1 裝置概況
??? 中油集團(tuán)撫順乙烯化工有限公司乙二醇車間空分裝置，原設(shè)計使用法國空氣液化公司的專利技術(shù)，采用全低壓流程、常溫分子篩吸附凈化、透平膨脹機(jī)制冷、DCS控制，生產(chǎn)高純氧、高純氮的氣、液產(chǎn)品，氧氮產(chǎn)量均為6000m³／h，于1991年投產(chǎn)；1997年5月16日發(fā)牛上冷爆炸事故后，于1997年日月重建，靜設(shè)備(包括分餾塔，主換熱器、主冷凝蒸發(fā)器、過冷器、液氧吸附器等)采用河南開封空分集團(tuán)有限公司設(shè)計制造，動設(shè)備除膨脹機(jī)外，其余動、靜設(shè)備仍為原法液空設(shè)備，另增加了 臺美國約克公司制造的冷凍機(jī)，高純氧產(chǎn)量不變，高純氮產(chǎn)量則提高到13000m³／h(設(shè)計值)，于1997年11月8日產(chǎn)出合格產(chǎn)品，達(dá)到了 次開車成功；但自投產(chǎn)以來，因主換熱器堵塞造成運(yùn)行周期短，到2000年5月裝置大檢修時，才徹底解決了這一問題。
2 解決制約空分裝置長周期運(yùn)行的瓶頸
2．1 分析制約空分設(shè)備長周期運(yùn)行的主要原因
??? 空分裝置運(yùn)行周期是指制氧機(jī)連續(xù)正常運(yùn)行的時間，其長短是衡量裝置運(yùn)行狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)之一。由于本空分裝置的動設(shè)備除膨脹機(jī)外，全部為進(jìn)口設(shè)備，運(yùn)行狀況良好，維護(hù)量小，但多次因主換熱器堵塞造成運(yùn)行周期短的問題一直困擾我們的生產(chǎn)，原法液空裝置運(yùn)行周期一般為七個月，分析原因主要是由于C02和水分的凍堵造成的，為此，在重建時降低了進(jìn)純化器的空氣溫度，對純化器中的分子篩和鋁膠量進(jìn)行了調(diào)整，每只純化揣的分子篩量比原來多裝了1．4噸，鋁膠少裝了15噸、但是開工后，多次因主換熱器堵塞而被迫停車處理，運(yùn)行周期最多不超過100大，是什么原因造成主換熱器堵塞的呢?
??? 1．機(jī)械雜質(zhì)、分子篩粉末等異物堵塞
??? 從每個運(yùn)行周期的分子篩山u與分餾塔下塔的壓力差值看，一般都是從8kPa左右漸漸上漲到50kPa左右，如圖1，從分廣篩出口采樣點(diǎn)排放觀察未見分子篩粉末等雜物，停車大加溫吹除時，打開各排放閥也不見機(jī)械雜質(zhì)、分子篩粉末等異物，開車積液后，從下塔底部排出液空看，電無機(jī)械雜質(zhì)、分子篩粉末等異物，因此，主換熱器堵塞是機(jī)械雜質(zhì)、分子篩粉末等異物造成的可能性可初步排出。
??? 2．純化器對水分的吸附效果不好
??? 對純化器出門的空氣進(jìn)行采樣分析，工作初期露點(diǎn)都低于—65℃， 工作末期大部分時間在—63℃，有時在—60℃左右，我們進(jìn)行了多個運(yùn)行周期的跟蹤分析，整個周期的露點(diǎn)均在—63℃以下，說明水分進(jìn)入分子篩的可能性很小。
??? 3．純化器對C02的吸附效果不好
??? 在純化器出口有C02在線分析儀，時刻監(jiān)測 空氣進(jìn)主換熱器中C02含量，純化器B使用時， 出口C02含量始終小于O．2×10-6，純化器A使 用時，初期出口C02為O．2×10-6，中期上漲到 (1．1~1．2)×10-6，盡管在允許：范圍之內(nèi)，但 我們?nèi)詰岩芍鲹Q熱器的堵塞極有可能是C02的凍 堵造成的，問題出現(xiàn)在純化器本身，或是分子篩 有問題。
??? 2．2 純化器的工作情況
??? 分子篩純化系統(tǒng)是空分裝置中的關(guān)鍵部位， 它承擔(dān)著吸附空氣中的水分，二氧化碳，碳?xì)浠?合物等雜質(zhì)的重任，其吸附性能的好壞直接影響 裝置的長期、安全運(yùn)行。
??? 1．從理論上分析吸附過程的特點(diǎn)
??? (1)吸附平衡
??? 當(dāng)吸附了一定量的氣體之后，吸附速度將逐 漸減小，另一方面，被吸附的氣體由于熱運(yùn)行會 發(fā)生脫附，脫附速度隨被吸附量的增加而增大， 在一定溫度和壓力廠，當(dāng)脫附速度和吸附速度相 等時，便達(dá)到了吸附平衡。
??? (2)吸附過程簡述
??? 氣體進(jìn)入吸附器后，吸附質(zhì)首先在靠近純化 器入口端的吸附劑上被吸附，并漸漸趨于飽和， 達(dá)到飽和的區(qū)域稱為吸附平衡區(qū)，在平衡區(qū)以下 是在進(jìn)行吸附的傳質(zhì)區(qū)，傳質(zhì)區(qū)以下是未吸附 區(qū)，繼續(xù)進(jìn)氣，純化器傳質(zhì)區(qū)逐漸下移，木吸附 區(qū)相應(yīng)減少，當(dāng)傳質(zhì)區(qū)的前緣剛達(dá)到吸附劑的出 口時，出口氣體中的吸附質(zhì)濃度尚未增加，此點(diǎn) 稱轉(zhuǎn)效點(diǎn)，到達(dá)轉(zhuǎn)效點(diǎn)所需的時間為轉(zhuǎn)效時間 (即穿透時間)，也就是純化器的工作時間。
??? (3)吸附劑的再生
??? 再生是吸附的逆過程，對吸附來說，溫度越 低，壓力越高，則吸附量越人，對吸附有利；再 生則溫度越高，壓力越低，對再牛越有利，再生 效果越好。
??? 吸附劑的再生主要是采用低壓干燥氣體(如 污氮?dú)?，氮?dú)獾?作為再生氣源，通過加熱，冷 吹過程使被吸附的吸附質(zhì)解吸出來，恢復(fù)吸附劑 的吸附能力。
??? 2．本裝置分子篩的工作情況
??? 本裝置分子篩采用上海UOP生產(chǎn)13X—APG 型分子篩，它對H₂0、C0₂、C₂H₂有很強(qiáng)的親和 力，這種親和力的順序是H₂0＞C₂H₂＞C0₂，使 用鋁膠為法國空氣液化公司生產(chǎn)；的活性氧化鋁， 吸水性能較好。分子篩使用周期為250分鐘，進(jìn) 氣溫度在10～15℃， 工作厄／J為500kPa左右， 設(shè)汁氣量為31500m³／h，再生氣為污氮?dú)猓偕?過程由電加熱器將污氮?dú)饧訜峥?8O~200℃，加 熱時間70分鐘，冷吹時間九145分鐘，壓力為 9kPa，流量為7000m³／h。
??? 為了保證純化器的工況穩(wěn)定，設(shè)計時必須使 具吸附能力Q吸大于被吸附氣體的吸附質(zhì)總含量Q質(zhì)，即Q吸＞Q質(zhì)，本裝置純化器的設(shè)計處理氣 量為31500m3／h，大于正常工作時的裝置最大進(jìn) 氣量29500m³／h，吸附時間不變，氣體中吸附質(zhì) 的含量不變，即實(shí)際被吸附氣體的吸附質(zhì)總量Q實(shí)遠(yuǎn)小于Q吸，即Q吸＞Q實(shí)。如果分子篩工作 正常，則純化器出口C02含量不會上漲，在整個周期應(yīng)是基本趨于穩(wěn)定的。而在A床使用時出 現(xiàn)以C0₂含量的上漲，上漲的時間點(diǎn)并不固定， 但均在使用2小時之內(nèi)開始上漲，上漲的趨勢如。
??? 如果分子篩再生不徹底，其C02含量上漲時 間應(yīng)在使用的中后期，從趨勢圖分析看，分子篩 某一區(qū)域有問題或是純化器有內(nèi)漏的刊能性要大 一—些，為此，我們進(jìn)行了以下工作：
??? (1)分子篩的質(zhì)量分析
??? 我們從A床分子篩的最上層均勻地采用分 子篩樣品，分別送大連物理化學(xué)研究所和上海 UOP進(jìn)行檢驗(yàn)，證明分子篩各項(xiàng)指標(biāo)均合格，不 存在質(zhì)量問題。
??? (2)分子篩裝填的檢查
??? 我們在分子篩初次裝填后，按要求進(jìn)行了特 殊再生；一年后，打開裝填孔觀察，發(fā)現(xiàn)分子篩 裝填表面平整，無沖擊現(xiàn)象，估計鋁膠利分子篩隔網(wǎng)完好，不可能混合，在2000年5月拆卸過 程中證明了這一點(diǎn)。
??? (3)分子篩再生參數(shù)的調(diào)整
??? 由于原法國液空有限公司設(shè)計進(jìn)純化器空氣 溫度較高，在1997年重建時，新上一臺冷凍機(jī) 組，降低了進(jìn)純化器空氣的溫度，劉純化器中分 子篩和鋁膠的裝填量進(jìn)行廠改變，鋁膠仍用法液 空生產(chǎn)的，由原來每只吸附器5.7噸下凋刊3．2 噸，分子篩用上海UOP生產(chǎn)的13X—APG，1／16"， 由每只吸附器7噸上調(diào)到8．4噸，使川周期，再生 過程各參數(shù)沒作改變；運(yùn)行幾個月后，出現(xiàn)主換 熱器堵塞現(xiàn)象，可能對分廣篩再生不夠好，調(diào)整 部分再生參數(shù)，再牛氣量由原來的6400m3／h上 調(diào)到7000m3／h，再生過程中，加熱時間由原來 的60分鐘上凋到70分鐘，冷吹時間由原來的 155分鐘下調(diào)到145分鐘，其余參數(shù)不變；經(jīng)幾 個周期的運(yùn)行，再生結(jié)束時，分子篩床層溫度不 高，滿足操作要求，同時更有效地保證分子篩的 再生。
??? 完成以上的工作后，我們經(jīng)過反復(fù)地討論研 究，認(rèn)為其原因只能是純化器存在內(nèi)漏；由于純 化器采用內(nèi)保溫，在對內(nèi)保溫壁進(jìn)行焊接時，可 能存在漏點(diǎn)，另外也可能是中心管泄漏，這樣造 成部分空氣沒經(jīng)過鋁膠和分子篩吸附就直接進(jìn)入 主換熱器，使純化器出口C02含量卜漲，從而造 成主換熱器快速堵塞，影響長周期運(yùn)行。在 2000年5月空分裝置大檢修期間。扒出分子篩 和鋁膠查漏，在兩個純化器的內(nèi)保溫壁上分別查 出了大小不等的幾個漏點(diǎn)，在公司領(lǐng)導(dǎo)的果斷決 策下，對內(nèi)保溫壁采用氬弧焊，進(jìn)行滿焊處理。 100％探傷檢查。漏點(diǎn)消除后，純化器出口空氣 中C02含量由原來的1．2×10-6下降至0．1×10-6，大大降低了C02在主換熱器上凍結(jié)的可能 性，使空分裝置的運(yùn)行周期由原來的100天延長 到現(xiàn)在的620天以上。
3 本裝置安全措施的改進(jìn)
??? 為了吸取空分裝置爆炸的教訓(xùn)，根據(jù)我裝置 的實(shí)際情況，在重建窄分設(shè)備L新增了一系列 安全措施。