降低分子篩切換損失

潘新卿 狄鵬 胥波 葛功訓(xùn)

【摘 要】分子篩運(yùn)行方式是否合理，可能造成制氧機(jī)能耗增加，優(yōu)化分子篩的運(yùn)行周期以及運(yùn)行時間能夠有效降低運(yùn)行成本。簡介制氧機(jī)組的分子篩運(yùn)行周期優(yōu)化調(diào)整，降低切換時造成的能耗損失，最后總結(jié)由此獲得的體會。

【關(guān)鍵詞】分子篩，運(yùn)行成本，切換損失，吸附時間，升壓

【中圖分類號】TF341 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0041-01

一、前言

分子篩吸附系統(tǒng)，是制氧機(jī)凈化空氣中的水、乙炔、二氧化碳和其它有害雜質(zhì)的主要設(shè)備，保證空分系統(tǒng)工藝需要和運(yùn)行安全。分子篩切換過程會造成一部分的空氣量不能進(jìn)塔參與精餾，即切換損失，同時空壓機(jī)能耗增加。萊蕪天元?dú)怏w有限公司現(xiàn)有22000Nm3/h機(jī)組4臺套，合理調(diào)整分子篩的運(yùn)行時間能夠有效降低運(yùn)行成本，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

二、分子篩系統(tǒng)概況

分子篩吸附器由杭氧制造，為臥式筒體、雙層床的結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)支撐柵架，以承托分子篩吸附劑。鋁膠由溫州精晶氧化鋁有限公司生產(chǎn)，型號為：WHA—103，分子篩由上海環(huán)球分子篩有限公司（上海UOP）生產(chǎn)，型號為：13xAPG。分子篩純化系統(tǒng)由兩只吸附器、電加熱器、閥門、管道和自動切換控制系統(tǒng)組成。工作原理是利用吸附和再生的過程，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。被壓縮的空氣經(jīng)預(yù)冷系統(tǒng)冷卻到一定溫度后，自下向上通過分子篩吸附器，空氣中所含有的水、二氧化碳、乙炔等雜質(zhì)相繼被吸附清除，凈化后的空氣進(jìn)入冷箱中的主換熱器。首先將分子篩用熱空氣或氮?dú)膺M(jìn)行活化處理，活化后的分子篩具有吸附能力，達(dá)到接近飽和時，轉(zhuǎn)入再生階段，首先均壓回收部分空氣，再放空至常壓，用純化后的氣體加溫后反向通過床層，使分子篩得到再生。床層達(dá)到再生要求的溫度后，轉(zhuǎn)入冷吹降溫，完成再生全過程，就進(jìn)入吸附階段，通過均壓升壓，正式進(jìn)入吸附過程。整個運(yùn)行過程"吸附——切換——再生（包括冷吹）——切換——吸附"全部按照預(yù)先設(shè)定的程序運(yùn)行的。采用兩只吸附器交替使用，一只工作時，另一只再生。

三、優(yōu)化前運(yùn)行情況及能耗分析

1.充壓階段

原有充壓時間為20分鐘，分5個梯度，空壓機(jī)每個梯度增加4%的二級進(jìn)口導(dǎo)葉開度，增加6%的一級導(dǎo)葉開度，空壓機(jī)電流增大9A，整個升壓過程對空分裝置持續(xù)影響7600Nm3/h的空氣量，無法進(jìn)入空分裝置參與精餾，造成能耗增加以及氧、氮、氬產(chǎn)品產(chǎn)量降低，同時職工操作壓力增大，容易造成工況波動。

2.加溫階段

每次加溫時間90分鐘，加溫再生氣量為20000Nm3/h，電加熱器功率為450kW。冷吹時間為120分鐘，冷吹再生氣量為22000Nm3/h，冷吹末期的出口溫度為31℃。原有再生周期為240分鐘，以8天為1計(jì)算周期，每周期內(nèi)共加溫再生48次。冷吹峰值達(dá)到128℃，正常設(shè)計(jì)冷吹峰值≥80℃即可，經(jīng)過計(jì)算可以得出加溫時間存在富余，分子篩設(shè)計(jì)解析熱大于實(shí)際解析熱，分子篩在吸附階段未達(dá)到飽和狀態(tài)，且吸附容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)用吸附容量。

四、優(yōu)化情況及效果

由于分子篩吸附容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于應(yīng)用吸附容量，同時工作時出口CO2含量從未出現(xiàn)升高趨勢，我們對7#制氧機(jī)進(jìn)行了5次試驗(yàn)，每次吸附時間增加6分鐘，試驗(yàn)結(jié)果如下表：

1.充壓階段

充壓時間由20分鐘增加至30分鐘，分5個梯度。空壓機(jī)每個梯度增加的二級進(jìn)口導(dǎo)葉開度由4%變?yōu)?%，增加的一級導(dǎo)葉開度由6%變?yōu)?%，空壓機(jī)電流增大量由9A減小至1A，整個升壓過程對空分裝置持續(xù)影響的空氣量由7600Nm3/h減少至2000Nm3/h，無法進(jìn)入空分裝置參與精餾的空氣量減少，對能耗及產(chǎn)量造成的影響減小，同時職工操作壓力減小，工況趨于穩(wěn)定。