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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:在迅速放空情况下,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赶掉,是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到指定纯度。

    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万博manbetx平台网址,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manbetx官网下载氮气,设置前端螺杆空气万博manbetx平台网址的排气压力大于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、制氮机吸附罐设计方面的问题

    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:将吸附塔的高径比改为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

    一般采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撞击,造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中增加微热再生,是活性炭一直保持活性,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

    一般的气流分布器沿用了原来的莲花状气流分布器,实践证明,这种结构的气流分布器效果还是不错的,但缺点是部分气流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,筛板的水平度不好和上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,并且筛板边围不允许开孔。筛板制作不允许拼接要用整块板制作。

    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沉,造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,使吸附剂颗粒之间、吸附剂颗粒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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