分子筛带水的原因及预防措施

谢湘斌

摘 要：纯化系统的主要设备是分子筛吸附器。如果分子筛吸附器出现了带水事故，就会出现严重危害。带水事故在初期会出现冷箱解冻难的问题，分子筛吸附性能下降，影响生产。当生产时间久，带水事故比较严重的时候，分馏塔被二氧化碳和水冻结堵住，有关的管道也被冻裂破坏，这就要消耗很多人力、物力再次进行检查和维修。由于停车的周期长，因此给企业造成的损失也就大。

关键词：分子筛；空气预冷系统；空冷塔；空气过滤器

中图分类号：TQ116.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.160

分子筛的吸附其实是一种物理变化过程。产生吸附的主要因素是在分子的引力作用下载固体的面出现的一种表面力，当流体经过时，流体里的相关分子会做不规律的自然运动。这些分子在经过吸附表面的时候，就会被吸附表面所吸收，然后在表面出现分子聚集的现象。这种现象能减少其中的分子数量，以达到分类和消除的目的。由于吸附时不发生化学变化，所以只要想办法将浓聚在表面的分子去除，分子筛就可以重新获得吸附的能力，这个过程就是吸附的逆过程，也叫作解析。

1 流程说明

1.1 空气预冷系统流程说明

压缩后的高温空气进入空冷塔下部，由下而上穿过空冷塔的传质传热单元，依次与常温水和冷却水进行逆流接触而传热传质，以达到冷却空气的目的，并除去大部分的水溶性有害物质。常温水由外界供给，冷却水由水冷塔提供。污氮气从水冷塔底部进入，与水冷塔顶部进入的常温水充分接触，经热质交换，污氮气被增湿至接近饱和状态排入大气。同时，从水冷塔顶部进入的常温水被逆流而上的污氮气冷却，并因部分蒸发、大量汽化潜热被带走而降温，从水冷塔底部排出经低温水泵升压，成为空冷塔上部的冷却水。

1.2 分子筛纯化器的流程

原料空气经自洁式空气过滤器除去灰尘和其他机械杂质后，经空压机将压力压缩至0.61 MPa，温度为105 ℃，然后进入空气预冷系统。空气经空冷塔冷却后，温度降至-18 ℃，然后进入切换使用的分子筛吸附器MS1201（或MS1202）。空气从下到上穿过活性氧化铝和分子筛，空气中的二氧化碳、碳氢化合物和残留的水蒸气被吸附。分子筛出口二氧化碳含量小于1 ppm的时候，才能打开空气进冷箱的阀门，将空气倒进换热器和精馏的系统。分子筛吸附器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。吸附器的循环周期约为8 h，可定时自动切换。

2 带水的危害性

在空分设备安全操作中，最主要的是预冷和纯化系统。纯化系统中的主要设备就是分子筛吸附器。如果分子筛吸附器出现了带水事故，就会缩短分子筛吸附剂的使用寿命，进而给企业造成严重的经济损失。

2.1 分子筛带水的原因

分子筛带水的原因主要有以下六点：①空冷塔下部液位的自动调节阀失去控制。②空冷塔运行时先打开水泵，然后进行导气。③分子筛进行切换的时候系统的阀门出现问题，形成空气压力的波动。④循环水使用杀菌和灭藻剂不当，使循环水中有很多泡沫。⑤分子筛纯化器并未依照程序切换，使用时间太久。⑥在停车的时候，空气冷却塔有压回水阀系统关闭不严密或者是循环水系统阀门出现泄漏，使循环水直接进入到空冷塔，而空冷塔却没有立刻打开排水阀。还有可能是因为空分设备的短期停车，所以未计划排水。这种没计划而出现的循环水会从回水管流入，产生分子筛带水。

2.2 预防分子筛带水事故的主要方法

要强化空冷塔的操作要求，保证空冷塔下部液位处于正常工艺操作指标范围内。正常运转时，系统压力降低的时候，要适时地打开空压机的出口空气放空阀，降低进塔空气量，使塔中的空气速度保持正常。如果液位指标有问题，可以用就地仪表变送器检查液位，将其控制在量程的15%～60%.超出60%时，就需要适量地减少水量；超过80%时，就需要立刻暂停水泵运转，防止将水分带到分子筛。如果水位自调阀失效，能够选择手动调节液位时，就不能使仪表进行无目的的校验、开关等操作。中控岗位如果出现空冷塔下部液位自动调节速度跟不上的情况，就需要打开手动调节开关，并在现场配合调节液位，避免液位升到连锁值。空冷塔启动需要按照操作流程先通气，等空冷塔内压力稳定并大于0.5 MPa后再启动水泵。检查时，要着重检查空冷塔上部分离水吹除阀和分子筛入口处空气管路手动排水阀。冷却水和冷冻水的流量不能过多，尽量控制在工艺要求范围内。冷却水泵因液位高连锁停车后，一定要先检查产生问题的原因，而不能盲目启动，并且要快速地修复现场空气冷却塔下部液位现场液位计，从而给操作人员提供精准的判断参考。

3 结束语

总体来说，分子筛纯化器的主要功能就是清理空气中的水分、二氧化碳和碳氢化合物，一定要保证进入冷箱的空气是干燥和洁净的，使低温状态下工作的换热器和精馏中不出现水分和二氧化碳的冷冻物，使气体的换热和精馏能够正常进行。

参考文献

[1]叶必楠，沈雪传，顾福民.现代小型空分操作与安全答疑[M].杭州：杭州出版社，2007.

〔编辑：王霞〕