降低分子筛切换损失

潘新卿 狄鹏 胥波 葛功训

【摘 要】分子筛运行方式是否合理，可能造成制氧机能耗增加，优化分子筛的运行周期以及运行时间能够有效降低运行成本。简介制氧机组的分子筛运行周期优化调整，降低切换时造成的能耗损失，最后总结由此获得的体会。

【关键词】分子筛，运行成本，切换损失，吸附时间，升压

【中图分类号】TF341 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0041-01

一、前言

分子筛吸附系统，是制氧机净化空气中的水、乙炔、二氧化碳和其它有害杂质的主要设备，保证空分系统工艺需要和运行安全。分子筛切换过程会造成一部分的空气量不能进塔参与精馏，即切换损失，同时空压机能耗增加。莱芜天元气体有限公司现有22000Nm3/h机组4台套，合理调整分子筛的运行时间能够有效降低运行成本，创造可观的经济效益和社会效益。

二、分子筛系统概况

分子筛吸附器由杭氧制造，为卧式筒体、双层床的结构，内设支撑栅架，以承托分子筛吸附剂。铝胶由温州精晶氧化铝有限公司生产，型号为：WHA—103，分子筛由上海环球分子筛有限公司（上海UOP）生产，型号为：13xAPG。分子筛纯化系统由两只吸附器、电加热器、阀门、管道和自动切换控制系统组成。工作原理是利用吸附和再生的过程，实现连续运行。被压缩的空气经预冷系统冷却到一定温度后，自下向上通过分子筛吸附器，空气中所含有的水、二氧化碳、乙炔等杂质相继被吸附清除，净化后的空气进入冷箱中的主换热器。首先将分子筛用热空气或氮气进行活化处理，活化后的分子筛具有吸附能力，达到接近饱和时，转入再生阶段，首先均压回收部分空气，再放空至常压，用纯化后的气体加温后反向通过床层，使分子筛得到再生。床层达到再生要求的温度后，转入冷吹降温，完成再生全过程，就进入吸附阶段，通过均压升压，正式进入吸附过程。整个运行过程"吸附——切换——再生（包括冷吹）——切换——吸附"全部按照预先设定的程序运行的。采用两只吸附器交替使用，一只工作时，另一只再生。

三、优化前运行情况及能耗分析

1.充压阶段

原有充压时间为20分钟，分5个梯度，空压机每个梯度增加4%的二级进口导叶开度，增加6%的一级导叶开度，空压机电流增大9A，整个升压过程对空分装置持续影响7600Nm3/h的空气量，无法进入空分装置参与精馏，造成能耗增加以及氧、氮、氩产品产量降低，同时职工操作压力增大，容易造成工况波动。

2.加温阶段

每次加温时间90分钟，加温再生气量为20000Nm3/h，电加热器功率为450kW。冷吹时间为120分钟，冷吹再生气量为22000Nm3/h，冷吹末期的出口温度为31℃。原有再生周期为240分钟，以8天为1计算周期，每周期内共加温再生48次。冷吹峰值达到128℃，正常设计冷吹峰值≥80℃即可，经过计算可以得出加温时间存在富余，分子筛设计解析热大于实际解析热，分子筛在吸附阶段未达到饱和状态，且吸附容量远远大于应用吸附容量。

四、优化情况及效果

由于分子筛吸附容量远远大于应用吸附容量，同时工作时出口CO2含量从未出现升高趋势，我们对7#制氧机进行了5次试验，每次吸附时间增加6分钟，试验结果如下表：

1.充压阶段

充压时间由20分钟增加至30分钟，分5个梯度。空压机每个梯度增加的二级进口导叶开度由4%变为1%，增加的一级导叶开度由6%变为2%，空压机电流增大量由9A减小至1A，整个升压过程对空分装置持续影响的空气量由7600Nm3/h减少至2000Nm3/h，无法进入空分装置参与精馏的空气量减少，对能耗及产量造成的影响减小，同时职工操作压力减小，工况趋于稳定。