小型空分设备分子筛纯化器系统常见故障与维修分析
摘要：简介了小型空分设备及分子筛净化器的工作流程，分析其常见的几种故障，并提出了相对的维修与处理措施，希望促进小型空分设备的分子筛纯化器系统的平稳运行。

关键词：小型空分设备分子筛纯化器故障
空气分离设备分类方法很多，根据产品种类划分，可分为生产单高产品、双高产品（氧和氮）、带氩产品（氧、氮、氩）及全提取（氧、氮、氩及其它稀有气体）空分设备。

根据产量划分，可分为小型空分设备，单位时间氧气产量小于1000m3/h；中型空分设备，单位时间氧气产量介于1000～10000m3/h，大型空分设备，单位时间氧气产量大于10000m3/h。

本文主要探讨小型空分设备（制氮设备）分子筛纯化器系统。

玉门油田炼油化工总厂供气车间小型空分设备采用分子筛常温吸附净化，全低压单级制氮流程。

在投产运行的这几年间，发生多起分子筛纯化器系统故障，本文予以分析并总结维修与处理办法。

一、分子筛纯化器系统概况
小型制氮设备分子筛纯化器系统共有：2只吸附器，内装13XAPG型分子筛，一只运行，一只再生，切换时间8h；1组电加热器，最大功率为120.6kw；1组仪控柜。

分子筛纯化系统的工作流程为：空气经除尘器除尘、预冷系统冷却洗涤，经分子筛净化，除去其水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物等杂质。

[1]分子筛工作一定时间后，吸附能力急剧下降，导致净化效果差，使分子筛纯化器出口空气所含二氧化碳和水分浓度超标，故其需要再生。

因此，小型制氮空分设备的分子筛纯化器常采用两只分子筛纯化器，其中一只吸附，另一只再生，8h切换一次。

其中加热阶段，从塔内来的再生气源经电加热器加温自上而下通过吸附剂床层，解析分子筛。

当加温结束时，停止对加热器供电，继续通入污氮使系统冷却下来，再生过程结束后。

再经均压、切换等步骤后该组纯化器投入工作[2]。

均压时空压机流量波动大，可能导致空压机电机超负荷，影响空分设备安全稳定运行。

二、常见故障分析
1.再生组泄压不归零
分子筛的设计工作周期是8h，其中泄压时间是16min，但在投产运行初期，发现纯化器在泄压逻辑结束时，吸附器内仍有0.04MPa的微正压。

由于吸附器内微正压的存在，使得再生气通过吸附器的流速降低，脱附阻力增大，再生气出吸附器的温度上升较慢，严重降低再生效率。

2.分子筛系统进水
2010年，制氮系统开机，由于停工时纯化器的工作状态是MS02组加热再生到80～90℃，还没有加热完毕，因此决定使用MS01组，MS02组继续加热，然后再投入工作。

此时，纯化后空气露点为-30℃。

在开机过程的很长一段时间发现空气露点仅降到为-45℃。

随后发现分馏塔氮气出口和放空管线以及再生气管线均出现结霜现象。

认定分子筛系统过饱和进水了，不能起到吸附作用，全系统停工加温吹除。

3.仪控柜面板指示错误
仪控柜面板上有现场流程示意图和现场阀组的手/自动作开关，两者用红绿双色灯显示开关。

灯控原件损坏长期只显示单色，不能方便操作人员巡检时依据
面板指示判断现场运行是否正常，也不能现场指导系统自动/手动相互切换。

系统运行几年来，发生过5起因灯控原件指示故障而错误指导切换工作，引起前路压缩系统憋压造成整个系统不平稳运行。

4.电加热器故障
电加热器故障有两种类型：一是电加热器跳闸；二是电加热棒部分烧坏不工作。

两者的现象基本一致。

具体现象是在加热状态下电加热器温度升高很缓慢。

如果降低再生气流量，温升的迹象仍不明显，最终加热温度小于170℃。

初步断定电加热棒部分烧坏。

如果在加热状态下，30min内最终加热温度小于100℃，初步断定电加热器跳闸。

三、维修与处理措施
1.调整部分逻辑运行时间
操作中发现冷吹后期再生组的温度和压力基本都不变，于是改变逻辑控制时间将泄压时间，将冷吹时间改为240min，泄压时间增加到18min。

通过后期观察发现基本解决泄压结束时，吸附器内压力不归零的现象。

2.防止分子筛带水事故的措施
2.1应加强对空冷塔的精心操作，确保空冷塔下部液位在正常工艺指标范围内。

2.2在正常运转中注意系统压力下降时，应适当打开空压机出口空气放空阀减少进塔空气量，保持塔内空气的正常流速。

2.3一旦发现分子筛吸附器进水，不能抱有侥幸心理，应立刻停车处理；
3.增加DCS纯化器模块温度提示报警
长期的平稳生产，使得操作人员产生麻痹思想，认为纯化器系统处于长周期平稳运行状态。

而该系统的温度是重点监控对象，一般等到操作人员发现温度异常时再进行工艺处理只能停工处理了。

车间对再生气出电加热器增设170℃报警提示音，一般在加热开始的30min内如果出现报警提示音，表示电加热器正常运行。

反之，立刻进行问题分析和处理。

4.规范班组岗位交接
要求当班期间本岗位的操作情况做详细的记录，如有必要则给予进一步分析，切忌写“见上班记录”、“本班操作与上班操作变化不大”等模糊性术语。

接班的班组明确所接岗位的操作情况，如对记录情况有异议的则进行详细的询问。

同时要求班长、运行工程师每班对DCS记录中的纯化器系统各类温度曲线查看两次，每次间隔4h。

空分设备调试及运行时多观察、勤巡检、善思考，发现问题及时汇报、处理。

总之，通过对各类故障的分析，提出有效的改进措施，将这些好的方法运用到日常生产和管理中，通过后期的验证该系统易耗部件的使用率大幅度下降，设备完好率明显高，系统处于可监控的平稳运行状态。

空分设备各个环节需考虑周全，消除事故及安全隐患。

参考文献
[1]李化治.制氧技术[M].北京：冶金工业出版社，2003：37-50.
[2]单亚德，等.浅析分子筛纯化器的优化运行[J].科技创新导报，2009，18，15-16.。