇呛艽?，完全可以通過更改209閥在純化器切換中的時(shí)序，消除切換時(shí)因閥門泄露造成的壓力波動(dòng)。操作方法是：均壓時(shí)間結(jié)束后不關(guān)?209?，使它仍然處于充壓狀態(tài)，當(dāng)?202、204?打開后（18'），在關(guān)?201、203?之前（18'15"）關(guān)閉209（時(shí)序?18'05"）。由于209處于開啟狀態(tài)，“B”組的泄漏量由209繼續(xù)補(bǔ)充，兩罐壓力能保持平衡，完全可以實(shí)現(xiàn)無波動(dòng)的切換過程。通過此閥門控制時(shí)序的調(diào)整，消除了壓力波動(dòng)對(duì)分子篩的沖擊破壞，延長(zhǎng)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?xì)浠衔锍瑯?biāo)，減少因非計(jì)劃停工造成生產(chǎn)損耗，延長(zhǎng)了整個(gè)空分裝置的運(yùn)行周期。

五、結(jié)束語

根據(jù)以上案例分析，總結(jié)出純化系統(tǒng)日常生產(chǎn)中需加強(qiáng)關(guān)注的環(huán)節(jié)：冷干機(jī)組的排凝情況及主要參數(shù)變化、加熱爐的加溫時(shí)間與溫度、吸附器切換時(shí)的閥門開啟等，由此來控制純化系統(tǒng)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(yōu)化純化效率，保證純化系統(tǒng)長(zhǎng)期、高效、平穩(wěn)運(yùn)行。

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