1、1純化系統(tǒng)簡介小魚說2目錄o 第一節(jié) 純化系統(tǒng)作用o 第二節(jié) 純化器結(jié)構(gòu)及吸附原理o 第三節(jié) 純化工藝流程簡述o 第四節(jié) 設(shè)計參數(shù)與設(shè)備o 第五節(jié) 分子篩吸附與再生過程o 第六節(jié) 開停車操作o 第七節(jié) 操作要點o 第八節(jié) 事故討論3一 純化系統(tǒng)作用 本系統(tǒng)是采用變溫吸附法連續(xù)分離空氣中水份和二氧化碳，在常溫下吸附劑對水份、二氧化碳的吸附容量大，高溫下吸附容量減小，通過周期性改變床層溫度，達到連續(xù)分離空氣中水份的二氧化碳的目的。 4二 純化器結(jié)構(gòu)及吸附原理o a.純化器結(jié)構(gòu)及優(yōu)點 立式雙層徑向流純化器，吸附器由一個外殼、三個帶有特殊開孔的中心筒組成。中心圓柱體和中心筒都包有不銹鋼絲網(wǎng)，內(nèi)筒懸掛在

2、外筒上。空氣首先進入靠近外筒的空腔然后進入氧化鋁和分子篩層，中心筒可以起過濾作用。這種結(jié)構(gòu)可以使氣流分布均勻，占地面積只是臥式分子篩純化器的1/4左右。由于立式徑向流為圓柱體格柵結(jié)構(gòu)，充分利用了空間，并減少了氣流阻力，因而可節(jié)約能耗。加之它能夠防止床層內(nèi)分子篩流態(tài)化，所以有較廣闊的應(yīng)用前景。5二 純化器結(jié)構(gòu)及吸附原理6二 純化器結(jié)構(gòu)及吸附原理o 雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器相比只充填分子篩的單層床純化器具有增強吸附效果、延長使用時間、降低再生能耗、延長使用壽命的特點。具體分析如下：活性氧化鋁對于含水量較高的空氣，吸附容量比較大，而且對水分的吸附熱也比分子篩小，其大量吸附水分后使空氣溫升較小，有利于

3、后部分分子篩對二氧化碳的吸附，而且雙層床純化器凈化空氣的程度比單層床更高，空氣的干燥程度可以由原來露點的-60降到-66-70，凈化后空氣中的二氧化碳含量也更低；采用雙層吸附床，可以延長純化器的使用時間，經(jīng)試驗得出：雙層床結(jié)構(gòu)的分子篩純化器比單床層結(jié)構(gòu)的有效工作時間可延長2530；活性氧化鋁解吸水分容易，而分子篩較為困難，分子篩再生時其冷吹峰值需要達到120以上才能保證其再生完善，而活性氧化鋁只需要達到80左右即可，活性氧化鋁顆粒較大，且堅硬，機械強度較高，吸水不龜裂、粉化，所以雙層床的活性氧化鋁可以減少分子篩粉化，延長分子篩壽命，活性氧化鋁處于加工空氣入口處，還可以起到均勻分配空氣的作用；鋁

4、膠還具有抗酸性，對分子篩能起到保護作用。 7二 純化器結(jié)構(gòu)及吸附原理ob.分子篩及吸附原理 吸附是一種物理現(xiàn)象，無化學(xué)反應(yīng)，并且過程可逆，產(chǎn)生吸附的作用力是吸附質(zhì)與吸附劑分子之間的引力，以及已被吸附的吸附質(zhì)分子與吸附質(zhì)分子間的引力，即范德華力。由于分子間引力普遍存在于吸附劑和吸附質(zhì)之間，僅以一種吸附劑可吸附許多不同種類的氣體，但隨著吸附質(zhì)與吸附劑的種類不同，分子間的吸引力大小各異，因此吸附量可因物系不同而相差很大。 根據(jù)上述特點，對于空氣中的H2O、CO2、C2H2及其他CnHm等雜質(zhì)來說，分子篩的吸附順序依次為： H2OC3H6C2H2C2H4、CO2、C3H8C2H6CH4（吸附碳?xì)浠衔?/p>

5、的順序）8二 純化器結(jié)構(gòu)及吸附原理o 分子篩對CH4 和C2H6的吸附能力很低，基本上在吸附器工作不久就被通過，C2H4和C3H8僅能除去90%左右。分子篩的吸附容量除了與吸附質(zhì)的種類有關(guān)外，還與吸附質(zhì)的濃度和溫度有關(guān)。在物理吸附中，提高壓力（即提高吸附質(zhì)的分壓），降低吸附溫度都有利于增大吸附量。物理吸附與氣體在固體表面上凝結(jié)很相似。正如同氣體凝結(jié)時放出液化熱一樣，氣體分子在被吸附過程中也將釋放吸附熱，引起吸附床層的工作溫度升高，從而影響吸附劑的吸附容量。因此，進入分子篩的空氣，溫度越低越好。9三 純化工藝流程簡述 本系統(tǒng)由吸附器、蒸汽加熱器、切換閥及儀控等部機組成。原料空氣經(jīng)預(yù)冷系統(tǒng)冷卻到1

6、0后，從純化器下部導(dǎo)入，原料氣流經(jīng)床層時，其中所含水份和二氧化碳被吸附，純化空氣從純化器流出進入分餾塔。經(jīng)由吸附器純化后的空氣水含量在-65露點以下，CO21PPm，空氣溫度為16。 吸附過程持續(xù)200分鐘后，兩只純化器切換。壓縮空氣進入另一只純化器進行吸附。吸附過程結(jié)束的純化器放壓，使純化器壓力降至大氣壓，然后，用分餾塔排出的污氮氣，經(jīng)蒸汽加熱器加熱對純化器進行再生。之后，用分餾塔出來的冷污氮氣將再生結(jié)束的純化器吹冷，以備下次切換用。具體操作程序見下表。 正常工況操作程序時間(min)MS1201MS120208吸附 卸壓872吸附 加熱72185 吸附 吹冷185200 吸附 充壓1011

7、四 設(shè)計參數(shù)與設(shè)備o設(shè)計參數(shù)o 型式： 立式徑向流雙層床o 切換周期： 200分鐘o 處理氣量： 209000m3/ho 工作壓力： 0.555MPa.Ao 空氣進口溫度: 10.5o 空氣出口溫度: 16 o 空氣出口質(zhì)量: CO21 PPo H2O-65露點o 再生氣量：40000Nm3/ho 再生溫度： 180o主要設(shè)備o 分子篩吸附器 2臺o 蒸汽加熱器 1臺o 總放空消音器 1臺12五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 分子篩純化器利用常溫吸附、高溫解吸來達到連續(xù)凈化空氣的目的，在這一交變過程中，特別需要對其進、出口溫度加以監(jiān)控，以掌握其使用情況。在吸附過程中，空氣進、出

8、純化器的兩條溫度變化曲線被稱為“吸附溫度曲線”；在再生過程中，污氮氣進、出純化器的兩條溫度變化曲線被稱為“再生溫度曲線”。 13五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 1、吸附溫度曲線：、吸附溫度曲線：o 一般情況下，只要空氣預(yù)冷系統(tǒng)正常，空氣進純化器溫度就不會變化，因而溫度曲線是一條水平的直線。而空氣出純化器溫度除剛開始的一段時間較高外，以后變化也極小，因而也近似是一條直線。典型的吸附溫度曲線如圖1所示。14五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 空氣在經(jīng)過純化器后，溫度會有所升高。這是因為空氣中的水分和二氧化碳被分子篩吸附，而吸附是個放熱過程。對于全低壓流程空分設(shè)備而言

9、，空氣進純化器壓力在0.5Mpa（G）左右，空氣進純化器溫度約為1015左右。在這種情況下，空氣進出純化器溫度之差約為46。 o 如果空氣進純化器溫度升高，則溫差也相應(yīng)會有所增大，這是因為空氣溫度升高使得空氣中水含量增多。如果在純化器使用過程中（剛開始使用的一段時間除外），出純化器空氣溫度突然升高，而進純化器溫度和壓力卻較為穩(wěn)定，這種情況往往顯示空氣已經(jīng)將空冷塔的水帶入分子篩純化器了。o 在分子篩純化器由再生轉(zhuǎn)為使用，吸附工作剛開始的一段時間內(nèi)，空氣出純化器溫度較高，這時出口溫度要比進口高出20以上。這種現(xiàn)象除了是由于再生過程中的冷吹不徹底造成的以外，還由于純化器在切換至使用前的升壓過程中釋放

10、吸附熱所造成的。 15五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 2、再生溫度曲線再生溫度曲線o 相對于較為簡單的吸附溫度曲線而言，再生溫度曲線要復(fù)雜一些。典型的再生溫度曲線如圖2所示。 1617五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 2.1卸壓階段（卸壓階段（AB） o 分子篩純化器在較高工作壓力下（0.5Mpa以上）完成吸附任務(wù)，而在較低的壓力下（10Kpa左右）進行脫附再生。在純化器由吸附轉(zhuǎn)為再生時，首先將純化器內(nèi)的壓力降下來。壓力下降時，分子篩靜吸附容量減小，原來被吸附的氣體分子或水分子，便有部分會從分子篩中解吸出來。o 與吸附過程的放熱效應(yīng)相對應(yīng)，脫附再生過程是個需要

11、吸收熱量的過程。在卸壓階段，脫附所需熱量只能來自于分子篩床層本身，因而使得床層溫度下降。 18五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o22加熱階段（加熱階段（BC）o 加熱階段開始后，雖然污氮氣進口溫度迅速升高，但出口溫度還會繼續(xù)下降，最多可下降至10左右，然后才會逐漸升高。經(jīng)蒸汽加熱器加熱過的高溫污氮氣，在由內(nèi)向外通過分子篩床層時，首先使得床層內(nèi)部的分子篩溫度升高并對外部的分子篩進行再生。在此過程中，污氮氣的熱量一方面?zhèn)鬟f給了內(nèi)部的分子篩，另一方面被解吸出來的二氧化碳和水分帶走了，故污氮氣本身的溫度迅速下降，到達純化器外部時，溫度已經(jīng)很低了，所以污氮氣出口溫度不會很快升高。o 加熱階

12、段需要加以監(jiān)控的主要是污氮氣進口溫度，它和污氮氣流量、加熱時間等一起體現(xiàn)了帶入純化器中的熱量的多少。污氮氣進口溫度主要由蒸汽加熱器的運行狀況以及再生污氮氣的實際流量等因素所決定。一般來說，加熱階段主要解吸的是分子篩床層的中內(nèi)部，并且將熱量貯存在分子篩床層中。19五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 23冷吹階段（冷吹階段（CD）o 在冷吹階段，一方面利用加熱階段貯存在分子篩床層中的熱量繼續(xù)解吸外部的活性氧化鋁，另一方面將床層中的熱量帶出來，從而為再次投入使用作準(zhǔn)備。冷吹開始后，污氮氣進口溫度迅速下降，但出口溫度還會繼續(xù)上升，一直達到某個最高點后，才會逐漸下降。o 冷吹階段的污氮氣出

13、口溫度變化曲線（以下簡稱冷吹曲線）特別重要。冷吹曲線上的最高溫度點稱為“冷吹峰值”，它是再生過程是否完善的主要標(biāo)志。床層中的分子篩在再生過程中溫度自內(nèi)而外是遞減的，所以最外層的分子篩總是再生得最不徹底。對于雙層床分子篩純化器，如果冷吹峰值達到100，則說明純化器內(nèi)部的分子篩和外部的活性氧化鋁都已再生好了 。20五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 如果冷吹曲線上會出現(xiàn)多個峰值，則說明分子篩床層不平整。當(dāng)分子篩床層厚薄不均勻時，較薄處分子篩量少而流過的氣量多，分子篩溫度變化得就比較快，而較厚處情況正好相反。這樣最外層的各處不是同時達到峰值，綜合成的波形曲線中就有可能出現(xiàn)兩個甚至三個峰

14、值。一般來說，分子篩床層不平整時，冷吹曲線的形狀也會變得“矮”和“胖”一些。 21五五 分子篩吸附與再生過程分子篩吸附與再生過程o 24升壓階段（升壓階段（DE）o 升壓階段的純化器內(nèi)壓力是增加的，前面已經(jīng)敘述過，這是空氣中雜質(zhì)被分子篩吸附，而床層溫度升高的過程。受床層溫度升高以及保溫層中殘余熱量的影響，污氮氣進出口溫度都會上升。22六 開停車操作n 高溫再生試車高溫再生試車 在正常試車之前，吸附劑裝填后，應(yīng)對吸附器進行一次高溫再生。吸附器高溫再生時的純化空氣可作為分餾塔的加溫氣，高溫再生結(jié)束后，可在不停車情況下轉(zhuǎn)換到正常工況。o a.起動前全面檢查設(shè)備是否正常，閥門是否全部處于關(guān)閉狀態(tài)，各切

15、換閥門及調(diào)節(jié)閥的開閉參見再生程序。o b.在兩只吸附器完全沒有壓力第一次啟動純化系統(tǒng)時，首先開啟V1231或V1232閥，對吸附器MS1201或MS1202進行緩慢充壓，避免因充氣太快氣量太大而導(dǎo)致吸附器沖床。o c.在吸附器再生狀態(tài)下依次打開空氣旁路V1225及V1224閥。23六 開停車操作o d.起動控制系統(tǒng)，壓縮空氣減量進入純化器。進入空氣量不大于加工空氣量的三分之二，不小于加工空氣量的三分之一，床層壓力控制在0.45MPa以上，再生氣壓力和流量通過V1224和V1225調(diào)節(jié)。o e.啟動蒸汽加熱器。通過TCV-1205調(diào)節(jié)蒸汽加熱器的蒸汽耗量，調(diào)整污氮出蒸汽加熱器的溫度，在180。o

16、 f.吸附器均壓及卸壓應(yīng)平穩(wěn)進行，通過調(diào)節(jié)均壓閥HV-1209及卸壓閥HV-1211、HV-1212開度和時間來實現(xiàn)，經(jīng)調(diào)節(jié)好以后，保持該閥的開度設(shè)定和時間設(shè)定不變。o g.高溫再生出吸附器峰值溫度達180，而冷吹要求接近常溫。在高溫再生工況下，純化器連續(xù)工作4個周期后，即可認(rèn)為高溫再生已完成。此時，可將高溫再生工況直接轉(zhuǎn)換到正常工況。24六 開停車操作n 正常試車正常試車o a.起動前全面檢查設(shè)備是否正常；除手動閥門V1227，V1229，V1230，V1213，V1219，V1220外，關(guān)閉所有的手動閥，打開所有分析測量儀表的根部閥 ；將程序設(shè)置在正常工況。o b.在兩只吸附器完全沒有壓力

17、第一次啟動純化系統(tǒng)時，首先開啟V1231或V1232閥，對吸附器MS1201或MS1202進行緩慢充壓，避免因充氣太快氣量太大而導(dǎo)致吸附器沖床。o c.起動控制系統(tǒng)，壓縮空氣減量進入純化器，起動初期進入空氣量不大于加工空氣量的三分之二，不小于加工空氣量的三分之一，床層壓力控制在0.45MPa以上，再生氣壓力和流量通過V1225,V1224調(diào)節(jié)。o d.通過調(diào)節(jié)蒸汽量使再生氣的溫度達到設(shè)計參數(shù)。再生時出純化器冷吹峰值溫度要求100以上。o e.連續(xù)分析分餾塔污氮總管含水量，污氮露點達到-65后，將污氮氣送入純化器作再生氣，同時關(guān)閉V1225閥。25六 開停車操作n 停車停車na.正常停車n 正常停車宜在吸附器冷吹結(jié)束時停車，停車后另一只吸附器卸壓后關(guān)閉控制系統(tǒng)后，關(guān)閉所有手動閥。nb. 故障停車n 無論系統(tǒng)故障或系統(tǒng)外故障引起的緊急停車，其操作順序如下：關(guān)閉控制系統(tǒng)，同時停蒸汽加熱器。nc. 故障停車后的起動n