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制氮机:碳分子筛粉化现象

碳分子筛粉化的原因分析:

变压吸附(PSA)制氮机工作流程:

中压吸附:由于碳分子筛表面的微孔大小与氧分子直径大小相差无几,在中压情况下,碳分子筛会选择吸附压缩空气中的氧气,对氮气不吸附,故氮气由吸附塔顶部流出,从而实现产氮。

常压再生:在?#26438;?#25918;空情况下,碳分子筛会释放所吸附的氧气,使分子筛得到再生,以便下一次使用。

两塔均压:一吸附塔工作结束后,在两秒(时间可设定)内,工作结束塔的气体向准备工作的吸附塔吹气,这样减少升压时间,同时压力变化较从大气压升至工作压力小,减少分子筛冲刷,增加产气量。

反吹冲洗:工作塔会由少量氮气对放空塔进行冲洗,将分子筛中没有放空的余氧?#31995;簦?#26159;再生塔的分子筛再生更充分。 氮气升压:利用氮气缓冲罐的纯气对吸附塔进行升压,提高产气率,提高气体纯度,实现开机以后快速达?#34903;?#23450;纯度。

变压吸附装置最让人头疼的问题就是碳分子筛的粉化问题,尤其是稍微大一点的制氮设备。

分析认为,造成碳分子筛粉化的原因主要存在以下几个方面:

1、空压机排气压力过高

制氮机前端的螺杆式空气压缩机,排气压力通常是7-8Bar,压缩空气进入制氮机,经过变压吸附后,排出的氮气出口压力通常为5-6Bar;有些客户为了得到高压氮气,设?#20204;?#31471;螺杆空气压缩机的排气压力大于9Bar, 当气流进入吸附塔时气流压力过大,对碳分子筛产生的冲击也大,容易将吸附剂击碎产生粉化。同时,进气压力超过了碳分子筛的上限,导致通用碳分子筛的整体所受冲击力及颗粒之间相对摩擦力增大,造成粉化。

解决办法:降低空压机出口压力,减少碳分子筛颗粒受力强度。选择合理的床层安插,如安插惰性氧化铝层、活性氧化铝层后再安插分子筛层,既可以合理分派气流,避免冲击,又可以到达净化的目标;

2、制氮机吸附罐设?#21697;?#38754;的问题

有些制造厂家,一直沿用较早的生产制氮设备的设计图纸。以前设计的吸附塔高径比为2.1,对于一些小型的制氮装置来说,高径比大是有益于提高产品的纯度及回收率,而且不存在装填吸附剂困难这一问题。但是稍微大一些的制氮设备,吸附塔高度越高,分子筛的空隙率也越大,压紧的难度也增大,造成了吸附剂的松动,加剧了吸附剂在运动过程中的磨损;这是不可避免的物理现象。

解决办法:将吸附塔的高径?#38592;?#20026;1.5,这样加料时可以加的更加紧凑,以后的装置都采用类似的高径比,经过我们的客户实践证明,这个高径比是比较合适的。

3. 进吸附塔的原料气带水

?#35805;?#37319;用的是活性炭吸附器作为原料预处理器,以除去原料气中的水分,但是在设计时考虑不周,设计容量太小,造成进吸附塔的原料气带水。吸附剂吸水后,抗压强度大幅下降,当受气流冲击后吸附剂之间相互?#19981;鰨?#36896;成吸附剂的大量破碎粉化。

改进方法:由于水分对吸附剂的粉化影响很大,吸取以往的经验教训,在以后的系统配置上,不但活性炭储罐容量加大,而且在压缩空气的预处理?#24615;?#21152;微热再生,是活性炭一?#21271;?#25345;活性,保证进入吸附塔的气源含水量不高于规定值,从而保证吸附剂的正常工作。

4.吸附器的气流分布器

?#35805;?#30340;气流分布器沿用了原?#21561;?#33714;花状气流分布器,实践证明,这种结构的气流分布器效果?#25925;?#19981;错的,但缺点是部?#21046;?#27969;会直接冲击碳分子筛,会加剧吸附剂的粉化情况。同时,进气管采用直管中间进气,气流冲击大,也是加剧碳分子筛粉化的一个原因。

5. 吸附器的筛板

装置容量增大后,在设计时考虑了筛板的强度加强,但是在安装的水平度和筛板周围的开孔处理上没有特殊要求,筛板的水平度不?#29028;?#19978;下筛板的密封性不好会对椰垫的压紧效果产生影响。

改进方法:在筛板的设计中,要考虑筛板强度的加强,直径加大后强度要重点考虑,另外在筛板安装时要严格控制水平度,并且筛板边围不?#24066;?#24320;孔。筛板制作不?#24066;?#25340;接要用整块板制作。

6.装填尽量夯实 或多或少,在我们更换装填碳分子筛后,装置运行一段时间后吸附剂就会下?#31890;?#36896;成在吸附塔上部有部分空间存在,使得吸附剂在此空间内随气流来回运动,使吸附?#37327;?#31890;之间、吸附?#37327;?#31890;与出口钢丝网之间发生碰撞,造成吸附剂粉化。

改进方法:在沿用以往加料装置的基础上,尽量合理装填碳分子筛,使碳分子筛的间隙减小,保证装填尽可能压紧。

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