5万2空分装置环境中二氧化碳长期超标导致空分系统冻堵处理措施探讨

王业广

摘 要：空分装置主要原料为空气，空气中CO2高低影响空分装置稳定运行的主要因素之一。本文从环境中CO2超过设计指标后，运行过程中出现分馏塔、板式换热器冻堵现象后的处理措施。

关键词：空分设备;分子筛纯化器;CO2含量;超标;冻堵;处理措施

1 概述

本厂空分设计为3套KDON-52000/30000空分装置，采用全低压内压缩，氮水预冷系统，分子筛净化流程。空分装置的纯化器吸附容量按照大气环境中CO2<600ppm设计。实际运行中，大气中CO2在线分析仪经常超标并达到1000ppm（量程最高1000ppm），超过纯化器吸附容量的CO2穿透分子筛，导致纯化器出口CO2超标，进入空分板式换热器，造成换热器阻力升高，造成空分装置氧气产量下降被迫停车。

2 纯化器出口CO2超标处理措施

调整纯化器运行时间，减少吸附时间。纯化器加热时控制污氮气出蒸汽器加热器温度在160～165℃，加热末期根据蒸汽压力高低“选择暂停程控”控制纯化器污氮气出纯化器温度在0～10℃，使冷吹峰值达到110～125℃。当冷吹结束后纯化器出口温度达到40℃以下时提前切换纯化器，缩短运行时间。

补充装填分子筛，增加吸附容量。空分装置低压板换阻力高，气体偏流原因是大气环境CO2不规律性严重超标，超出了纯化器设计吸附能力，CO2穿透分子筛在低压板换空气通道冻结形成冻堵，为提高吸入空气质量、提高纯化器清除能力等，来消除和减轻大气环境CO2超标对空分装置的不利影响，补充高效分子筛，增加分子筛吸附容量。通过查阅分子筛纯化器图纸，及现场打开人孔确认分子筛距离纯化器气体分布管有25cm有富裕空间，经计算每台吸附器可以补充装填12t高效（Ⅲ型）分子筛，将空分装置6台纯化吸附器补充高效III型分子筛。

3 分子筛纯化器填装前技术性能参数

结构：卧式容器，分子筛吸附床是由支撑栅架承托的，在不锈钢孔板上部有80mm惰性氧化铝和420mm活性氧化铝，在分隔板上部有1000mmUOP13X分子篩，纯化器距离纯化器气体分布管有25cm。

4 分子筛补填内步骤

①前期准备：工具、材料等;②停车过程中通过将空气再生气导入分子筛纯化器，对施工纯化器进行空气置换，并将纯化器停车步骤控制在冷吹结束或并行阶段，防止纯化器内残留氮气或处于加热阶段，导致受限空间氧分析不合格或纯化器内温度过高人员无法进;③联系化验室进行多次取样化验，纯化器内取样合格后联系电气在纯化器内及外面施工场地接好照明;④待取样化验合格后方可进入纯化器内工作，并随身携带四合一，以防分子筛内有残留氮气释放（进入纯化器内施工时发现四合一报警或有不适时及时停止施工，人员退出纯化器）。纯化器内人员施工时，外面必须有专人监护，以防发生意外事故;⑤吊车到位，纯化器东西两侧各站一台，将分子筛倒入专用工具内（专用漏斗），按需倒入。2台吊车将装有分子筛的漏斗分别起吊至纯化器东西两侧人孔口，打开闸板进行装填;⑥纯化器两侧人孔口分子筛堆积较多时停止装填，施工人员进入纯化器进行分子筛拔平。分子筛拔平后，按需继续装填;⑦以此循环，按每台纯化器装填数量装填（12t/台，共计96桶）;⑧分子筛装填完后刮平，由技术人员、生产技术部工程师检查确认。

5 补填装后技术性能参数

容器类别：Ⅰ类 分子筛型号：高效Ⅲ型

安装型式：卧式 分子筛规格：8×12目球形

主体结构型式：单层 补充填装量：12t ×6台

支座型式：鞍型 补充填装量：约18m3/台

总长：24278mm 几何容积：326m3

6 施工过程质量保证

①拆除人孔螺母时注意螺丝的完好性，检查垫片完好性，摆放整齐;②补装过程中不得有其他物品带进纯化器，人员进入纯化器前对衣裤口袋进行清理，且不得穿戴带油污衣物手套进入纯化器;③装填完后，分子筛用木扒板刮平整;④检查手套、口罩、眼镜、锹把、锹头等物品是否有遗留;⑤施工过程中选择晴天，防止分子筛吸潮。

7 补填装后效果验证

高效III型分子筛吸附剂补填加后，为使分子筛吸附剂具备最佳的吸附能力，所以对分子筛进行高温再生，即活化。加热期间将纯化器污氮气出空气进口温度加温至25℃，冷吹峰值达到140℃以上，每台分子筛活化周期为2个周期，分子筛活化完毕，吸附剂经高温再生后，进入正常工作状态，当大气中CO2含量达到1000ppm时纯化器出CO2含量<0.5ppm。2016年6月补充装完毕后空分装置运行至2018年5月，未再出现分馏塔、板式换热器冻堵现象。

8 结束语

空分装置分子筛纯化器出口空气中CO2超标的问题处理， 要针对不同的现象进行分析， 及时制定相应控制措施， 把损失降低到最低。空分设备设计、制造、安装之初就应全面考虑周围环境，将空分装置设置在远离化工装置火炬、各种气体放空处或提高分子筛纯化器吸附器吸附容量，以确保空分装置长期稳定运行。

参考文献：

[1]毛绍融.现代空分设备技术与操作原理[M].杭州：杭州出版社，2005（08）.