PSA变压吸附分子筛粉化启事剖析[精华]

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1、PSA变压吸附分子筛粉化原因分析王焰（泸天化集团有限责任公司，四川泸州646300）我公司甲醇年间采用介成氨弛放气屮的氯气作原料。1987年卬醇装置投产时制氢采用的是西南院PSA所的山塔-•均PSA工艺，两套处理量为3000m3/lu1993年根据实际生产的需要，由酋南化工研究院变压吸附研究所设汁改造成了处理量为7000m3/h的八塔三均工艺（也可切换成A、B两个处理量为3500m3/h的四塔二均单系列操作）。同时八个吸附塔内的吸附剂也由青岛的球状5A分子筛全部更换成上海环球联碳（UOP）分子筛公司的条状分子筛。但是PSA在1993年

2、11月改造完仅仅投运了一个多月分子筛就出现大量粉化现彖，我们随即采取抽吸出粉化分子筛、补充新分子筛等措施进行处理，投运不久乂冇粉化现彖发生。在其后的儿年间，我公司及術南化工研究院PSA研究所都投入人量的人力和物力查找分子筛粉化的原因，如取掉程控阀出口端的阻滤器、改变吸附塔顶部丝网H数及加氧化铝球、改用球形分子筛等办法。经过儿年的努力，分子筛粉化越来越少,到1999年、2000年两次对吸附塔开盖检查，分子筛都完好，无粉化现象，而且PSA系统运行十分稳定。为此我们特意将PSA分子筛粉化原因加以分析总结，希望能对变压吸附工艺的提高和发展冇所

3、帮助。1PSA分子筛粉化现象在变压吸附装置正常运行屮若分子筛粉化将有以下现彖发生：①吸附塔连接的仪表压力信号管线频繁墙塞，拆开后冇大虽的白色分子筛粉尘；②PSA产品氢和解吸气放空管有人量白色粉末，气体放空时放空管口可见比较明显的白色灰尘，严重时直接放出分子筛颗粒；⑧PSA的程控阀经常开关不到位，茯至冇堵塞现象，拆开后阀廉内冇人暈分子筛块状颗粒：④产品氢纯度明显下降；⑤由PLC控制的一均、二均、三均在规定时间内（一般为30〜60s）不能顺利实现两塔压力均衡。2分子筛粉化原因分析根据1993年以来对变压吸附的运行操作经验和对分子筛粉化情况

4、的分析和处理经验总结，我们认为造成分子筛粉化有如下几个因索。2.1进吸附塔的原料气带水对于分子筛來说，原料气带水冇两点危害：一是分子筛冇很强的吸水性，而口与水冇很强的亲和力，吸水后普通的物理方法很难将英脱附，PSA在常温条件卜•儿乎无法脱除，这样造成分子筛对杂质气体的吸附容量大幅度下降，无法提纯氢；二是分子筛吸水后，抗侧压强度大幅度下降（见图1）,在PSA频繁均压过程屮（尤其是一均压差达1.4MPa）,极易损坏分子筛。202040CO80•100讥HT%冇两种情况町造成进吸附塔的原料气带水：一是原料气带水量大，分离器分离不完，硅胶也吸

5、附不彻底，水帯入分子筛内；二是加热器内漏，加热蒸汽随干燥气进入硅胶进而由原料气带入吸附塔分子筛内。2.2阻滤器的影响PSA的原设计中，程控阀4和5的管道上装有一个阻滤器。当时设计考虑的是：PSA的一均是通过程控阀5的开启來实现的，二均是阀4。一-均起始压差1.4MPa,二均0.8MPa。若不装阻滤器，一是压差太大,易造成分子筛损坏，二是气流速度过人，不安全。因此通过装阻滤器來减缓气流速度，从而保护分子筛、保障安全。阻滤器相当于一个过滤器，在其锥形部分密布孔径约5〜6A的微孔，这些微孔直径与二氧化碳、氮气等分子直径差不多，比氢大，因此均

6、压时氢顺利通过，二氧化碳、氮气等流速受限制。但是分子筛在装填及使用过程屮不可避免会产生一定量的粉尘，这些粉尘直径远大于气体分子，故在通过阻滤器时反而堵住了阻滤器的微孔，积累到一定量时可完全堵塞阻滤器,造成无法实现均压，进而引起吸附塔低压终充，禹压逆放等不正常现象，造成分子筛的粉化。后來我们将阻滤器全部拆除，PSA运行时均压在预定时间内都能顺利完成，也未发生安全事故，检杏分子筛粉化现彖明显减少。2.3分子筛装填质量不佳引起粉化分子筛装填过松，且装填最不够时，山于吸附塔内气流在吸附与再生时方向是变化的，吸附塔内分子筛就长期（分子筛每口将经

7、历从吸附到再生的120〜480个周期切换）处于沸腾状态，而此状态时分子筛和互Z间边角剪切应力最人，极易引起分子筛粉化。从我们拆开吸附塔顶部人盖检杳情况来看，这一推论也得到应证：每发现分子筛粉化时，分f筛沉降都比较严重，一般都在100〜500mm范围内。2.4吸附塔顶分子筛压网和压板排布的影响分子筛装填完毕后，在其上要布压两层400/cm2的不锈钢丝纲，丝网通过上下两块孔径不同的栅板来固定，忖的是防止分子筛被气流带出。以往对吸附塔顶部大盖拆开检查时部发现有以下现象：分子筛粉化严匝时都有不锈钢丝网拉破、卷边、穿洞现象，而且固压栅板明显松动

8、、变形，茯至冇固定螺栓拉断现象。分子筛无粉化则丝网无破损，且固压柵板平整、牢靠、无松动现象。这就充分说明压网、压板的布局和同定质量对分子筛影响极大，若装得不佳，将造成分了筛随气流带出吸附塔，进而引起分了筛粉化。2.5原料