在制氧厂、中空、杭氧、分子筛生产厂家相关专家的参与下,对分子筛进行了几天彻底检修,经过相关专业技术人员的多次分析讨论,排除了:分子筛和氧化铝装填效果有问题、纯化器设计和制造存在问题的可能性。
检修没有解决分子筛吸附末期CO2超标问题。大家一致认为应该把重新扒装吸附剂做为最后一个检查和解决办法。这需要申报200多万人民币购买吸附剂,还需要较长的购买周期。更为严重的是,这在当时也只是死马当做活马医的无奈之举,因为当时谁也没把握这样做就一定能解决问题。
七、重新分析液空纯度低的原因
在做了许多尝试都没有结果的情况下,我们决定分析一下分子筛吸附器出口空气中含氧量是否有变化。
㈠认为分子筛吸附器出口空气中含氧量不会变化的原因
正常情况下空气成分怎么会、怎么可能发生变化,这不符合常理,也正因为它的不可能,几年来制氧厂内外专家和行业专家从来没有对此产生过怀疑,即使有,在没有说出来之前,也会被自己轻易否定掉。即使把空气做为原料气的制氧行业也未见此类报道。
在当时各种原因都分析排除后,我们认为还是存在这种可能性的,最简单、最可行的方法是用分析表对分子筛出口空气含氧量进行分析。
㈡用增加原料空气氧纯度在线监测的方法验证进分子筛吸附器空气成分是否变化
用3#23500的纯度分析表测量2#23500分子筛后空气中的含氧量。经过一天的观察,我们非常兴奋地发现每当2#23500两台分子筛在投入使用的初期,分子筛后空气的含氧量就都会发生波动和下降,最大下降的幅度可达2%;而使用后期,含氧量的曲线会非常稳定。
这就说明:液空纯度的波动是因为进下塔的原料空气成分发生了明显变化。
㈢空气中含氧量波动的理论分析
分析参数趋势曲线后,我们认为分子筛后空气中含氧量波动并下降的原因是空气过滤器与分子筛再生污氮气放空口距离近,在一台分子筛使用初期的同时是另一台分子筛加热阶段,这时从放空口放出的分子筛再生污氮气的温度低于大气温度,使放空气体密度低于大气密度,又由于放空口流路设计,这股放空污氮气自上而下喷出放空口,出放空位置有一个向下的流动,导致放空口周边地面污氮含量相对较高,含氧相对正常值明显下降,这部分气体因相对于别处不断增加,更容易向别处流动,而离此比较近的空气吸入口因为空压机的抽吸作用,相对别处是一个压力较低的部位,外部气体更容易流向此处,因此放空的污氮气就比较多地流向了空压机吸入口,干扰了空压机进口空气的含氧量。
而污氮放空量并不是一直稳定的,又由于当时的风向、天气等原因会明显影响污氮气流向空压机吸入口的量,使空压机并不能吸入稳定比例的污氮气量,进口空气含氧量的变化趋势就不稳定,与污氮放空量的变化也就没有特别明显的关联性。
由于放空污氮气不仅含氧低于空气,而且从分子筛解吸出来的相对于空气正常含量高得多的CO2和乙炔、碳氢化合物,这部分杂质又重新随污氮气回到空压机吸入口被分子筛吸附,使分子筛的吸附负荷大大增加,时常超过了分子筛的极限吸附能力,导致出吸附器的CO2时常因含量超标报警,导致主冷总烃中的乙炔和碳氢化合物时常因含量超标报警。
㈣空气含氧量波动原因的实地验证
1、遮挡空气吸入口和污氮放空口验证空气含氧量与污氮放空口的相关性
分子筛再生污氮气放空口与空气过滤器直线距离约为18m。为了检验该判断,我们用彩条布将两者简单的分割开来,如果液空纯度的波动有明显减小趋势,则可以进一步考虑加高或改远分子筛再生污氮气放空口,以减少分子筛放空污氮气对空气过滤器吸入空气纯度的影响。
试验表明:彩条布分割后,分子筛出口含氧量波动没有变化。
这说明:两者关联性不明显。
2、改变污氮气放空位置验证空气含氧量与污氮放空口的相关性
我们怀疑彩条布分割空气吸入口和污氮放空口存在不彻底性,又设计通过调整流程阀门,在流程正常运行不受太大影响的情况下,改变污氮气放空位置。
在一台分子筛冷吹结束和另一台分子筛开始再生这段时间,将分子筛的再生污氮气阀V1226全关,适当开大V107阀的开度,使得污氮气完全不由分子筛再生气放空口放,全部改由水冷塔放掉。
试验表明:2#23500分子筛后空气的含氧量和下塔液空纯度都非常稳定;而且分子筛后空气的含氧量由原来的20.7%O2稳定在了20.9%O2,提高了0.2%;下塔液空纯度由原来的40.8%O2稳定在了41.3%O2,提高了0.5%。
这说明:彩条布分割确实不彻底,空气含氧量与污氮放空还是有明显的相关性。
3、空气含氧量波动与污氮气放空存在关联的理论可能性分析
⑴25%的放空污氮气被吸进空气吸入口就会使出分子筛空气含氧量下降1%
大气中氧含量为20.9% O2,污氮含氧为1% O2左右,2#23500制氧机加工空气量为128000Nm3/h,以出分子筛空气中含氧量平均下降1%计算,吸入的污氮量V= [128000 ×(20.9 - 19.9)%]/ 19.9% =6432m3/h
即空气过滤器吸入污氮气的量平均只要有6000m3/h左右即可使空气含氧下降1%,而这一气量只占分子筛再生污氮气的25%,因此污氮气放空造成空气出分子筛含氧量下降在理论上是成立的。
⑵出分子筛空气含氧量与液空含氧量的波动关联性
假定精馏塔的回流比,精馏工况基本不变,当原料气体含氧纯度由20.9%下降到19.9%时,液空纯度由原来的39%O2理论变化计算值如下:
液空含氧=原料空气含氧/[1—(原液空纯度-原空气含氧)/原液空含氧]
原料空气含氧下降1%时,液空纯度由39%O2下降至37.1%O2,原料空气含氧下降2%时,液空纯度由39%O2下降至35.2%O2。
这说明:液空含氧量相比空气吸入口含氧量,对吸入污氮量的变化反应有放大。也说明了液空波动与污氮放空存在关联性是可能的。
八、处理污氮气放空口对空透吸入口干扰的措施
我们决定用最简单的办法解决:采取将分子筛再生污氮气放空口上部的遮雨罩摘掉的方法,将原来导向地面流动的污氮改为直接向上流动,增加污氮气流向空气吸入口的难度,避免或尽量减少分子筛再生后的污氮气流向空气吸入口。