張祖剛，李 波，李 春

(川煤集團(tuán)攀煤聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司，四川攀枝花 617016）

6000 m3/h空分設(shè)備分子篩吸附器泄漏分析及處理①

張祖剛，李 波，李 春

(川煤集團(tuán)攀煤聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司，四川攀枝花 617016）

6000 m3/h空分設(shè)備分子篩吸附器泄漏，導(dǎo)致水分和二氧化碳進(jìn)入主換熱器，并堵塞主換熱器通道。分析事故原因，提出了有效的解決方案，使空分設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性得到提高。

空分設(shè)備;分子篩吸附器;主換熱器;堵塞

攀煤聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司 (以下簡稱:攀煤焦化）甲醇車間6000 m3/h空分設(shè)備，由開封空分集團(tuán)有限公司 (以下簡稱:開空）設(shè)計(jì)制造型號(hào)為KDONAr-6000/2000/180，全低壓分子篩、增壓透平膨脹機(jī)、全精餾制氬空氣分離外壓縮流程，2011年9月建成投產(chǎn)。

1 故障現(xiàn)象

2011年9月8日，空分系統(tǒng)經(jīng)過單機(jī)試車、加溫吹掃、裸冷等工序后，一次性開車成功后，純化后空氣中CO2含量一直處于超標(biāo)狀態(tài)，而純化后空氣露點(diǎn)－70℃以上，認(rèn)為是CO2分析儀表顯示不準(zhǔn)，沒有引起重視。但隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，主換熱器的阻力逐漸增大，使進(jìn)塔空氣量逐漸減小。為了保證氧氮產(chǎn)品純度和產(chǎn)量，不斷提高空壓機(jī)出口壓力，導(dǎo)致空壓機(jī)組負(fù)荷增大，能耗增加。10月上旬后，當(dāng)純化系統(tǒng)分子篩程序切換時(shí)，空壓機(jī)出口壓力波動(dòng)，機(jī)組十分難控制，出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，同時(shí)上下塔壓力波動(dòng)較大，出現(xiàn)上塔掉液、主冷液位突然升高現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了精餾工況，氧氮純度下降。經(jīng)過分析找出原因后系統(tǒng)停車，進(jìn)行故障處理，10月18日開車后系統(tǒng)運(yùn)行正常，具體運(yùn)行參數(shù)變化如表1。

表1 空分設(shè)備相關(guān)運(yùn)行參數(shù)Table 1 Air separation plant equipment related operating parameters

2 故障原因及分析

純化后空氣中CO2含量超標(biāo)，主換熱器阻力增大是由于分子篩吸附器效果差，其原因如下:

2.1 分子篩吸附劑質(zhì)量問題

6000 m3/h空分設(shè)備分子篩純化系統(tǒng)采用立式雙層床吸附器，下層裝活性氧化鋁，上層裝13X型分子篩。針對質(zhì)量問題與分子篩廠家上海環(huán)球分子篩有限公司 (以下簡稱:上海環(huán)球）溝通，得知此產(chǎn)品出廠之前都經(jīng)過嚴(yán)格吸附效果測試，而且同批產(chǎn)品在別的工廠運(yùn)行得十分理想，可以肯定質(zhì)量絕對沒問題。在停車之前懷疑是加溫再生不合格，但經(jīng)過幾次高溫再生后，純化后空氣中CO2含量仍然超標(biāo)，主換熱器阻力也一直增大，沒有一點(diǎn)效果，通過與分子篩廠家溝通，也排除了加溫再生不合格的原因。

2.2 操作問題

在操作上，充壓和泄壓過程都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行，充壓用時(shí)22min，泄壓用時(shí)11 min，而且充壓帶有進(jìn)出口壓差聯(lián)鎖，進(jìn)出口壓差必須小于10 kPa才允許分子篩吸附器切換，而且充壓閥和泄壓閥都開得很小且開時(shí)都非常緩慢，因此由吸附器運(yùn)行切換氣流沖擊分子篩床層，使床層出現(xiàn)凹坑，造成分子篩對CO2和水分吸附不徹底的原因排除。

2.3 蒸汽加熱器列管泄漏

如果水蒸氣漏入吸附床，凈化后空氣中的水含量將超標(biāo)。蒸汽加熱器列管泄漏，熱吹時(shí)蒸汽將進(jìn)入再生污氮?dú)猓乖偕鷼夂瑵?，對分子篩是致命的危害，將使分子篩吸附能力大大下降，同時(shí)分子篩會(huì)粉化。在蒸汽加熱器出口污氮管線有水分析儀，但由于水分析儀損壞一直沒有投用，因此不能用水分析儀判斷蒸汽加熱器列管是否泄漏。通過研究，讓污氮?dú)庵蛔唠娂訜崞?，并且進(jìn)行高溫再生，純化后空氣中CO2含量仍然超標(biāo)，主換熱器阻力也一直增大，仍然沒有效果，因此不是蒸汽加熱器列管泄漏的原因。

圖1 吸附器設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Adsorber plant structure diagram

2.4 分子篩吸附器內(nèi)漏

攀煤焦化相關(guān)技術(shù)人員和吸附器廠家開空及分子篩廠家上海環(huán)球最終把原因鎖定在吸附器內(nèi)泄漏上。分子篩吸附器結(jié)構(gòu)如圖1。因?yàn)榇宋狡髟趶膹S家運(yùn)輸?shù)教旌乒緯r(shí)路上發(fā)生過一次車禍，到天浩公司時(shí)沒有再進(jìn)行水密封試驗(yàn)就直接使用，因此不能保證吸附器內(nèi)部焊縫質(zhì)量。如果吸附器發(fā)生入口側(cè)向出口側(cè)內(nèi)漏，將使未經(jīng)過氧化鋁層和分子篩層吸附的預(yù)冷空氣直接進(jìn)入分子篩出口側(cè)，將造成純化后空氣不合格。經(jīng)過對A#吸附器和B#吸附器在吸附時(shí)從吹出口取樣做露點(diǎn)分析，發(fā)現(xiàn)A#露點(diǎn)－95℃，B#露點(diǎn)－60℃，因此斷定是B#吸附器內(nèi)部泄漏造成。

2.5 故障處理過程

根據(jù)以上分析結(jié)果，決定系統(tǒng)停車檢修，車間制定了相關(guān)方案后，打開入口，把分子篩和氧化鋁拔出后，對吸附器夾層做水密封試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)圖1漏點(diǎn)處漏水，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)此處焊縫開了一個(gè)長約20 cm左右的口子。經(jīng)過補(bǔ)焊試漏合格后，按照相關(guān)要求裝好吸附劑，空分系統(tǒng)開車，對空分系統(tǒng)徹底加溫吹除合格后，按程序積液、調(diào)純，2011年10月8日，系統(tǒng)產(chǎn)出合格的氧氣、氮?dú)?，各?xiàng)指標(biāo)正常，吸附器出口純化后空氣中CO2分析值在指標(biāo)之內(nèi)0.5×10－6，純化空氣露點(diǎn)也大大提高到－78℃，故障消除。

3 結(jié)束語

分子篩吸附器在分子篩凈化空分流程中是關(guān)鍵設(shè)備，起到吸附碳?xì)浠衔?、水分和二氧化碳等雜質(zhì)的作用，保證空分系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在日常運(yùn)行中，加強(qiáng)對分子篩吸附器運(yùn)行效果的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，保證分子篩吸附器的高效運(yùn)行。

［1］湯學(xué)忠．新編制氧工問答 ［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2001．

［2］李化治．制氧技術(shù) ［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1997．

Analysis And Correction of M olecular Sieve Adsorber Leakage in a 6000 m3/h Air Separation Plant

ZHANG Zugang，LIBo，LIChun
(Panmei United Coke-Oven of Chuan Mei Group Co．，Ltd．，Panzhihua 617016，China）

A leakage took place atmolecular sieve adsorber in a 6000 m3/h air separation plant，water and carbon dioxide entered themain heat exchanger and blocked its channel，analyzed accident cause and put forward effective solution，which greatly improves safety and stability of the air separation plant．

air separation plant;molecular sieve adsorber;main heat exchanger;block

TQ116.11

A

1007-7804(2012）01-0029-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2012.01.008

2011-11-17

張祖剛 (1982），男，助理工程師，2006年畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)，現(xiàn)任川煤集團(tuán)攀煤聯(lián)合焦化有限責(zé)任公司甲醇車間副主任，從事甲醇、空分工藝技術(shù)和車間行政管理工作。