分子筛纯化系统出口空气中二氧化碳含量超标分析与处理

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1、空分设备分子筛纯化系统出口空气中二氧化碳含量超标分析与处理（陕西兴化集团空分车间刘刚）摘要：分子筛纯化系统出口空气中二氧化碳含量超标是影响空分设备稳定运行的主要因素之一。文章从分子筛纯化系统加工气体质量，设计制造，安装操作以及分子筛本身性能4方面，综合分析了导致二氧化碳含量超标的根本原因和处理措施。关键词：空分设备；分子筛纯化系统；二氧化碳含量；超标；处理陕西兴化集团有限责任公司空分车间制氧设备都采用分子筛净化带增压透平膨胀机流程。其中，分子筛纯化系统出口空气中CO2含量超标对空分设备的影响很大，长期超标对空分设备的运行造成了安全隐患。随着空气的不

2、断冷却，被冻结的水分和二氧化碳沉积在低温换热器、透平膨胀机或精馏塔内，会堵塞通道、管线和阀门；乙炔集聚在液氮中有引发爆炸的危险。分子筛纯化系统净化空气是利用分子筛及活性氧化铝的多孔性固体表面去吸取空气混合物中的某种组分，使该组分从空气中分离出来。当具有一定吸附质浓度的空气开始以恒定流速进入分子筛吸附器时，在吸附质与吸附剂充分接触后，终将8达到平衡，被吸附的量达到了最大值（即饱和值）。吸附和解吸事实上是同时进行的，只不过未到饱和前吸附的量大于解吸的量。为使吸附质从吸附剂表面上解脱出来，从而使吸附剂恢复吸附能力，必须对吸附剂进行“再生”。1、进口气源条

3、件的影响1.1进口空气杂质含量过高若空气过滤器进口大气中杂质含量高，或者因吸入口迎风向设置在石化等污染较重的厂区，可能导致进口气源中二氧化碳含量过高，一量偏离设计工况过多，分子筛纯化系统出口空气中二氧化碳含量必然会超标。处理措施:（1）应急处理方案是根据超标具体情况相应缩短单只分子筛吸附器的工作时间；（2）可根据运行情况并结合设备的情况，考虑增加适量分子筛；（3）若是空压机进气口方向影响，最好改变吸入器方向，以彻底改善气源质量。1.2空气进口温度过高，水含量超出设计范围若进口空气中的水含量高，将会增加分子筛的负荷。由于分子筛先吸附水分，再吸附乙炔、

4、二氧化碳等，因此吸附的水分多了，吸附二氧化碳的能力自然大大降低，有可能导致二氧化碳含量超标。处理措施：（1）检查空气预冷系统的工作情况，控制好进入分子筛吸附器的空气温度；8（2）必要时，可考虑增设冷水机组。我公司1#空分采用冷水机组，2#空分采用氨冷器换热。1.3处理空气量增加，超出设计工况较多空气处理量应该在一个合理的范围内变化，如果增加过多，就可能造成分子筛的吸附容量不足，使二氧化碳含量超标。解决措施：（1）空气处理量如果需要增加，应根据现场的运行情况逐步增加，观察相关运行参数、二氧化碳含量运行曲线等，以便确定合适的处理空气量；（2）当需要增加

5、较多处理空气量时，可以通过提高再生温度、缩短分子筛吸附器切换周期、增加适量分子筛等方法来实现。1.4空压机出口压力低于设计压力，使相对水含量增加若二氧化碳含量超标，其他影响因素不明显，而空压机出口压力偏低，就需要适当提高空压机出口压力，并彻底活化分子筛，再观察二氧化碳含量是否恢复正常。处理措施：（1）装填分子筛时一定要注意保护，尽量避免在阴雨天作业，装填时间选择在设备开车前即可，应避免过早装填；（2）空分设备开车后要将分子筛彻底活化再生3个周期以上，以最大限度地提升吸附剂的性能，保证空分设备正常运行。2设计、制造缺陷2.1设计时选择的吸附剂量不够8

6、引起二氧化碳含量超标的因素有很多，现场的操作工况也是千差万别，如果在排查其他因素后，或很难确定造成超标的原因的时候，可以将故障现象反馈给设计单位，核算设计的吸附剂用量是否不足。处理措施：（1）取样分析进口空气，二氧化碳含量和水含量必须符合设计要求；（2）抽样检验分子筛质量，须达到合格要求；（3）反馈给设计单位获得修整方案，或是根据空气处理量等参数在设计范围内的具体情况，适当增加分子筛量。2.2运行过程中一只分子筛吸附器工作良好，另一只工作时二氧化碳含量超标，是吸附剂或设备存在问题若不是再生情况不同等原因造成的，可能是设备制造原因或是安装、运输过程中

7、存在问题使设备受损，也可能是在装填吸附剂的时候有差异。处理措施：（1）根据两只分子筛吸附器具体的差别量，核查两只分子筛吸附器吸附剂的装填量是否相同，如果是因为装填量不同造成的二氧化碳含量超标，就要及时补充分子筛到性能较差的一只中；（2）检查运行性能较差的那只分子筛吸附器有无泄漏情况，如果泄漏要及时检修；（3）8对于经上述检查修正仍效果不明显的，需待有条件停车检修时扒出分子筛，仔细检查分子筛吸附器内情况再作相应的修整，或检测吸附剂。3、吸附剂及相关因素的影响3.1分子筛失效或不合格，超出使用寿命和本身质量问题分子筛一般使用寿命为5~8年，如果操作条件

8、相对苛刻，可能缩短其使用寿命。这时候吸附效果大大降低，二氧化碳含量可能超标。处理措施：（1）抽样检查，检测分子筛性能，如果