余绍利
中国石油兰州石化化肥厂 甘肃省兰州市 730060
摘要：本文通过空分装置以往分子筛在故障进水后的原因分析及处理，从中介绍分子筛纯化系统在操作等相关方面出现的常见故障，并提出了有针对性的解决方案。
关键词：分子筛；进水；分析；故障
一、分子筛进水的原因及后果
故障1：预冷系统故障导致分子筛进水。(1)冰机组长时间故障后，空气出空冷塔的温度急剧升高。由于不同温度下空气中的饱和水含量差别很大，这多余的一部分水分便给纯化系统带来了极大的负担。当超过分子筛的饱和吸附量时，分子筛便会失效。(2)空冷塔下部液面计失灵液面计正压管堵塞假指示，实际液面远高于DCS上显示液面，操作人员又没有及时发现，水进入到分子筛，造成分子筛失效。(3)操作人员没有及时打开LCV-1101调节阀前后截止阀，空冷塔液位逐渐上涨，使液面漫过空冷塔气体管道，水逐渐以气液夹带进入分子筛吸附器。后果，水进入分子筛后导致分子筛失效，CO2连续超标导致装置停车。
故障2：气沫夹带导致分子筛进水。循环水加药不当造成低温结晶或发泡，结晶体堵塞布水器水通道、空冷塔和水冷塔填料等，空冷塔冷却水流不下来，漫过空冷塔气体管道，水逐渐以气液夹带进入分子筛吸附器。后果，轻微时分子筛失效CO2连续超标，严重时导致装置停车。
故障3：进气流量剧烈变化导致分子筛进水。空压机压力波动大且频繁造成空冷塔处理,空气量忽大忽小，流速也忽大忽小，空冷塔内冷却水受到气流冲击，将水带入分子筛吸附器内。后果，轻微时分子筛失效CO2连续超标，严重时导致装置停车。
故障4：预冷系统冷却泵、冷冻泵循环水量太大，造成空冷塔布水器处理水量超限，即布水器液面太高淹没气体通道，水以气液夹带进入分子筛吸附器。一般几分钟就有大量水带入。后果，由于水量大使分子筛表面粉化，强度降低，分子筛微孔大量堵塞，吸附容量减小。
二、分析原因并制定措施
故障1原因分析：
(1)3#6000冷水机和4#6000的3#冰机同时故障，3#6000TIA-1102逐渐升高超过工艺指标，导致进分子筛空气中的含水量增大，分子筛饱和CO2超标。
(2)空冷塔DCS液面计失灵,实际液面远高于DCS上显示液面，没有检查就地液位计，操作人员又没有及时发现，水进入到分子筛，造成分子筛失效。
(3)预冷系统开工过程中空冷塔底部前后截止阀V-1102或V-1103未全开，空冷塔液位上涨超工艺指标上限,导致空气夹带着大量水份进入分子筛，造成分子筛失效。
故障应急措施：
(1)当3#6000冷水机组和4#6000的3#冰机同时故障时，立即联系空分车间循环水岗位开启风机，根据循环水来水温度决定风机开启的台数，控制空冷塔的空气出口温度，同时检查纯化器V1214导淋是否有水，重点关注各工艺参数的变化趋势，尤其是冷吹和加热峰值的变化，尽快恢复故障冷水机组。
(2)空冷塔DCS液面计失灵后，操作人员立即用就地液位计判断液位进行再生，同时检查V1214导淋是否有水，如果水带入到分子筛，首先将分子筛进行连续多轮的高温再生，判断冷吹和加热峰值、及CO2的变化，来确定分子筛是否能继续使用，如果CO2指标连续超标影响正常生产，装置紧急停车更换分子筛。
(3)预冷系统空冷塔底部手动截止阀V-1102或V-1103未全开，空冷塔液位不断升高，紧急检查开启V-1102或V-1103阀门，必要时打开旁通控制液位不上涨。检查V1214导淋是否有水，如果水带入到分子筛，判断冷吹和加热峰值、及CO2的变化，来确定分子筛是否能继续使用，如果CO2指标连续超标影响正常生产，装置紧急停车更换分子筛。
故障2原因分析：
(1)由于循环水加药剂过量，造成空冷塔内集聚大量泡沫，由空气雾沫夹带进入纯化器中。
(2)在故障发生后一些工艺指标异常，如空冷塔出口空气温度、纯化器出口空气中CO2含量等产生了明显的变化，但并未能准确判断故障产生的原因，采取相应的措施。
(3)循环水加药剂前未能与空分装置联系，以至于分子筛进水没有及时采取处置措施。
故障应急措施：
紧急停运装置，排尽空冷塔内所有液体，将分馏系统加温至常温。鉴于现场加温条件不足以使分子筛活化，更换了全部分子筛，并对分馏系统进行了加温吹扫。空冷塔雾沫夹带导致纯化器进水故障的后果较严重，造成的损失巨大。
故障3原因分析：
空压机压力波动大且频繁，造成空冷塔处理空气量忽大忽小，流速也忽大忽小，而且未及时监视和控制空气预冷系统空气压力，空冷塔内冷却水受到气流冲击，空气流夹带大量水流向分子筛纯化系统，轻微时分子筛失效CO2连续超标，严重时导致装置停车。
故障应急措施：
故障发生后，立即调整3#6000空压机出口压力，控制出口压力450-500KPA，出口流量27500-39000Nm3/h，稳定空压机的运行减少波动。将电加热器出口温度设定值为280℃ , 并延长分子筛吸附器的加温和冷吹时间。通过冷吹和加热峰值、CO2指标的变化判断分子筛的吸附能力，如果失效立即停车更换分子筛。
故障4原因分析：
预冷系统冷却泵、冷冻泵循环水量太大，造成空冷塔液位超限，即液面太高淹没气体通道，水以气液夹带进入分子筛吸附器。由于水量大使分子筛表面粉化，强度降低，分子筛微孔大量堵塞，吸附容量减小。严重时靠再生已无法使分子筛吸吸附效率达工艺标准，须更换工作中的分子筛。
故障4应急措施：
当预冷系统冷却泵、冷冻泵循环水量太大时，造成空冷塔液位超限，水进入到分子筛时。立即降低冷却泵、冷冻泵水量，与此同时打开空冷塔底部的排水阀V-1132排水降低底部水位，LCV-1101打手动操作,调节液位至工艺指标范围内，打开V-1214检查是否带水。通过冷吹和加热峰值、CO2指标的变化判断分子筛的吸附能力，如果失效立即停车更换分子筛。
四、分子筛进水处理方案
1.分子筛纯化器进水后的现象
分子筛纯化器进水时，分子筛压力会出现忽高、忽低波动现象，吸附器阻力明显升高，加热和冷吹温度曲线发生变化，纯化器出口温度飙升、纯化器CO2升高等现象。
2.分子筛纯化器因进水处理方法
⑴先降低分子筛纯化器入口空气流量，预冷系统调节正常后，保持分子筛低负荷运行，并对分子筛进行高温再生，将电加热器出口温度在设定280℃，在保证另一组分子筛正常运行的同时，延长进水分子筛的加热及冷吹时间，提高再生污氮气流量，加热污氮气流量4400Nm3/h、冷吹污氮气流量7200 Nm3/h,进行多轮的高温再生。
⑵如果高温再生多轮次后，分子筛纯化器后CO2含量依然超标，且再生温度曲线及冷吹峰值均正常，分子筛纯化器后CO2含量在纯化器运行一段时间后呈现周期性规律升高趋势，则可能出现分子筛纯化器夹套进水的情况。
(3)分子筛进水量过大，整个床层被淹没，夹套进水。套中的水分，在分子筛高温再生时以水蒸气形式从夹套中进入纯化器顶部，由于13X-APG分子筛在200℃的高温下仍具备吸附能力，上层分子筛始终处于吸附水分的状态，导致上层分子筛始终无法再生彻底，致使上层分子筛吸附容量降低，CO2吸附效率下降。当分子筛处于冷吹阶段时，未被上层分子筛吸附的水分，沿分子筛内回至夹套中，在分子筛反复再生过程中，水分始终不能完全被带出，纯化器后CO2含量始终阶段性超标。
(4)出现以上情况时，拆下分子筛纯化器外筒体下部三个吹除口分堵板，有水排出，在堵板法兰处加装阀门。在分子筛运行及加热、冷吹阶段，在适当提高再生污氮气流量的同事全开阀门进行吹扫，在升、卸压阶段为避免升、卸压速度过快对床层造成冲击，稍开阀门吹扫。当纯化器后CO2含量峰值呈现逐步下降趋势时，采取加热、冷吹阶段全开阀门吹扫，在分子筛运行阶段，进行间歇性吹扫，继续检查分子筛的使用性能。
(5)上述的高温再生处理方法和夹套进水处理方法都采取后，检查CO2含量峰值没有下降的趋势，则说明纯化器进水量过多，分子筛底部活性氧化铝无法全部吸附，由于水分子极性高于CO2，分子筛首先吸附水，导致整个分子筛床层吸附容量下降，CO2吸附率降低,纯化器出口CO2含量超标，最终导致空分装置停车，更换全部分子筛重新进行高温再生后再进行开车。
参考文献
[1]空分装置操作规程.《中国石油兰州石化分公司》，2017版
[2]汤学忠 顾福明.新编制氧工问答.《冶金工业出版社》，2001.