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 C,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 C）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 C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 C,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C0+C02等含氧化合物当量氧v 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C02 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 C),氮被冷却到77.4K(-195.65 C),CO被冷却到81K (-192.00 C),甲烷被冷却到111.6K (-161.4 C), Ar被冷却到87.3K(-185.7 C)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。

进一步分析，液氮洗涤在除去CO 的同时，亦将CH4、Ar 予以清除，这对提高氨的合成率和避免CH4、Ar 在合成回路中循环累积，减少动力消耗无疑作用巨大。

液氮洗涤是利用空分装置所得到的高纯氮气，在氮洗塔中吸收氮洗气中少量CO 的分离过程。

液氮由塔顶加入，氮洗气由塔底通入，进行逆流操作。

在洗涤过程中，由于CO、CH4 和Ar 的冷凝温度都比氮高，因此，当这些组分气体与低温液氮接触，温度降低而被冷凝下来，溶解在液氮中，在塔顶得到纯净的氢氮气。

3. 液氮洗的特点3.1氮洗气各组分的冷凝温度与气体的压力有关根据这个表的数据可以看出：压力提高，冷凝温度也升高，即可在较高温度下冷凝，但冷凝温度的提高，并不与压力的增高成正比。

此外，还应该注意到，会使设备结构复杂，并且氢在冷凝液中的溶解损失增加。

因此，一般操作压力采用中压法。

3.2氮洗气是多组份混合物，对于多组分混合物，其每一组分的冷凝温度同该组分的气体分压相对应。

这样，每一组分的冷凝温度既受气体总压影响，又受成分变化影响。

将一定组成的氮洗气逐渐冷却时，冷凝温度高的组分先冷凝，随着温度的继续降低，冷凝温度低的组分也逐步冷凝，温度愈低，各组分冷凝为液体所占的比例愈大。

对于多组分混合物，其冷凝特点同纯组分时比较，是有差异的。

如：一些组分，虽未达到纯组分时的冷凝温度，但仍会有一部分冷凝下来，液氮洗涤中的氢损失便属于这种情况。

4.林德液氮洗工艺描述分子筛吸附之后，净化气进入液氮洗装置的低温段，这是一个封闭的冷箱，用于将渗透热降到最低。

在原料气/ 高压氮气冷却器E04304 和原料气/高压氮气冷却器E04305 中，原料气被产品物流冷却，然后进入氮洗塔C04301 。

在C04301 中，杂质如Ar 、CO 和CH4 被液氮洗去。

这些杂质同小部分H2 溶解在塔底部的物流中，约含15%N2 的净化气体从塔顶部离开。

洗涤工艺和校正氨合成气中氢氮比所需的氮，以常温进入氮洗装置，在高压氮气冷却器E04303 和E04304 中与冷物流换热后冷却下来。

在E04303 的下游，氮气被分成两股，一股在换热器E04305 中被冷物流进一步冷却后作为洗涤介质送到氮洗塔C04301 塔顶。

在混合器SP04301 中另一股氮气加入到从塔C04301 的顶部出来的经过E04305 复热后的净化氢气中（在SP04301 下游的合成气的氢氮比仍高于3:1 ）。

合成气在E04304 中复热后被分为两股，一股送到低温甲醇洗装置的E04218 和E04202 回收冷量，另一股通过E04303 复热。

两股物流在被复热后合并离开装置，直接用高压氮气为冷箱外面的汇合的合成气对H2 ：N2 比进行微调。

离开氮洗塔C04301 底部收集槽的液体膨胀到中压进入H2 分离罐D04301 。

闪蒸气在E04305 、E04304 和E04303 中被加热后通过低温甲醇洗装置的循环气压缩机K04201 压缩返回到原料气中以提高H2 回收率。

分离罐D04301收集槽的液体再被膨胀到低压后在E04305、E04304和E04303中复热。

这股气体离开冷箱后可用作燃料气。

补偿制冷损失所需的低温效应可以通过向净化氢气中喷入氮气来获得。

这种结果使氮气的分压从33.6bara 降低到约为合成气压力的四分之一，这种制冷与焦汤汤姆逊膨胀制冷是类似的。

这种制冷方式属林德公司所有并受专利保护。

通过膨胀和蒸发分离罐D04301 来的液体获得进一步的制冷由于原料气压力相对较低，通过上述制冷效应还不能为低温分离供足够的冷量。

因此，还必须补充液氮，在E04305 的交叉流动段蒸发，产生的气相与液相分离，并在换热器E04305、E04304、E04303 中复热。

复热后的纯氮可排放到大气或用作冷箱连续置换气。

为了减少冷箱内设备的存量，还必须提供一个排污罐D04302 。

冷液允许进行蒸发后排到冷火炬总管，蒸发气在到火炬之前喷入蒸汽将气相温度提高，到相应在事故时，可由安全阀直接排放的冷或热火炬总管，冷火炬总管到火炬燃烧前用蒸汽加热。