淺析分子篩蒸汽加熱器的改造

胡 欣，楊 斌

（安徽淮化股份有限公司，安徽淮南232000）

在合成氨二廠空分生產(chǎn)中蒸汽加熱器是一個(gè)必不可少的設(shè)備，由于我公司采用的是杭氧生產(chǎn)的立式變溫吸附（TSA）方式，其工作原理就是在常溫高壓時(shí)吸附水、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏龋诟邷氐蛪簳r(shí)解吸這些被吸附的水、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏取?/p>

1 分子篩吸附的原理

淮化公司二廠空分吸附采用的是TSA立式13X分子篩，杭氧股份公司的設(shè)備。分子篩正常工作是先由三氧化二鋁吸附水分，然后再由13X吸附乙炔、二氧化碳以及一些碳?xì)浠衔铮瑸楹笮蚬r提供干凈的干空氣。

當(dāng)分子篩吸附能力達(dá)到飽和時(shí)，用大量的氣體吹掃，使這些雜質(zhì)排出分子篩，分子篩干凈后可再次循環(huán)使用。如果再生不徹底，可能會(huì)把一些水分或碳?xì)浠衔飵У胶竺婀ば?，在冷箱中凍結(jié)影響換熱面積或再到精餾塔中被積聚，一旦濃度達(dá)到一定值時(shí)，在靜電的作用下會(huì)產(chǎn)生爆炸。

如何確定分子篩是否有效運(yùn)行，可以通過露點(diǎn)來判斷。露點(diǎn)指的是在空分中污氮?dú)庵械慕^對(duì)濕度。露點(diǎn)越低，說明污氮?dú)庵械乃趾吭缴?。而MI 7258則是在線監(jiān)控的主要指標(biāo)之一，其精密度達(dá)到mg/kg級(jí)。

2017年1月24日，二廠空分的MI 7258發(fā)生變化（正常值為 -79.0），在11：40 變?yōu)?-74.6;14：32變?yōu)?-73.1；16：15變?yōu)?70.8。17:00因MI 7258繼續(xù)惡化，調(diào)度令二廠空分停車，生產(chǎn)所缺的氣體由三廠補(bǔ)充，19：00二廠空分停車完畢，至此二廠兩臺(tái)氣化爐產(chǎn)量由600 t降至120～130 t，三廠也由兩臺(tái)氣化爐改為一臺(tái)，產(chǎn)量由原先的900 t降至400 t，每天的合成氨產(chǎn)量損失高達(dá)900 t。2017年1月26日更換完畢，空分開車，19：00退出三廠的氧氮?dú)饧兌群细瘢链苏羝訜崞鞲鼡Q完成，歷經(jīng)51 h，停車造成損失達(dá)40余萬元（以2200元/噸計(jì)算）。

2 事故原因分析

①露點(diǎn)分析儀表故障：只要用露點(diǎn)分析儀對(duì)露點(diǎn)的根部進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量就可以了。當(dāng)天手動(dòng)測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)測(cè)得結(jié)果基本上和DCS顯示的結(jié)果一致，可以認(rèn)為露點(diǎn)分析儀表正常；②蒸汽加熱器泄漏：因?yàn)槲覀儨y(cè)得手動(dòng)分析分別是-67、-64、-60，和DCS露點(diǎn)分析所采集的數(shù)據(jù)一致，可以判斷是蒸汽加熱器泄漏，必須更換。

3 蒸汽加熱器發(fā)生泄漏時(shí)，如何保證正常生產(chǎn)

3.1 使用電加熱器

首先電加熱器的進(jìn)口管直徑為300 mm，出口管直徑為350 mm，32 000 Nm3/h的加溫氣量勉強(qiáng)可以達(dá)到，但是冷吹時(shí)所需要的47 000 Nm3/h氣量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的，再加上電加熱器上有壓差保護(hù)裝置。若犧牲分子篩的加溫時(shí)間和冷吹時(shí)間，又會(huì)使分子篩的負(fù)荷加大，輕者分子篩需要特殊再生，重者造成中毒不可再用；若犧牲空氣量的話，必會(huì)減少產(chǎn)品氣的外送量，最終導(dǎo)致二廠合成氨減產(chǎn)。故這種方法不可用。

3.2 并聯(lián)一臺(tái)同規(guī)格的蒸汽加熱器

如果重新配管，閥門增多，工作量增大，費(fèi)用也大。一開一備，不會(huì)對(duì)工況產(chǎn)生任何的影響。

3.3 蒸汽加熱器重新設(shè)計(jì)

在不改變進(jìn)出口管徑的情況下，將蒸汽加熱器分為5組，正常使用4組，另一組備用。當(dāng)蒸汽加熱器發(fā)生泄漏時(shí)，立即判斷是哪一組，并將其隔離，備用的一組投入使用。發(fā)生泄漏的一組檢修完成后作為備用一組。這種方法既經(jīng)濟(jì)又不會(huì)因蒸汽加熱器的泄漏而影響長(zhǎng)周期的生產(chǎn)。

3.4 更換材質(zhì)

我們目前用的是鐵制的光管換熱器，銅、鐵、鋁是傳熱效果好的材質(zhì)，它們各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，若能更換一種抗沖刷、抗腐蝕、抗高溫的合金鋼材質(zhì)，如含鎳的不銹鋼，同樣使成本增加，但會(huì)降低泄漏事故的發(fā)生。

4 結(jié)束語

蒸汽加熱器是分子篩再生的關(guān)鍵設(shè)備，如果發(fā)生泄漏，會(huì)直接影響空分的正常生產(chǎn)。筆者認(rèn)為可以將蒸汽加熱器分成若干組，成本增加不多。當(dāng)一組泄漏時(shí)可用備用一組更換，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生任何影響，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性。當(dāng)然設(shè)備的安全運(yùn)行需要人來監(jiān)控，所以在生產(chǎn)過程中要密切注意分子篩純化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，精心操作，嚴(yán)格監(jiān)控工藝參數(shù)，加強(qiáng)巡檢，從而確保空分裝置的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行?！?/p>