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80年代后期，常温分子筛净化空气已成为空气主要的净化方法。早在70年代，我国的中压小型制氧机就已普及了分子筛纯化器。目前，分子筛纯化器已在大型全低压制氧机普遍推广。分子筛纯化器能够同时净除空气中的水分、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物，它的应用使制氧机流程发生了重大的变革。 全低压制氧流程中所配置的分子筛纯化器有立式、卧式、径向式三种。通常容易小于6000m3/h的制氧机采用立式轴向流纯化器。 国产6000m3/h制氧机的分子筛纯化器为立式吸附器。纯代器外径为3.8m，总高为4.8m，每筒装填13X分子筛6000kg，纯化器的工作压力为0.66MPa，净化空气量为32000m3/h，入口温度10℃，工作时间为240min，为保证分子筛床层厚度均匀，在床层上部设有耙平机构，再生使用污氮气，气量为7000～11000m3/h。 10000m3/h制氧机的分子筛纯化器是卧式的。吸附筒为双层，外筒外径3.8m，内筒外径为3.0m，筒总长为7.5m，吸附床层截面为18.4m2。，双层结构设置的目的是为绝热，以保持吸附床层内部有较高且均匀的温度场，以使再生时节能。 纯化器的工作压力仍然为0.66MPa，净化空气量58000m3/h，入口温度10℃。 随着制氧机的大型化，卧式分子筛纯化器的截面势必进一步增大。其气流分配及保持床层平整的两大困难更为突出。立式径向流纯化器内设同心内、外分布筒，其间填装13X分子筛，空气从纯化器底部进入，经导流后进入外筒及外分布筒组成的分流流道，而后均匀地穿过外分布筒的小孔，径向的通过吸附床层时作变速运动。被净化的气体再流过内分布筒的小孔，进入由内分布筒及中心集气管所组成的集流流道，从中心集气管流出。 3.4.1 纯化系统流程分子筛纯化系统电加热器再生流程如图所示。被压缩的空气经预冷系统冷却到一定温度后，自下而上通过MS1201（或MS1202）分子筛吸附器（以下简称吸附器）时，空气中所含有的H2O、CO、C2H2等杂质相继被吸附清除，净化后的空气进入冷箱中的主换热器。两只吸附器交替使用,一只工作时另一只再生。 吸附器的再生一般分四步进行：第一步降压；第二步加热(用加热的干燥气体吹扫吸附剂)；第三步吹冷(用未经加热的干燥气体吹扫吸附剂)；第四步升压。 ⑴ 降压 吸附器在工作周期即将结束时,须将容器内的带压空气降压排放，为了避免吸附剂床层受到压力波动的冲击,降压速度不能太快，此步完成时间一般在6～10分钟。降压是按压力联锁PIS1201（PIS1202）实现的，当PIS1201（PIS1202）≤10Kpa时，打开再生氮气进、出口阀V1211、V1205(或V1212、V1206)。 ⑵ 加热 打开FCV1201A阀，相应地关闭FCV1201C，使污氮气经加热器升至165℃（考虑到设备的连续运行，电加热器两用一备），干燥的热污氮气在吸附器入口处温度在150℃以上，自上而下通过吸附器，末期出口温度达20℃以上，加温时间需80分钟左右。 ⑶ 吹冷 打开FCV1201B，相应地关闭FCV1201A,，使吹冷用污氮气不经过电加热器而旁通进入吸附器。吹冷初期，污氮气出口的温度会继续上升，待上升到120℃左右就逐渐下降，吹冷末期污氮气出吸附器温度可下降至比工作温度高5～10℃时结束，冷吹时间需120分钟左右。 ⑷升压 先打开FCV1201C，关闭FCV1201B、V1211(V1212)、V1205(V1206).再打开HV1203（HV1204）开始充压，当压差小于5Kpa时，升压便结束。为避免气流冲击吸附剂床层，使床层发生移动或摩擦，故升压要缓慢，此步骤完成时间一般在12～20分钟。 再生四步骤结束后，该只吸附器就投入工作。各切换阀门的动作都是由时间程序控制器控制的，由于吸附热的关系，刚切换投入工作之瞬间，出口温度比入口温度高约20℃。工作周期之末要高4～6℃（如工作温度提高，温差相应增大）。此外在切换期间要密切注意切换阀门的动作情况，必要时可用手动方式开启或关闭（切换阀均有自动、手动转换机构）以防止塔内超压，保持工况的稳定。 3.4.2 分子筛加热再生温度曲线首先要求对分子筛进行加热所需的再生气压力、流量达到工艺设计值。 AB为卸压阶段。由于压力下降分子筛吸附容量减小，原来被吸附的水分和二氧化碳有部分解吸出来，温度下降。 BC为加热阶段。污氮气进口。 温度迅速升高，但是出口温度开始还会继续下降，然后才逐渐升高。因为此时的热量首先消耗在解吸所需的热量上，将床层的中上部分子筛解吸，并将热量贮存在床层中。这一阶段对再生效果的影响因素是：污氮气流量、加热时间和再生温度。主要是监控污氮进口温度。 CD为冷吹阶段。污氮出口温度会继续升高。在该阶段之初，是利用贮存在分子筛床层内的热量对下部的分子筛继续进行解吸，直至冷吹曲线的最高点――“冷吹峰值”。该温度是整个床层再生是否彻底的标志。因为在出口部位最不容易再生彻底，如果该处的温度能达到要求，内部的温度肯定要超过此温度，表示内部均已再生完毕。因此，在冷吹阶段主要是监视出口的峰值温度。 冷吹曲线出现多峰值的原因 在冷吹阶段污氮气的出口温度会继续升高，形成一个峰值，但有的冷吹曲线会出现两个或三个峰值，或整个峰顶比较平坦，峰值不明显，这是因为如果床层高低不平，气流在不同的部位通过的床层厚度不同，则在出口不是同时达到最高温度。出现这种情况，加热及冷吹到指定温度往往需要更长的时间，这就需要待有停机机会对床层进行平整处理。 3.4.3 分子筛吸附器的切换操作分子筛吸附器在切换时，首先要进行充压。在充压过程中如果充压伐开得过快，势必造成空气量有大的波动，而影响空分的稳定生产；如果充压伐开得过慢，将会延长分子筛的使用时间，对吸附效果不利。 在泄压时，如果泄压过快，由于泄压伐在分子筛床的下面，分子筛下部的压力卸掉得快，而分子筛床层上面的压力必须通过分子筛层才能卸掉压力。其压力差越大，对筛床的压力也将大大增加，这将对分子筛床的安全不利。 所以，要密切注意分子筛加热、冷吹等工艺情况。充压和泄压的时间过长和过短都不利。 3.4.4 分子筛净化系统操作注意事项1、对分子筛吸附器的安装要求：要认真检查上、下筛网有无破损，固定是否牢固；分子筛是否充填满，并且扒平；认真封好内、外筒人孔，防止相互窜气。 2、分子筛吸附器在运行时，要定期监视分子筛温度曲线和出口二氧化碳的含量以判断吸附器的工作是否正常。 3、要密切监视吸附器的切换程序，切换压差是否正常。如遇故障，要及时处理。 4、要密切注意冷冻机的运行是否正常。如遇短期故障，造成空气出口温度升高时，应及时缩短吸附器的切换周期，并及时排除故障。 5、空压机启动升压时，应缓慢进行，防止空气流速过大。向低温系统送气，或系统增加负荷（启动膨胀机、开启节流阀）时，要缓慢进行，防止系统压力波动。 6、空分设备停车时，应立即关闭分子筛吸附器后空气总阀，以免再启动时气流速度过大而冲击分子筛床层。 3.4.5 分子筛纯化系统常见故障及处理1、分子筛纯化器切换系统的故障及处理（表3-1） | | | | | ⑴转入手动操作，如有备用控制器，转换到备用控制器上。 ⑵如手动操作无效，或无法实现手动操作，应停机检查处理。 | | | ⑴检查电源、气源是否正常，有问题要做处理。 ⑵处理无效时，进行手动操作，并更换电磁伐。 | | | ⑴检查气源压力，低时进行调节。 ⑵机械卡阻，处理卡阻或加润滑。 | | | ⑴检查行程。如行程不足或过度，调至正常位置。 ⑵执行机构与阀杆联接松动，重新紧固。 ⑶阀门密封坏，处理和更换密封。 |
2、如何判断造成水分和二氧化碳含量超标的原因及处理方法。 ⑴ 出分子筛纯化器后空气中的水分和二氧化碳含量超标的判断，通常有以下方法： ① 设在分子筛吸附器后的水分和二氧化碳检测仪表的指示值，在周期末上升很快，并且很快达到报警值。 ② 主换热器内水分和二氧化碳有冻结现象。热端温差明显增大，空分装置的冷量不足，需要增加膨胀空气量。在水分和二氧化碳检测仪表失灵时要特别注意这种情况。 ⑵ 出现这种情况可能的原因及处理办法： ① 分子筛长期使用，吸附性能下降。此时应更换分子筛或缩短切换周期。 ② 分子筛再生不完全，或者分子筛吸附水分负荷过大，影响对二氧化碳的吸附。调整加热温度或加热时间。 ③ 对于卧式分子筛吸附器，由于气流脉动等原因造成床层起伏不平，出现气流短路。利用停车机会重新整理床层。 ④ 对于立式分子筛吸附器，由于吸附床层出现空隙，造成气流短路。利用停车机会重新整理床层或添加分子筛。 3、纯化系统发生进水事故的原因及预防措施 在分子筛纯化器前，为了降低加工空气进入纯化器的温度，全低压制氧机多设有氮水预冷系统，其中包括空气冷却塔和水冷却塔。在空气冷却塔中，空气自下而入，从塔顶引出，进入分子筛纯化器。水从塔顶喷淋与空气接触，混合而使空气冷却，空冷塔内设置多块穿流筛板或填料，以增加气液接触面积。为了分离水在塔顶设有水捕集层，当空气流速过快，挟带水分过多或者喷淋水量过多，水位自动调节失灵时，就会造成分子筛纯化器进水事故发生。另外还由于循环水系统因加药原因造成冷却水泡沫过多，在空冷塔顶淤集影响水下流，也会造成带水事故的发生。 | 
发表于 2024-5-25 07:14:25
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