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空分系统分子筛二氧化碳超标原因分析及采取的措施

【摘 要】在国内为大型空分装置中，分子筛作为空分装置的“咽喉不乏出现吸附效果变差的现象，本文就本公司空分装置分析筛吸附效果不好的原因进行了分析，并有针对性的提出了需要采取的措施。

【关键词】空分；分子筛；失活

空分系统在生产系统中起着关键性作用，其运行的稳定程度将直接关系到整个装置的经济运行和安全性；而分子筛单元又是空分装置的“咽喉”，由于在一段时间的运行当中，发现分子筛或重或轻出现了很多问题，严重地影响了系统的安全稳定运行，所以和大家共同探讨、分析一下分子筛CO2超标原因及改进措施。

1.现象

在2009年12月28日因纯化系统阀门故障，造成过空冷塔顶部除雾器吹坏，2#分子筛大量带水，并对分子筛造成“冲床”，为此分子筛和氧化铝布局混乱（上次停车检查发现），之后虽经高温再生处理，但此分子筛吸附末期CO2含量仍然超标（指标为≤1PPm，最高达7.9PPm），勉强能维持生产。1#分子筛也曾遭受过空冷塔带水的现象。

2010年7月10日，系统检修后开车发现2#分子筛吸附末期CO2超标严重，正常工艺指标≤1 PPm。在本次检修期间，由于分子筛各阀门密封不严，使分子筛处于高温湿潮环境中，水份基本饱和（开车后第一次分析露点高达-3℃）。系统检修结束开车后，分子筛出口CO2含量严重超标，在经过两个循环的高温再生后1#分子筛吸附性能恢复，但2#分子筛仍不能恢复，CO2含量仍然严重超标，吸附中、末期CO2高达50～60 PPm，于是7月14日又对B套分子筛进行第二次高温再生，经过两个循环的高温特殊再生，两个分子筛吸附末期都已达到所需要求（当时吸附空气量为12万～13万m3/h），连续逐渐加量运行两天后（最高吸附空气量14万m3/h），吸附末期也基本能到要求；7月18日分子筛在连续8～12小时后，遭受硫化氢、二氧化硫等有害气体的侵袭，两台分子筛吸附末期CO2均有超标，目前2#分子筛最为严重，吸附末期超量程（10ppm）20分钟。1#分子筛吸附末期最高显示为2ppm。

2.原因分析

分子筛失活的原因应是吸入了空气中的H2S和S02。吸入的H2S和S02有两个来源：一是直接吸人了环境空气中的H2S和S02。由于空分装置空气的吸入口离配套装置较近且呈南北分布，硫回收装置经常开车不正常，其尾气排放管高度不够，故富含H2S及SO2的尾气极易被吸人；二是其他工序中的粗煤气工艺气漏入到循环水中，此工艺气中含有H2S等气体，吸入的空气经过水冷塔中的循环水洗涤时，H2S再进入到该股被洗涤的空气中，并最终为分子筛和活性氧化铝所吸咐。

经过深入研究，我们给出了合理解释：

（1）空分现场曾多次受到硫化氢气体的侵袭，年7月18日大气中硫化氢含量较大（异味较浓），经取样分析为1～2 ppm，正常指标为0.015 ppm，超标100多倍，同样空分现场有四台分子筛（两套空分系统），为什么其它三台没有事情或者比较轻微呢？《大氮肥》2008年12月第31卷第6期《浅析空分装置分子筛失活原因及对策》中提到“值得说明的是，中国石油化工股份有限公司湖北化肥分公司的A、B台分子筛纯化器是并联的，A台失去活性，B台理应也失去活性，但其暂未失去活性的原因令人迷惑不解，停车后打开分子筛纯化器检查，发现B台床层较A台250mm左右，这对于卧式纯化器而言，其吸附容量绝对不可小视，这是B台分子筛暂未失活的主要原因”。我们的2#分子筛曾经冲翻过，分子筛和氧化铝布局混乱，严重阻碍了其吸附的性能，这和湖北的情况也极其相似。

（2）循环水曾经泄漏过甲醇。本篇论文中同样提到“被循环水吸收的H2S和SO2也有两个来源：即硫回收装置尾气被循环水吸收和富含H2S的工艺气因换热器发生泄漏使H2S进入到循环水中。泄漏最严重的一次是2007年6月24日，合成变换换热器爆管，大量的工艺气漏人到循环水中，最后还引起了闪爆。H2S和SO2大量进入到循环水中，还导致了工艺循环水系统加氯杀菌异常困难。2007年全年循环水在浓缩倍数相同情况下，SO2含量较往年升高约50％，达到了300mg／L。这均说明循环水中吸收了较多的H2S和SO2”。空分循环水系统和整个循环水系统共用，在不久前，合成车间因防喘振冷却器泄漏，造成大量的甲醇混入到循环水中；由于共用一套循环水，一些对分子筛有害的气体物质也不可避免地通过空冷塔进入分子筛中，而这都可能对分子筛产生不良的后果。

3.采取措施

以上的原因分析，我们认识到，这种后果给生产带来较大影响，教训是深刻的。必须采取有效的防污措施，以避免事故的再次发生。具体措施如下：（1）开好硫回收装置，加强出克劳斯气尾气氧化炉废气洗涤系统的管理，减少含硫化氢、二氧化硫气体的排放，同时有必要将废气排放管加高或挪至空气吸人口较远的位置。（2）加强变换及低压工艺设备的维护，减少工艺气向循环水中的泄漏。（3）空分水冷塔前最好加一套碱洗装置，以避免工艺气自换热器泄漏至循环水中后逸至分子筛的入口气中。（4）装置长时间停车再开车时，应适当提高分子筛的再生温度，使之再生相对彻底，以免影响下一个周期的吸附效率。（5）如果在运行中因外界原因出现CO2超标的现象，可在正常加温流程下启动电加热器，提高加温气体温度，适当延长冷吹时间，以便达到正常的再生效果。（6）如果超标不很严重可在适当的机会对分子筛进行补添，以达到吸附效果；如果超标严重，并经过各种方法达不到预期效果时，必须停车更换全部分子筛。