安徽中能公司柳兆忠――液氮洗工艺及操作.ppt

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1、液氮洗工艺及操作主讲人：柳兆忠2015年1月一、液氮洗工序的任务（1）净化原料气：利用分子筛吸附脱除来自低温甲醇洗工艺气中的微量CO2甲醇、水等高沸点物质。利用液氮洗涤脱除工艺气中对氨合成触媒有毒害作用的微量CO及CH4、Ar等惰性气，制取CO＜3ppm的纯净氢氮气。（2）配氮：按化学计量比配制H2:N2为3:1的合成气，作为生产合成氨的原料。（3）回收CO、H2、CH4等可燃性气体，供燃料气系统（4）回收CH4，作为生产LNG原料（5）为低温甲醇洗工序提供冷量；二、液氮洗工序的组成部分分子筛系统+冷箱系统分子筛系统作用是脱除甲醇洗出口净化气中的微量CO2和CH3OH

2、分子筛简介1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等，但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3~2nm）的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。13X分子筛简介13X型分子筛的孔径10A，吸附直径大于3.64A小于10A任何分子，可用于催化剂协载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共

3、吸附，主要应用于医药和空气压缩系统的干燥，根据不同的应用有不同的专业品种。13X分子筛分为条形和球形，直径在1-5mm，堆积密度为0.55-0.6KG/m3。能吸附所有5A型分子筛可以吸附的分子。（1）分子筛吸附原理吸附是一种把气态或液态物质（吸附质）固定在固体表面（吸附剂）上的物理现象，这种固体（吸附剂）具有大量活性表面的微孔，吸附质的分子受到吸附剂表面引力作用，从而固定在上面。吸附引力的大小取决于：●吸附剂表面的构造（微孔率）；●吸附质的分压；●吸附时的温度。●与制作吸附剂的材料性质也有关。吸附伴随着放热，是一种可逆的现象。类似于凝结：●如果增加压力，吸附能力增加

4、；●如果降低温度，吸附能力增加。因此，在吸附时，要使压力升到最高，温度降到最低。解吸时，则要使压力降到最低，温度升到最高。判断气体分子极性方法ⅰ.单原子分子型此类分子中不存在化学键，正负电荷重心能重合，如He、Ne、Ar、Kr等稀有气体的分子等都属于非极性分子。ⅱ.双原子分子型A.两个同种原子构成的双原子分子A-A型：由于成键的原子相同，共用电子对不偏向任何一方形成非极性键，所以，此类分子都属于非极性分子。如H2、O2、N2、F2、Cl2、Br2等。B.两不种原子构成的双原子分子A-B型：由于成键的原子不同，共用电子对偏向吸电子能力强的一方形成极性键，所以，此类分子

5、都属于极性分子。如HCl、HBr、HI、CO、NO等。ⅲ.多原子分子型A.ABn型：看中心原子A化合价的绝对值与该原子的最外层电子数是否相等：如果相等为非极性分子；如果不等则为极性分子。例如：SO3、SiF4、CCl4、CH4等分子都属于非极性分子；H2S、NH3、SO2、NO2、PCl3、H2O等分子都属于极性分子。B.ABmCn型：因此类分子中正负电荷中心不能否重合，都属于极性分子。如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等分子都属于极性分子。C.其它类型：O3属于极性分子，C2H2、C2H4等分子都属于极性分子。分子筛由程序控制系统自动控制，分为切除、泄压、预热、

6、加热、预冷、均压、并行运行、等待备用八个步骤。程序中设置了许多压力、温度和时间的连锁，条件不满足时程序将保持，此时可以通过手动干预，排除故障后投入自动运行。吸附周期约为24小时，加热和冷却时间各约6小时。对于分子筛再生的氮气，要加热到约200℃，水冷后送到甲醇洗作气提氮气用，吸附器减压的弛放气直接送到冷火炬，一般此股气体不作为燃料气回收，因为每24小时仅有20分钟的峰值。（2）.分子筛系统的操作（3）.分子筛吸附器常见故障⑴、由于分子筛运行和再生时温差很大，高达255℃，热胀冷缩容易造成法兰等接口处密封不好，可燃气体H2泄露造成火灾⑵、热胀冷缩容易造成换热器等内漏，水

7、进入系统造成吸附剂粉化，更严重的是在氮洗系统结冰，造成设备损坏⑶、阀门内漏，易造成泄压不彻底，再生条件不满足，程序停止执行；轨道球阀工作演示：⑷、分子筛装填质量不好，篦子板或滤网损坏造成分子筛漏出，堵塞冷箱内设备；⑸、如操作控制不当，或使用时间过长，分子筛粉化，分子筛粉末被原料气带入冷箱或被再生氮气带入甲醇洗单元，造成管道、换热器、阀门、仪表堵塞，机泵机封损坏；分子筛过滤器被粉尘堵塞，造成系统压差增大，能耗增加，同时由于吸附器床层减薄、分子筛填充量减少造成吸附容量减少，使床层容易被击穿，吸附器出口原料气CO2含量超标威胁装置运行。(4)分子筛运行监控