纯化工艺流程..ppt

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1,纯化系统简介,小鱼说,2,目录,第一节纯化系统作用第二节纯化器结构及吸附原理第三节纯化工艺流程简述第四节设计参数与设备第五节分子筛吸附与再生过程第六节开停车操作第七节操作要点第八节事故讨论,3,一纯化系统作用,本系统是采用变温吸附法连续分离空气中水份和二氧化碳，在常温下吸附剂对水份、二氧化碳的吸附容量大，高温下吸附容量减小，通过周期性改变床层温度，达到连续分离空气中水份的二氧化碳的目的。

4,二纯化器结构及吸附原理,a.纯化器结构及优点立式双层径向流纯化器，吸附器由一个外壳、三个带有特殊开孔的中心筒组成。

中心圆柱体和中心筒都包有不锈钢丝网，内筒悬挂在外筒上。

空气首先进入靠近外筒的空腔然后进入氧化铝和分子筛层，中心筒可以起过滤作用。

这种结构可以使气流分布均匀，占地面积只是卧式分子筛纯化器的1/4左右。

由于立式径向流为圆柱体格栅结构，充分利用了空间，并减少了气流阻力，因而可节约能耗。

加之它能够防止床层内分子筛流态化，所以有较广阔的应用前景。

5,二纯化器结构及吸附原理,6,二纯化器结构及吸附原理,双层床结构的分子筛纯化器相比只充填分子筛的单层床纯化器具有增强吸附效果、延长使用时间、降低再生能耗、延长使用寿命的特点。

具体分析如下：

活性氧化铝对于含水量较高的空气，吸附容量比较大，而且对水分的吸附热也比分子筛小，其大量吸附水分后使空气温升较小，有利于后部分分子筛对二氧化碳的吸附，而且双层床纯化器净化空气的程度比单层床更高，空气的干燥程度可以由原来露点的-60降到-66-70，净化后空气中的二氧化碳含量也更低；采用双层吸附床，可以延长纯化器的使用时间，经试验得出：

双层床结构的分子筛纯化器比单床层结构的有效工作时间可延长2530；活性氧化铝解吸水分容易，而分子筛较为困难，分子筛再生时其冷吹峰值需要达到120以上才能保证其再生完善，而活性氧化铝只需要达到80左右即可，活性氧化铝颗粒较大，且坚硬，机械强度较高，吸水不龟裂、粉化，所以双层床的活性氧化铝可以减少分子筛粉化，延长分子筛寿命，活性氧化铝处于加工空气入口处，还可以起到均匀分配空气的作用；铝胶还具有抗酸性，对分子筛能起到保护作用。

7,二纯化器结构及吸附原理,b.分子筛及吸附原理吸附是一种物理现象，无化学反应，并且过程可逆，产生吸附的作用力是吸附质与吸附剂分子之间的引力，以及已被吸附的吸附质分子与吸附质分子间的引力，即范德华力。

由于分子间引力普遍存在于吸附剂和吸附质之间，仅以一种吸附剂可吸附许多不同种类的气体，但随着吸附质与吸附剂的种类不同，分子间的吸引力大小各异，因此吸附量可因物系不同而相差很大。

根据上述特点，对于空气中的H2O、CO2、C2H2及其他CnHm等杂质来说，分子筛的吸附顺序依次为：

H2OC3H6C2H2C2H4、CO2、C3H8C2H6CH4（吸附碳氢化合物的顺序）,8,二纯化器结构及吸附原理,分子筛对CH4和C2H6的吸附能力很低，基本上在吸附器工作不久就被通过，C2H4和C3H8仅能除去90%左右。

分子筛的吸附容量除了与吸附质的种类有关外，还与吸附质的浓度和温度有关。

在物理吸附中，提高压力（即提高吸附质的分压），降低吸附温度都有利于增大吸附量。

物理吸附与气体在固体表面上凝结很相似。

正如同气体凝结时放出液化热一样，气体分子在被吸附过程中也将释放吸附热，引起吸附床层的工作温度升高，从而影响吸附剂的吸附容量。

因此，进入分子筛的空气，温度越低越好。

9,三纯化工艺流程简述,本系统由吸附器、蒸汽加热器、切换阀及仪控等部机组成。

原料空气经预冷系统冷却到10后，从纯化器下部导入，原料气流经床层时，其中所含水份和二氧化碳被吸附，纯化空气从纯化器流出进入分馏塔。

经由吸附器纯化后的空气水含量在-65露点以下，CO21PPm，空气温度为16。

吸附过程持续200分钟后，两只纯化器切换。

压缩空气进入另一只纯化器进行吸附。

吸附过程结束的纯化器放压，使纯化器压力降至大气压，然后，用分馏塔排出的污氮气，经蒸汽加热器加热对纯化器进行再生。

之后，用分馏塔出来的冷污氮气将再生结束的纯化器吹冷，以备下次切换用。

具体操作程序见下表。

正常工况操作程序时间（min）MS1201MS120208吸附卸压872吸附加热72185吸附吹冷185200吸附充压,10,11,四设计参数与设备,设计参数型式：

立式径向流双层床切换周期：

200分钟处理气量：

209000m3/h工作压力：

0.555MPa.A空气进口温度:

10.5空气出口温度:

16空气出口质量:

CO21PPH2O-65露点再生气量：

40000Nm3/h再生温度：

180主要设备分子筛吸附器2台蒸汽加热器1台总放空消音器1台,12,五分子筛吸附与再生过程,分子筛纯化器利用常温吸附、高温解吸来达到连续净化空气的目的，在这一交变过程中，特别需要对其进、出口温度加以监控，以掌握其使用情况。

在吸附过程中，空气进、出纯化器的两条温度变化曲线被称为“吸附温度曲线”；在再生过程中，污氮气进、出纯化器的两条温度变化曲线被称为“再生温度曲线”。

13,五分子筛吸附与再生过程,1、吸附温度曲线：

一般情况下，只要空气预冷系统正常，空气进纯化器温度就不会变化，因而温度曲线是一条水平的直线。

而空气出纯化器温度除刚开始的一段时间较高外，以后变化也极小，因而也近似是一条直线。

典型的吸附温度曲线如图1所示。

14,五分子筛吸附与再生过程,空气在经过纯化器后，温度会有所升高。

这是因为空气中的水分和二氧化碳被分子筛吸附，而吸附是个放热过程。

对于全低压流程空分设备而言，空气进纯化器压力在0.5Mpa（G）左右，空气进纯化器温度约为1015左右。

在这种情况下，空气进出纯化器温度之差约为46。

如果空气进纯化器温度升高，则温差也相应会有所增大，这是因为空气温度升高使得空气中水含量增多。

如果在纯化器使用过程中（刚开始使用的一段时间除外），出纯化器空气温度突然升高，而进纯化器温度和压力却较为稳定，这种情况往往显示空气已经将空冷塔的水带入分子筛纯化器了。

在分子筛纯化器由再生转为使用，吸附工作刚开始的一段时间内，空气出纯化器温度较高，这时出口温度要比进口高出20以上。

这种现象除了是由于再生过程中的冷吹不彻底造成的以外，还由于纯化器在切换至使用前的升压过程中释放吸附热所造成的。

15,五分子筛吸附与再生过程,2、再生温度曲线相对于较为简单的吸附温度曲线而言，再生温度曲线要复杂一些。

典型的再生温度曲线如图2所示。

16,17,五分子筛吸附与再生过程,2.1卸压阶段（AB）分子筛纯化器在较高工作压力下（0.5Mpa以上）完成吸附任务，而在较低的压力下（10Kpa左右）进行脱附再生。

在纯化器由吸附转为再生时，首先将纯化器内的压力降下来。

压力下降时，分子筛静吸附容量减小，原来被吸附的气体分子或水分子，便有部分会从分子筛中解吸出来。

与吸附过程的放热效应相对应，脱附再生过程是个需要吸收热量的过程。

在卸压阶段，脱附所需热量只能来自于分子筛床层本身，因而使得床层温度下降。

18,五分子筛吸附与再生过程,22加热阶段（BC）加热阶段开始后，虽然污氮气进口温度迅速升高，但出口温度还会继续下降，最多可下降至10左右，然后才会逐渐升高。

经蒸汽加热器加热过的高温污氮气，在由内向外通过分子筛床层时，首先使得床层内部的分子筛温度升高并对外部的分子筛进行再生。

在此过程中，污氮气的热量一方面传递给了内部的分子筛，另一方面被解吸出来的二氧化碳和水分带走了，故污氮气本身的温度迅速下降，到达纯化器外部时，温度已经很低了，所以污氮气出口温度不会很快升高。

加热阶段需要加以监控的主要是污氮气进口温度，它和污氮气流量、加热时间等一起体现了带入纯化器中的热量的多少。

污氮气进口温度主要由蒸汽加热器的运行状况以及再生污氮气的实际流量等因素所决定。

一般来说，加热阶段主要解吸的是分子筛床层的中内部，并且将热量贮存在分子筛床层中。

19,五分子筛吸附与再生过程,23冷吹阶段（CD）在冷吹阶段，一方面利用加热阶段贮存在分子筛床层中的热量继续解吸外部的活性氧化铝，另一方面将床层中的热量带出来，从而为再次投入使用作准备。

冷吹开始后，污氮气进口温度迅速下降，但出口温度还会继续上升，一直达到某个最高点后，才会逐渐下降。

冷吹阶段的污氮气出口温度变化曲线（以下简称冷吹曲线）特别重要。

冷吹曲线上的最高温度点称为“冷吹峰值”，它是再生过程是否完善的主要标志。

床层中的分子筛在再生过程中温度自内而外是递减的，所以最外层的分子筛总是再生得最不彻底。

对于双层床分子筛纯化器，如果冷吹峰值达到100，则说明纯化器内部的分子筛和外部的活性氧化铝都已再生好了。

20,五分子筛吸附与再生过程,如果冷吹曲线上会出现多个峰值，则说明分子筛床层不平整。

当分子筛床层厚薄不均匀时，较薄处分子筛量少而流过的气量多，分子筛温度变化得就比较快，而较厚处情况正好相反。

这样最外层的各处不是同时达到峰值，综合成的波形曲线中就有可能出现两个甚至三个峰值。

一般来说，分子筛床层不平整时，冷吹曲线的形状也会变得“矮”和“胖”一些。

21,五分子筛吸附与再生过程,24升压阶段（DE）升压阶段的纯化器内压力是增加的，前面已经叙述过，这是空气中杂质被分子筛吸附，而床层温度升高的过程。

受床层温度升高以及保温层中残余热量的影响，污氮气进出口温度都会上升。

22,六开停车操作,高温再生试车在正常试车之前，吸附剂装填后，应对吸附器进行一次高温再生。

吸附器高温再生时的纯化空气可作为分馏塔的加温气，高温再生结束后，可在不停车情况下转换到正常工况。

a.起动前全面检查设备是否正常，阀门是否全部处于关闭状态，各切换阀门及调节阀的开闭参见再生程序。

b.在两只吸附器完全没有压力第一次启动纯化系统时，首先开启V1231或V1232阀，对吸附器MS1201或MS1202进行缓慢充压，避免因充气太快气量太大而导致吸附器冲床。

c.在吸附器再生状态下依次打开空气旁路V1225及V1224阀。

23,六开停车操作,d.起动控制系统，压缩空气减量进入纯化器。

进入空气量不大于加工空气量的三分之二，不小于加工空气量的三分之一，床层压力控制在0.45MPa以上，再生气压力和流量通过V1224和V1225调节。

e.启动蒸汽加热器。

通过TCV-1205调节蒸汽加热器的蒸汽耗量，调整污氮出蒸汽加热器的温度，在180。

f.吸附器均压及卸压应平稳进行，通过调节均压阀HV-1209及卸压阀HV-1211、HV-1212开度和时间来实现，经调节好以后，保持该阀的开度设定和时间设定不变。

g.高温再生出吸附器峰值温度达180，而冷吹要求接近常温。

在高温再生工况下，纯化器连续工作4个周期后，即可认为高温再生已完成。

此时，可将高温再生工况直接转换到正常工况。

24,六开停车操作,正常试车a.起动前全面检查设备是否正常；除手动阀门V1227，V1229，V1230，V1213，V1219，V1220外，关闭所有的手动阀，打开所有分析测量仪表的根部阀；将程序设置在正常工况。

b.在两只吸附器完全没有压力第一次启动纯化系统时，首先开启V1231或V1232阀，对吸附器MS1201或MS1202进行缓慢充压，避免因充气太快气量太大而导致吸附器冲床。

c.起动控制系统，压缩空气减量进入纯化器，起动初期进入空气量不大于加工空气量的三分之二，不小于加工空气量的三分之一，床层压力控制在0.45MPa以上，再生气压力和流量通过V1225,V1224调节。

d.通过调节蒸汽量使再生气的温度达到设计参数。

再生时出纯化器冷吹峰值温度要求100以上。

e.连续分析分馏塔污氮总管含水量，污氮露点达到-65后，将污氮气送入纯化器作再生气，同时关闭V1225阀。

25,六开停车操作,停车a.正常停车正常停车宜在吸附器冷吹结束时停车，停车后另一只吸附器卸压后关闭控制系统后，关闭所有手动阀。

b.故障停车无论系统故障或系统外故障引起的紧急停车，其操作顺序如下：

关闭控制系统，同时停蒸汽加热器。

c.故障停车后的起动故障停车