保持气体分子筛吸附性能的措施

王永宁，张志刚，张红斌，王永虎

(中国石油吐哈油田公司甲醇厂，新疆 鄯善 838202)

一、分子筛纯化器二氧化碳超标情况

中国石油吐哈油田公司甲醇厂24万t甲醇/年扩建工程的配套工程KDONAr-10000/500/350型空分装置是由四川空分设备（集团）有限责任公司设计、制造、安装的一套带增压透平膨胀机的常温分子筛吸附纯化、规整填料塔无氢制氩的空分装置，分子筛纯化器为卧式双层床结构，设计工作周期为4h，底部为活性氧化铝 (粒度为φ3～φ5mm)，上部为上海UOP公司的13X分子筛。

2007年3月，循环水系统进行预膜操作时，所加药剂造成循环水起泡，空气出空冷塔时夹带大量水分，造成1＃分子筛吸附床层带水。经过对1＃分子筛进行几个周期高温活化再生处理，重新投入生产后，1＃分子筛工作末期纯化后的空气中二氧化碳含量AIA-1204在线分析值经常≥1ppm，甚至达到停车值2ppm，严重影响装置的安全生产。

二、超标原因分析

经过对分子筛纯化器工作原理和运行状况进行分析，认为造成二氧化碳含量超标有以下原因：（1）空冷塔出口空气温度偏高，空气中饱和水含量高，分子筛静态吸附容量降低；（2）再生污氮气温度偏低，致使吸附剂再生不彻底；（3） 再生污氮气量不足，致使吸附剂再生不彻底；（4）分子筛带水后，吸附性能下降，变劣率增大，转效时间缩短，致使二氧化碳穿透分子筛床层。

三、解决措施

1.降低进气温度

在夏季，进入纯化器的空气温度经常超过设计指标。装置的空气冷却系统配置了空气冷却塔、水冷却塔。通过常温水和冷冻水喷淋使压缩空气冷却。空气冷却塔的出塔气温度TIA-1102的设计值为≤12℃。在夏季，TIA-1102经常超出设计值，达12～14℃，这大大增加了吸附器的负荷，而由于吸附温度的升高，吸附剂的吸附性能又有显著下降，从而增加了工况恶化的可能性。

为解决该问题，经与循环水岗位协调，将进入遇冷系统的循环水温度控制在27℃以下，并增加水冷塔的污氮气量，尽可能降低冷冻水温度，保证了空冷塔的冷却效果，将夏季的空冷塔出气温度控制在12℃以下。降低进入纯化器的空气温度后，二氧化碳虽仍存在超标现象，但平均含量由1.8ppm降至1.1ppm以下。

2.提高再生气加热温度

装置原设计的吸附器加温再生气温度为170℃，冷吹峰值为80～90℃，此温度值偏低，再生时热量不足，不能将床层底部的吸附剂完全解吸。在同样的加热时间内，提高加温再生气温度可使加热结束时吸附剂床层底部的温度升高，从而减少残留吸附量。经实践，通过把蒸汽加热器与电加热器串连共用，将加温温度设定为195℃。提高再生气温度后，二氧化碳超标频率大大降低，由原来的70%降至20%。

3.增加再生气量

根据调整再生气温度后的再生状况，对再生气流量也进行了优化调整。装置原再生气量为：加温气8 600m3/h，冷吹气量8 800m3/h。在实际运行中，发现再生气量偏低，在设定的加温时间内，不能将吸附剂床层底部温度升至设计水平。在同样时间内，增大再生气量可使加温结束时吸附剂床层底部的温度升高，从而减少残留吸附量。通过多次试验后，再生气量调节至9 600～9 700m3/h时比较适宜，每次冷吹峰值均在100℃以上，满足了分子筛冷吹峰值温度的要求。调整再生气量，纯化后空气中二氧化碳含量降至1ppm以下，再未出现超标现象。

4.缩短工作时间

由于只是1＃分子筛工作末期时出现二氧化碳含量报警，2＃分子筛工作正常，结合以上调整措施和甲醇厂实际生产情况，通过试验摸索，对1＃、2＃分子筛再生周期进行了调整，缩短了1＃、2＃分子筛泄压时间和2＃分子筛的再生时间，相当缩短了1＃分子筛的工作时间。调整分子筛工作时间后，1＃分子筛工作期间纯化后空气中二氧化碳含量AIA－1204一直控制在1ppm以下，各项参数均达到设计值。分子筛工作周期调整前后数据见表1。

四、调整后的效果

＃

[1]魏东.分子筛纯化系统的优化运行 [G].中国工业气体工业协会第十一次会员代表大会暨2001年年会论文集.