浅析分子筛蒸汽加热器的改造

胡 欣，杨 斌

（安徽淮化股份有限公司，安徽淮南232000）

在合成氨二厂空分生产中蒸汽加热器是一个必不可少的设备，由于我公司采用的是杭氧生产的立式变温吸附（TSA）方式，其工作原理就是在常温高压时吸附水、二氧化碳、碳氢化合物等，在高温低压时解吸这些被吸附的水、二氧化碳、碳氢化合物等。

1 分子筛吸附的原理

淮化公司二厂空分吸附采用的是TSA立式13X分子筛，杭氧股份公司的设备。分子筛正常工作是先由三氧化二铝吸附水分，然后再由13X吸附乙炔、二氧化碳以及一些碳氢化合物，为后序工况提供干净的干空气。

当分子筛吸附能力达到饱和时，用大量的气体吹扫，使这些杂质排出分子筛，分子筛干净后可再次循环使用。如果再生不彻底，可能会把一些水分或碳氢化合物带到后面工序，在冷箱中冻结影响换热面积或再到精馏塔中被积聚，一旦浓度达到一定值时，在静电的作用下会产生爆炸。

如何确定分子筛是否有效运行，可以通过露点来判断。露点指的是在空分中污氮气中的绝对湿度。露点越低，说明污氮气中的水分含量越少。而MI 7258则是在线监控的主要指标之一，其精密度达到mg/kg级。

2017年1月24日，二厂空分的MI 7258发生变化（正常值为 -79.0），在11：40 变为 -74.6;14：32变为 -73.1；16：15变为-70.8。17:00因MI 7258继续恶化，调度令二厂空分停车，生产所缺的气体由三厂补充，19：00二厂空分停车完毕，至此二厂两台气化炉产量由600 t降至120～130 t，三厂也由两台气化炉改为一台，产量由原先的900 t降至400 t，每天的合成氨产量损失高达900 t。2017年1月26日更换完毕，空分开车，19：00退出三厂的氧氮气纯度合格，至此蒸汽加热器更换完成，历经51 h，停车造成损失达40余万元（以2200元/吨计算）。

2 事故原因分析

①露点分析仪表故障：只要用露点分析仪对露点的根部进行手动测量就可以了。当天手动测量后，发现测得结果基本上和DCS显示的结果一致，可以认为露点分析仪表正常；②蒸汽加热器泄漏：因为我们测得手动分析分别是-67、-64、-60，和DCS露点分析所采集的数据一致，可以判断是蒸汽加热器泄漏，必须更换。

3 蒸汽加热器发生泄漏时，如何保证正常生产

3.1 使用电加热器

首先电加热器的进口管直径为300 mm，出口管直径为350 mm，32 000 Nm3/h的加温气量勉强可以达到，但是冷吹时所需要的47 000 Nm3/h气量是远远达不到的，再加上电加热器上有压差保护装置。若牺牲分子筛的加温时间和冷吹时间，又会使分子筛的负荷加大，轻者分子筛需要特殊再生，重者造成中毒不可再用；若牺牲空气量的话，必会减少产品气的外送量，最终导致二厂合成氨减产。故这种方法不可用。

3.2 并联一台同规格的蒸汽加热器

如果重新配管，阀门增多，工作量增大，费用也大。一开一备，不会对工况产生任何的影响。

3.3 蒸汽加热器重新设计

在不改变进出口管径的情况下，将蒸汽加热器分为5组，正常使用4组，另一组备用。当蒸汽加热器发生泄漏时，立即判断是哪一组，并将其隔离，备用的一组投入使用。发生泄漏的一组检修完成后作为备用一组。这种方法既经济又不会因蒸汽加热器的泄漏而影响长周期的生产。

3.4 更换材质

我们目前用的是铁制的光管换热器，铜、铁、铝是传热效果好的材质，它们各有各的优缺点，若能更换一种抗冲刷、抗腐蚀、抗高温的合金钢材质，如含镍的不锈钢，同样使成本增加，但会降低泄漏事故的发生。

4 结束语

蒸汽加热器是分子筛再生的关键设备，如果发生泄漏，会直接影响空分的正常生产。笔者认为可以将蒸汽加热器分成若干组，成本增加不多。当一组泄漏时可用备用一组更换，不会对生产产生任何影响，确保生产的稳定性。当然设备的安全运行需要人来监控，所以在生产过程中要密切注意分子筛纯化系统的运行状况，精心操作，严格监控工艺参数，加强巡检，从而确保空分装置的长周期安全稳定运行。□