立式径向流吸附器床层泄漏问题处理

李艳兵

(神华榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 719319)

立式径向流吸附器床层泄漏问题处理

李艳兵

(神华榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 719319)

神华榆林能源化工有限公司配用的空分装置立式双层径向流吸附器在运行过程中出现了内、外层床层泄漏，吸附剂损失的问题，造成吸附器出口空气中CO2含量超标，板式换热器进、出口温差增大，影响空分装置安全、满负荷运行。本文总结空分装置配合设备制造厂家处理吸附器床层泄漏问题的原因分析、施工准备、施工过程、整改措施等相关工作，为同类型吸附器运行维护提供借鉴。

空分装置； 吸附器； 钢板网 ；吸附剂 ；泄漏

神华榆林能源化工有限公司KDN-35000型制氮空分装置由杭州杭氧股份有限公司制造，采用立式双层径向流分子筛吸附器、增压透平膨胀机、规整填料精馏塔、DCS控制系统的流程。该套空分装置于2015年8月试车成功后暂停，2015年10月8日再次开车一直运行至2016年10月11日停车检修，累计运行1周年。2016年9月空分装置配套的吸附器出现内、外层钢板网损坏，分子筛吸附剂、氧化铝泄漏的问题，影响了设备稳定、长周期、安全运行。现将吸附器床层泄漏问题处理过程总结如下。

吸附器主要性能指标：见表1。

表1 分子筛主要性能指标

1 故障情况

1.1 故障经过

2016年9月7日DCS监控显示MS121A台吸附器出口CO2含量超标，吸附器MS121B出口CO2含量合格，板式换热器热端温差增大的情况。利用吸附器切换使用期间，打开装料口观察：吸附器MS121A分子筛、氧化铝床层有明显沉降，另外地面发现从消声器吹出的氧化铝颗粒；吸附器MS121B氧化铝层下降明显，分子筛层稍有下降。根据上述现象确定吸附器内、外层床层出现泄漏，联系杭氧准备床层修复工作。10月11日6：00时开始空分装置主系统停车，进行吸附器床层检修工作，10月17日3：00时完成修复工作(因检修时间及设备人孔问题仅检修内网)。

1.2 故障现象

1.2.1 运行参数异常

空分装置投用以来，吸附器运行稳定。主要参数见表2。

表2 分子筛运行正常时主要运行参数

2016年9月7日，吸附器MS121A出口开始出现CO2超标情况，严重时造成板式换热器温差增大，跑冷严重。主要参数见表3。

表3 分子筛运行异常时主要运行参数

1.2.2 分子筛吸附剂缺失

(1)运行人员在现场例行巡检时，发现在吸附器放空消音器周围，出现氧化铝颗粒，初期量较小，后期量变大，判断可能是分子筛床层出现问题。

(2)利用分子筛切换使用间歇，联系维保人员分别打开两台吸附器装料口，观察分子筛吸附剂及氧化铝床层情况，发现吸附器MS121A中分子筛和氧化铝床层下降较多；吸附器MS121B中分子筛和氧化铝床层也有下降，但下降幅度较少；并且对比来看，两台吸附器中分子筛层漏量大于氧化铝层漏量。

1.3 故障结论

通过现场检查及运行参数异常情况分析，吸附器MS121A/B床层分别出现了泄漏，造成分子筛出口CO2含量超标，板式换热器温差增大，影响空分装置长周期运行并存在安全隐患。需联系设备制造厂家，检修床层，消除设备故障。

2 内网检修

2.1 施工内容

(1)吸附器出口空气管线(DN900)切割并增加法兰连接(原设计为焊接管道，新增法兰为了保证下次出现同类型问题时，管道拆装方便)。

(2)吸附器内层过滤器及弯头吊装并放置到地面指定位置，妥善保护。

(3)吸附器泄漏吸附剂卸料及内部清理。

(4)分子筛内层钢板网检修。

(5)分子筛外层钢板网检修。

(6)吸附器过滤器及弯头吊装回位；更换法兰垫片(DN1200)，恢复法兰连接。

(7)气密性试验。

(8)防腐保温恢复。

2.2 施工工序

(1)人员进入设备前进行氧气含量分析达到18%～23%。

(2)泄漏吸附剂卸料，内层过滤器吊出，内部吸附剂清理。

(3)人员通过内层搭设跳板逐层检查钢板网损坏泄漏情况。

(4)从上之下逐层满铺不锈钢丝网，并锚固。

(5)逐层对于上下边缘连接处采用不等边角钢压条点焊固定。

(6)清理施工杂物，检查施工质量。

(7)恢复设备相关法兰、人孔、管线、保温安装。

2.3 技术要求

(1)吸附器过滤器吊装高度23米，吊装重量2t。

(2)起吊过程要求缓慢，过滤器抽出和回吊过程要求垂直，过滤器需要妥善放置到地面，地面垫好枕木并包覆塑料薄膜避免污染。

(3)现场拆除的保温铝皮、绝热材料、紧固件等需要回用妥善保存。

(4)整个检修过程严防碰坏丝网。

(5)严格按照进入受限空间作业要求，做好设备隔离、置换、分析、作业票、监护人等相关工作。

(6)严格执行进入金属容器空间作业相关安全、用电等管理制度。

2.4 工艺准备

为了保证在空分装置停车、吸附器检修期间(检修时间5到7天)，氮气产品保证后部系统需要，需提前做好液氮储备工作。启动氮气液化系统，补充后备系统液氮存储量，保证8天左右的液氮气化供应量。

2.5 材料准备

2.5.1 制造厂家材料准备

丝网、压条、不等边角钢、压板、圆片、钉子、瓷套、过滤器垫片、装料口垫片、人孔垫片等。

2.5.2 生产厂家材料准备

跳板、爬梯(绳梯)、安全带、安全绳、氧含量分析仪、电焊机、气割工具、照明灯具及电缆、电源接线板、漏电保护器、工业吸尘器、气密性试验气源、气动工具气源、编织袋、吊装带、防雨布、塑料布等。

2.6 施工准备

在空分装置系统停车前及厂家人员进入设备检修前，做好如下准备，确保吸附器检修快速进行，保证按期、提前完成检修任务。

2.6.1 停车前准备

(1)吸附器上部搭设脚手架，搭设防雨蓬，保证持续施工需要(脚手架搭设保证不影响吊装作业)。

(2)保温铝皮、绝热材料保护性拆除。

(3)接照明电缆、临时用电等。

2.6.2 停车后准备

(1)吸附器装料口打开，通风置换。

(2)吸附器上部死气排放管线拆卸、吊装，放置于地面指定位置，妥善保护。

(3)吸附器下部空气入口管线人孔打开，通风置换。

(4)吸附器观察及分析取样口打开，分析取样合格。

(5)吸附器过滤器法兰(DN1200)螺栓拆卸。

(6)内层泄漏吸附剂卸料。

2.7 内层钢板网检修施工

2.7.1 漏点泄漏情况

2016年10月11日至现场停车后检修期间，现场对MS121A/B两台吸附器分子筛床层沉降泄漏情况均进行了仔细排查，并逐层排查钢板网破损情况，现场检查确定的内网典型漏点情况如下(参见图1、图2)。

图1 漏点泄漏情况一

图2 漏点泄漏情况二

2.7.2 漏点修补情况

现场对内网上上下下进行了仔细的检查，根据漏点情况按照检修方案进行了修补，通过在内网钢隔栅外侧从上到下增加一层丝网并进行锚固、点焊压边，从而杜绝任何一个可能出现的漏点影响(参见图 3图4)。

图3 漏点修补情况

图4 漏点修补情况

2.7.3 内部检查清理

修补工作完成后，由厂家人员和生产人员对内层检修空间进行清理，清除吸附剂残留、焊渣、施工废料等，保证内层结构清洁。并逐层对锚固、点焊、压边等进行检查，确保施工质量。

2.7.4 钢板网破损原因分析

2.7.4．1 现场钢板网开裂泄漏有以下几点特点

(1)根据现场检查情况，焊缝上未发现裂纹。

(2)漏点位置距离焊缝距离较远，有些在焊缝对面位置。

(3)漏点呈现无规律分布，上下位置和环向位置没有明显规律。

(4)MS121A/B两台吸附器泄漏及钢板网破损情况相似。

2.7.4．2 吸附器泄漏主要原因

该设备运行近一年时间出现钢板网破损泄漏，根据破损现象分析认为该两台吸附器泄漏主要原因是：钢板网局部存在质量缺陷，运行疲劳破坏导致钢板网开裂，进而导致吸附剂泄漏。

2.7.4．3 钢板网局部的缺陷

虽然采购钢板网时对厂家提出了明确的质量检验要求，钢板网进厂后杭氧又进行了检查复验，但由于只能对每卷钢板网进行取样检验，钢板网局部存在缺陷的可能性仍存在。

2.7.5 检修施工过程中存在的问题

(1)外层氧化铝层人孔设计安装错误，安装在空气入口管线上，造成人员、设备无法进入分子筛内部进行检修。

(2)分子筛内层排污口设计小，并且管线配置存在阻力，无法利用重力进行卸料，导致内部吸附剂无法正常排出，增大了起吊重量，造成原计划吊车无法吊出过滤器，影响了检修进度。

(3)纯化器中分子筛层、氧化铝层未设置卸料口，卸料需由专业真空泵输送卸料，特别是在分子筛吸附剂、氧化铝更换时需专业队伍进行操作，卸料不方便。

(4)设计安装阶段，空气出口管线未配置法兰，造成过滤器抽出困难，需要管道气割后吊装，施工困难、时间长。

(5)MS121A死气排放管线设计安装位置阻挡过滤器吊装，造成施工过程中脚手架重复搭设、拆除，延长了检修时间。

(6)仪表导压管、接线混乱，影响过滤器吊装。

(7)厂家提供的检修备件(DN1200)垫片厚度不够、强度不够(单层不锈钢骨架、双面石墨)，安装过程中出现破损。

(8)厂家施工工具及工装较计划时间晚一天，延长了检修进度。

2.7.6 检修效果

2.7.6．1 阻力无明显增加

本次修补的办法，通过增加一层不锈钢丝网来加固封堵漏点，由于增加丝网而带来的阻力增加很小，吸附器的阻力主要为分子和氧化铝床层的阻力。具体参见检修前后系统运行阻力图5和图6。

两台吸附器MS121A/B进、出口阻力PDIS1205，检修前为3.1kPa，检修后3.13kPa，对比可知，内网修补后阻力增加不明显，不影响吸附器使用效果。

图5 修补前系统阻力

图6 修补后系统阻力

2.7.6．2 运行情况正常

吸附器内层修补完成后，按计划吹扫、开车，运行情况良好。主要参数见表4。

表4 分子筛运行正常时主要运行参数

2.7.6．3 其他检修效果

(1)本次检修，在两台吸附器MS121A/B内网从上到下的各层圈都进行了加网修补加固，经过本次检修修补后可弥补原来的钢板网缺陷，在本次故障情况下，可保证装置长期运行。

(2)钢板网的质量控制非常重要，杭氧厂家自2014年以后对钢板网的采购检验提出了更严格的要求，除了以往的严格抽检外，对制造厂家在钢板网生产过程中要求采用电子实时监控质量控制，从而保证钢板网在每一批次上质量不存在差异。钢板网采购到杭氧后由我公司再组织对每卷钢板网进行一次严格的质量检查，从而保证了钢板网的质量可控。

(3)本次检修外网未能进行修补，内网修补完成后吸附器可保证系统正常运行至少一年以上，外层氧化铝有少量泄漏不会对系统性能造成影响，不会进一步影响后续系统。

(4)下一阶段需定期检查氧化铝泄漏情况，如果累积泄漏量较多时，可通过增补部分氧化铝来弥补不足。待大修时期，对外网进行彻底修补。

(5)根据目前设备运行使用情况，为延长设备的使用寿命并降低运行能耗，在保证设备安全运行的基础上(CO2曲线正常无波动)适当降低加热器出口温度的操作要求进行再生(控制冷吹峰值在 90～95℃较适宜)。

2.7.7 遗留问题

外层氧化铝层钢板网泄漏修补未进行。

因外层氧化铝层人孔设计安装错误，造成人员、工具无法进入，如要进入需要进行管道开孔，延长检修时间并且处理困难，因此此次检修未进行外层氧化铝钢板网泄漏点修补，仅补充了损失的氧化铝。

下一阶段，需要杭氧设计部门在评估外层氧化铝泄漏情况下，确定吸附器使用时间，对外层氧化铝层开设人孔进行补充设计、准备材料及施工。

3 外网检修施工

在重新组织方案准备、材料准备、施工准备等的基础上，2017年3月17日再次对吸附器外网进行修补，3月23日检修完成。

3.1 施工内容

(1)增加污氮再生管线吸附器出口处一对法兰，方便拆卸并作为人孔。

(2)分别对MS121A/B两台吸附器外层钢板网进行补充加固钢丝网。

3.2 施工工序

(1)人员进入设备前进行氧气含量分析达到18%～23%。

(2)利用吸附器检查孔组装升降吊篮。

(3)通过人员升降吊篮从下至上检查焊缝周围破损情况。

(4)整体检查钢板网损坏泄漏情况。

(5)从上之下满铺不锈钢丝网，并锚固，钢丝网连接处最后施工。

(6)对于上下边缘连接处采用压条点焊密封固定。

(7)清理施工杂物，气密性试验、检查施工质量。

3.3 施工实施

3.3.1 改装人孔

(1)在污氮气出口(法兰连接)的弯头下游增加一对拆卸法兰，检修时整个弯头可拆卸可以从设备管口进入设备内部。

(2)此修改方案不影响管线应力，现场修改比较快捷方便。

(3)将法兰处保温设计为可拆卸保温箱，弯头两端设计吊耳，方便检修。吸附器增加法兰：参见图7。

图7 吸附器增加法兰

3.3.2 外网检修施工

(1)人员进入吸附器外层，由于检修空间狭小，采用滑动小车在器外由人员操作升降，进行钢丝网铺设。

(2)外层钢丝网采用平面铺设，两张钢丝网连接处采用锚固连接。

(3)上下边缘连接处采用不等边角钢进行点焊密封固定。

(4)因外层施工空间狭小，操作不方便，施工进度慢，两台吸附器同时施工，检修周期5天完成。

3.3.3 检修后效果

吸附器内层修补完成后，按计划吹扫、开车，运行情况良好。主要参数见表5。

表5 分子筛运行正常时主要运行参数

4 总结

通过对吸附器的两次检修，消除了吸附器床层泄漏问题，吸附器运行稳定，满足空分装置长周期、满负荷运行的需要。通过两次检修的组织，积累了立式径向流吸附器床层检修经验，并通过检修了解吸附器结构。特别是对立式径向流吸附器来说，钢板网既是吸附器结构中的重点环节也是薄弱环节，其质量好坏直接影响吸附器的使用寿命和检修周期。在吸附器选型时，要特别注意钢板网的质量控制，一定选择质量过硬的品牌并规定其材质、参数及制作工艺并跟踪验收。杜绝出现运行钢板网选材不合格造成的设备缺陷。

(本文文献格式：李艳兵.立式径向流吸附器床层泄漏问题处理[J].山东化工，2017，46(12)：102-106.)

2017-04-10

李艳兵(1981—)，陕西榆林人，工程师，神华榆林能源化工有限公司基建管理部设备工程师。

TQ028.1+5

A

1008-021X(2017)12-0102-05