浅谈空分分子筛带水后处理措施

孙二凯 ， 袁 征

(河南能源化工(集团)煤气化公司 义马气化厂 ， 河南 义马 472300)



浅谈空分分子筛带水后处理措施

孙二凯 ， 袁 征

(河南能源化工(集团)煤气化公司 义马气化厂 ， 河南 义马 472300)

针对义马气化厂空分KDON7500/8000型外压缩流程，两次分子筛带水事故对A套分子筛造成的损伤进行处理，总结事故经验教训，通过对循环水系统的改造，避免此类事故的再次发生。

分子筛 ； 带水 ； 技改 ； 活化

1 工艺流程简述

空分一期两套KDON7500/8000装置由开封空分公司设计，于2001年投产，671#A/B精馏岗位的主要任务是将空气经空压机组加压后，送入预冷系统降温，纯化系统吸附器为立式单层结构，全部为分子筛，两只吸附器切换工作，除去水、乙炔、二氧化碳等杂质，并用透平膨胀机提供的冷量使空气液化再进行精馏，从而获得所需的氧、氮产品，最终经换热器复热后进入氧氮压缩机，经压缩后外供。

2 分子筛带水事故简述

2.1 空分装置分子筛带水事故一

2016年8月24日8点，空分装置排水461号循环水准备加药(剥离剂)，工艺人员把A/B套空冷塔顶部冷冻水切至消防水，同时安排检修人员把A/B套1#水泵进口改为连接临时消防水管线，19：20 461#循环水开始加药，20：20 A/B套空冷塔阻力开始出现上升趋势，工艺人员检查V1252A/B未带水，班长安排中控人员降A/B套空压机负荷运行，20：27 A套空冷塔阻力涨至23 kPa，20：40 B套空冷塔阻力涨至30 kPa，20：48 B套CO2超量程至10×10-6，查看进分子筛吹除阀V1252B有大量水喷出，将后B套空压机进行放空。21：09 A套CO2超量程至10×10-6，察看进分子筛吹除阀V1252A有大量水喷出，将A套空压机进行放空。21：30由于B套空压机放空前分子筛2#罐处于冷吹末期，分子筛1#罐进水不多，立即组织班组人员对B套进行开车，空冷塔全部投用消防水，停用A套消防水，截止8月25日6点B套氧氮气并网，对A套分子筛进行活化再生。

2.1.1 直接原因

本次一期循环水加药期间一期两套空分装置同时运行，由于新鲜水量不足，消防水未全切换到新鲜水，致使部分冷却水进入分子筛纯化系统。

2.1.2 间接原因

①空分装置相关管理技术人员装置运行影响风险评估不到位，致使工况预判及失误防范措施滞后，未预料到循环水加药后空冷塔阻力升高很快的情况。②受新鲜水量不足影响，未安排将事先连好的冷冻水全切换到新鲜水源的管路投用。

2.1.3 事故防范和整改措施

①空分装置组织实施循环水加药期间空冷塔水源切换技术改造方案，2016年11月底前投用。②在一期两套空分装置运行期间若循环水加药，要求适当调高新鲜水压力，保证供应能力。同时加强分厂之间的横向联系，及时解决生产中存在的问题。③针对本次事故，完善空分装置对循环水加药期间的应急方案并做到班班演练。

2.2 空分装置分子筛带水事故二

2016年10月26日，空分装置对A套空冷塔伴热阀进行消漏，由于在电焊过程中发现远传空冷塔液位计有大幅波动，于是将空冷塔液位打假值，调节阀切为手动状态；安排人员手动调整监测现场空冷塔翻板液位计。检修作业完成后班组长进行验收并在检修工作票上确认签字，班组长签字后未及时安排相关工作，也未向有关人员告知检修已经完成。由于经验不足，对空冷塔液位一直未有波动不敏感，监盘不力，也未询问检修完成情况；在此期间现场巡检并未及时发现液位上升情况。22：09，空分A套空冷塔阻力开始迅速上升，正常运行阻力为7 kPa左右，在分子筛进水后最高上升超量程40 kPa。工艺人员检查V1252有大量水喷出，意识到是由于空冷塔液位因打假值造成自动调节失控的原因后，通过打开空冷塔底部排污阀降低液位后，重新投用空冷塔液位自控状态，23:08从空冷塔阻力曲线上显示降为正常，分厂采取A分子筛监护运行措施。

2.2.1 直接原因

A套空冷塔底部液位联锁LICAS1102A被打假值失去自调功能后，致使空冷塔液位过高，大量冷却水被来自空压机的空气夹带到后续分子筛纯化系统。

2.2.2 间接原因

①当班班长在空冷塔消漏检修结束签字验收后，思想疏忽未及时安排班组人员将已打假值的空冷塔底部液位进行恢复投用。②对工艺联锁管理不到位。该联锁系统被打假值后未严格执行相关审批程序；中控操作人员后续跟踪监控缺失，未及时发记录的假液位数值。③工艺巡检制度执行缺失。当班期间班长、操作人员监盘不力且未到现场及时发现空冷塔真实液位，记录虚假。

2.2.3 事故防范和整改措施

①严格工艺联锁管理。严禁私自将仪控联锁打假值，解除联锁仪表，应按照要求审批，由电仪人员执行，中控岗位如实做好记录；联锁解除期间要求必须有工艺技术人员在岗位紧盯工况变化。②认真开展事故警示教育活动。提高现场巡检人员安全责任意识。③严查现场工艺巡检管理，提高巡检质量。工艺技术人员、班长定期抽检对照运行装置的设备中控与现场人员运行记录情况，发现假记录、假数据，严格落实通报、考核。

3 对分子筛带水后如何活化的处理措施

3.1 第一次分子筛带水处理措施

针对第一次分子筛带水，由于循环水加药，导致分子筛中毒较严重，经过2 d(8 h/周期)活化，CO2含量始终维持在87×10-6左右，分子筛为13X(雪峰样品)，粒径为3～5 mm，取样分析，数据见表1。

表1 分子筛进水后分析数据(第一次)

注：除水分直测外，其余指标为活化后检测。

由表1可以看出分子筛已基本报废，于是决定送厂家对分子筛2#罐进行活化再生，1#罐则重新更换，更换后经72 h性能考核，CO2含量均在1×10-6以下。

3.2 A套第二次分子筛带水处理措施

由于A套第二次分子筛带水(1#罐装填旧的活化再生，2#罐装填新的)，导致1#罐分子筛活化再生吸附70 min后，CO2含量在13×10-6，经取样分析，数据如表2所示。

由表2可以看出A套1#罐分子筛已彻底报废，目前已在采购过程中，导致A套空分暂时不能备用。

4 注意事项

表2 分子筛进水后分析数据(第二次)

注：除水分与强度直测外，其余指标均为重新活化后检测；分子筛样品为13X雪峰样品，粒径为3～5 mm。

①针对空分装置分子筛带水后，对带水的罐应用干燥空气吹干后再用高温空气进行活化，如果两个一起再生，则导致大量带水的空气进入不带水的罐，会缩短其使用寿命。其原因是大量的分子筛进水后，自由水与分子筛形成了水结晶，即使再生温度达到220 ℃也不能去除结晶水，如果需要恢复吸附功能，需要将分子筛拿回厂家进行高温活化，恢复分子筛的吸附功能。②分子筛再生过程中，应尽量提高再生温度和适当延长加热时间，同时在冷吹阶段应加大再生气量，观察再生气排放口是否水分排完和分子筛粉化情况。③首次使用的分子筛要进行一次活化再生，目的是消除运输和充填过程中吸附的水分和二氧化碳。活化温度一般应高于200 ℃，低于250 ℃，当出口温度达到90 ℃以上时就可冷吹，活化时间不少于两个切换周期。④对分子筛的安装要认真检查筛网有无破损，固定是否牢固，分子筛是否充填满并且扒平，认真封好内外筒人孔，防止相互窜气。

5 总结

通过对循环水管线技改，有效解决了循环水加药期间对空分装置带来的安全隐患，保证分子筛的使用安全，避免了较大的经济损失，为全厂高负荷连运奠定坚实基础。

大连化物所二维金属碳化物纳米片衍生物研究获进展

近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组研究员吴忠帅团队发展了一种同时氧化和碱化的新策略，一步法实现了二维金属碳化物纳米片(Ti3C2MXene)向超薄钛酸钠或钛酸钾纳米带的转变，发现其具有优异的储钠和储钾性能。

MXene是一类新型二维金属碳(氮)化物纳米片，具有优异的电化学性能，一般由三元MAX相经化学刻蚀剥离制得，其中M指过渡族金属(如Ti、V、Nb、Ta等)，A指Al、Si等，X指C、N。常见的Ti3C2MXene表面具有大量的含氧/氟官能团，作为储能电极材料时易产生较大的不可逆容量，导致可逆比容量与库伦效率较低。因此，需要研发结构和性能稳定的MXene基新型电极材料。

该研究团队通过设计一种同时氧化和碱化的新过程，一步法实现了二维金属碳化物纳米片(MXene)向超薄钛酸钠或钛酸钾纳米带的转变，所制备的纳米带具有较大的层间距(0.90～0.93 nm)、超薄厚度(<11 nm)、较窄宽度(<60 nm)以及开放的大孔结构，有利于充放电过程中电解液离子的快速传输以及结构的稳定。因此，该类钛酸钠纳米带在200 mA/g电流密度下展现出高达191 mAh/g的比容量，钛酸钾纳米带具有优异循环稳定性，超过900次的稳定循环且保持较高比容量，明显优于其它的钛基纳米材料。重要的是，Ti3C2二维纳米片只是60余种 MXene家族中的一种，因此该工作为开发新型MXene衍生功能纳米材料开辟了新的途径。

2017-02-26

孙二凯(1983-)，男，助理工程师，从事空分运行管理与技术研究工作，电话：13525207754，E-mail: sunerkai2008@163.com。

TQ051.8

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1003-3467(2017)05-0042-03