液氮洗资料

1. 分子筛吸附原理

吸附是一种把气态或液态物质（吸附质）固定在固体表面（吸附剂）上的物理现象，这种固体（吸附剂）具有大量活性表面的微孔，吸附质的分子受到吸附剂表面引力作用，从而固定在上面。

吸附引力的大小取决于：

●吸附剂表面的构造（微孔率）；

●吸附质的分压；

●吸附时的温度。

●与制作吸附剂的材料性质也有关。

吸附伴随着放热，是一种可逆的现象。类似于凝结：

●如果增加压力，吸附能力增加；

●如果降低温度，吸附能力增加。

因此，在吸附时，要使压力升到最高，温度降到最低。解吸时，则要使压力降到最低，温度升到最高。

2. 分子筛工艺流程的描述

流程图见PFF11及PFP4301/4302

本装置设置分子筛目的在于除去经低温甲醇洗后的合成气中微量的甲醇和CO2 。离开低温甲醇洗装置的净化合成气流经可切换的工艺气体吸附器Z04301A或Z04301B，甲醇和CO2即被脱除到小于0.1ppm。此举是为了防止液氮洗装置结冰而堵塞管道。两个吸附器中，一个进行吸附，另一个进行再生。吸附器用低压氮气加热来再生，再生后的氮气含有甲醇和

CO2 ，作为H2S富聚塔C04203的汽提氮气，这样微量的甲醇就返回到甲醇回路。再生氮气加热器使用中压蒸汽作为热源。为了防止热氮气在再生阶段进入低温甲醇洗，在将再生后氮气送入低温甲醇洗装置作为汽提氮气之前，在E04302中用循环水进行冷却。

3. 分子筛系统的操作

分子筛由控制单元KY43200程序自动控制，分为切除泄压、预热、加热、预冷、均压、冷却备用几个步骤。程序中设置了许多压力、温度和时间的连锁，条件不满足时程序将保持，此时可以通过手动干预，排除故障后投入自动运行。

吸附周期约为24小时，加热和冷却时间各约6小时。对于分子筛再生的氮气，要加热到约220℃，水冷后送到RWU作气提氮气（最大约9,000Nm3/h）用，在加热时蒸汽最大消耗量为1,400kg/h。再生后的氮气和RWU汽提氮气混合去C04023。吸附器减压的弛放气直接送到冷火炬，一般此股气体不作为燃料气回收，因为每24小时仅有20分钟的峰值。

3.1切除泄压过程

分子筛吸附末期就需要再生，再生前需要先将系统的压力降到接近再生氮气的压力，约6.5bar。以再生Z04301A为例，先打开KV43021，KV43022将Z04301B并入系统，Z04301B 投用正常后，程序关闭KV43011（简称KV11）和KV43012（简称KV12），将Z04301A隔离，泄压通过阀门PV43018（简称PV18）控制，气体送去冷火炬，达到条件时阀门自动关闭，泄压过程约30min。

3.2预热加热再生过程

泄压结束后程序自动打开KV43014（KV14），约1min后KV13打开，同时来自空分的常温氮气（约40℃）通过TIC43002B（旁路），直接预热分子筛，再生后气由TIC43003控制，低于水温时旁通水冷器，一定时间后再生气被加热通过分子筛，此时时要通过水冷器E04302

降温，然后被送去C04203气提。当分子筛出口气达到200℃时，再生步骤结束，此过程需要大概时，再生步骤结束，此过程需要大概6h。

3.3预冷过程

加热再生步骤结束程序自动将阀门TIC-43002A关闭，B阀打开，其它阀门保持，用常温氮气冷却，又称为冷吹，当出口温度达到设定值时，冷吹结束，此过程大概需要6h。

3.4充压冷却过程

冷吹结束后，程序将阀门KV43013和KV43014关闭，1min后充压阀PV43027打开均压，大概30min后压力达到30.8bar，满足两床的压差条件时，充压结束，用冷合成气继续冷却，程序控制关闭充压阀，打开KV43012，KV43016打开5%，3.5h后开至10 %，3h后开至50%，大概30min后降温结束，关闭KV43016备用。

4．分子筛的常见故障和运行监测

分子筛吸附器常见故障有：

⑴、

由于分子筛运行和再生时温差很大，高达270℃，热胀冷缩容易造成法兰等接口处密封不好，可燃气体泄露造成火灾；

⑵、

热胀冷缩容易造成换热器等位置内漏，水进入系统造成吸附剂粉化，更严重的是在氮洗系统结冰，造成设备损坏；

⑶、

阀门内漏，易造成再生条件不满足，程序停止执行；

⑷、

分子筛装填质量不好，篦子板或滤网损坏造成填料漏出堵塞设备；

⑸、

由于吸附器切换阀内漏，造成分子筛粉化严重，分子筛粉末被原料气带入冷箱或被再生氮气带入甲醇洗单元，造成管道、换热器、阀门、仪表堵塞，机泵机封损坏；分子筛过滤器被粉尘堵塞，造成系统压差增大，能耗增加，同时由于吸附器床层减薄、分子筛填充量减少造成吸附容量减少，使床层容易被击穿，吸附器出口原料气CO2含量超标威胁装置安稳运行。

分子筛吸附器在使用和再生过程中，通常需要对其压力、进口和出口温度以及出口过滤器前后压差加以监控。在吸附过程中，由原料气进出吸附器温度变化所形成的两条曲线被称为“吸附温度曲线”；在再生过程中，有再生氮气进出吸附器温度变化所形成的两条曲线被称为“再生温度曲线”。分子筛吸附器运行的好坏，都会在其温度曲线上有所体现。因而，在分子筛吸附器的工作过程中，加强现场巡回检查，认真检查和分析压力、温度曲线等参数变化，准确判断分子筛的运行情况，并根据判断结果及时采取预防和应对处理措施，便能避免造成更大损失，具有很重要的现实意义。

四、液氮洗

低温甲醇洗工序送出净化气其组成为：

由于合成触媒要求CO+CO2等含氧化合物当量氧＜10PPm，故气体在入合成塔之前，必须将CO等含氧化合物清除，脱除净化原料气中CO的方法主要有化学法和物理法两种。化学法常用的是铜洗法和甲烷化法；物理法常用的是液氮洗涤法。

1. 氮洗气的组成及其性质

来自低温甲醇洗工序的净化气，被分子筛处理过，吸除了微量的甲醇和CO2 故又称为氮洗气，其组成和各组分的冷凝温度见下表：

分析上表组分可知，氮洗气中的氢氮气可作为合成氨的原料气，一氧化碳是氨合成催化剂的毒物，是必须清除的物质，而甲烷、氩虽对合成触媒无毒害作用，但因其在合成回路中循环会降低合成氨的合成率及增加能耗，应加以清除。

2. 液氮洗原理

众所周知，物质均具有气、液、固三种聚集状态，氮洗气中各组份也不例外。在常温常压下，它们呈气态，在101.3kpa下，氢被冷却到20.3K（-252.73℃），氮被冷却到77.4K（-195.65℃），CO被冷却到81K（-192.00℃），甲烷被冷却到111.6K（-161.4℃），Ar被冷却到87.3K （-185.7℃）时它们分别都变成液态，当用液氮来洗涤净化气时，其中的H2冷凝温度很低，仍呈气态存在，从而达到分离的目的，这就是氮洗除去CO、CH4、Ar的理论基础。进一步