空压站二次干燥系统的改进

空压站二次干燥系统的改进

1仪表风带堵塞1996年冬季，我们的工厂完成了由扬和提取的联合装置。在实验过程中，由于空压站没有同时扩建，整个工厂的仪表风剂量比以前增加了一倍。而且，在阴雨天（约15c）下，空压站的脱盐干燥系统超载，仪表风输送大量雾中颗粒。装置内部仪表风二次干燥槽中的固体干燥剂（氯化钙）在不到10小时内变成了黑色的粘性物质，其中一些管道堵塞（包括冰冻），故障了30多个电气器。进程装置皮囊中的水池和十多台零件。我们又更换为分子筛干燥剂(氧化硅小球),装填量25kg。使用第一天效果很好,第二天发现电—气转换器的风路有堵塞现象,风管线内有大量的白色粉末。经检查,是由于分子筛干燥剂吸水饱和后破碎而形成粉末状物质,被仪表风携带所造成。为了不影响试车,将二次干燥罐内的分子筛干燥剂取出,清理干净,放弃了二次干燥。为了固定二次干燥罐的内构件,将重整反应器内装添剩余的瓷球(直径12mm),装入罐内,投入运行。结果发现二次干燥罐的排污口能脱出明水,仪表运行良好,再没有堵塞、积水、结冰现象。每隔6h脱一次,每次可脱出明水1~2kg(装置用风量约1600Nm3/h)。1997-04,装置停工检修时,对二次干燥罐内构件进行了改造,增加了破膜网,分层装填不同直径的瓷球,干燥效果更好。根据其工作原理,命名为“雾状微粒水发生机械碰撞后聚结成水珠的干燥(脱水)方法”,简称“聚结干燥(脱水)法”。2聚结干燥技术在二次仪表干燥过程中的应用2.1干燥剂的干燥我厂重整—抽提联合装置,原设计的仪表风二次干燥系统如图1所示,采用传统的吸附干燥法,用高纯度的吸水剂和固体干燥剂进行干燥。干燥效果好,但存在一些缺点:①1kg液体吸水剂可吸收0.3~0.5kg水达到饱和,需要频繁地更换干燥剂;②1kg固体干燥剂可吸收0.2~0.4kg水而达到饱和,需要频繁地再生、活化或更换;③固体干燥剂吸水后易破碎,变成粉末状或糊状,或被风携带,堵塞风路;④使用成本高,维护量大;⑤排出物含有化学物品,污染环境。2.2破膜和空气疏水器聚结干燥系统是在原吸附干燥系统的基础上改造而成,如图2所示,增加了破膜网,去掉了液体吸水剂,将固体干燥剂换成不同直径的瓷球并分层装填,排水口安装了空气疏水器,可自动脱水。仪表风流经破膜网、瓷球后,雾状微粒水通过碰撞、聚结形成水膜和水珠,然后自由下落,从罐底排出。2.3多次碰撞、聚结分散在气体中的微量水呈雾状微粒,属气态非均相物系,则雾状微粒水是分散物(或分散相),气体是分散界质(或连续相)。要达到二者彻底分离,必须使其凝结成液体,因此,必须有凝结和沉降两个过程,必须制造雾状微粒水多次碰撞、聚结的机会,创造聚结的条件,有聚结分离的时间和空间。仪表风中的雾状微粒水是由多个分子组成,其体积和质量比O2、N2分子大得多,凝点极低,通过破膜网时,雾状微粒水因碰撞而聚结成水珠,靠重力自由下落在罐底;没有聚结的雾状微粒水与表面光滑的瓷球多次碰撞后,其动能转化为机械能,在瓷球的迎风面形成水膜,靠风力和氢键的作用,在瓷球的背风面聚结成水珠,然后靠重力自由下落在罐底。整个过程可以看作“碰撞→能量转化→聚结→沉降”。仪表风与雾状微粒水完全具备聚结分离的前提条件,达到了干燥的目的。2.4解决了冬季仪表风带水的现象我厂在仪表风二次干燥过程中成功地试用了聚结干燥技术,主要体现在:①干燥效果好,使0.45MPa/cm2的仪表风,露点温度由原来的-10℃降到-22℃,从根本上解决了我厂冬季仪表风带水的现象;②与原来使用的吸附脱水工艺相比,大幅度降低了生产成本,全厂每年可节约资金6万元,同时也减轻了工人的劳动强度;③不使用各类化学药品,排出物(水)无污染。3脱硫和脱硫效率的提高我厂(1.5×104t/a)液化气气分装置于1997-06建成并投产。装置采用成本较低的碱法脱硫工艺,即将碱液与液化气混合、沉降,脱除液化气中的硫。在试车过程中,发现脱硫后的液化气含水量高达6.5×10-4,与工艺要求的不大于6×10-5相差甚远。为了降低脱硫后液化气的水含量,提高碱液沉降塔的脱水效率,试用了聚结脱水技术,使得脱硫后的液化气含水量降至3×10-5以下,分子筛干燥剂的再生周期由原设计的七天再生一次提高到三个月再生一次。图3是改造后的碱液沉降塔,增加了200mm填料和150mm破膜网。3.1增加填料和破膜网原设计的碱液塔无任何添料是空塔,液化气(液态)与碱液混合从3m外进塔后,只靠重力(碱液与液化气的比重差)来达到二者的分离是极困难的。微粒水是以“水包油”的形式存在于液化气中,为此,增加填料和破膜网,破坏了“水包油”,为“水包油”提供了多次碰撞、聚结、再沉降的机会和条件,产生分离的效果。增加填料和破膜网,人们固有的看法是用于气液分离比较有效,自然认为在碱水与液化气都是液体的混合物体系中均无分离效果。然而,碱水与液化气属液态非均相物系,密度相差一倍,且互不相溶,根据胶体化学理论,分散在液化气中的微粒水,既可视为固体微粒,也可看作是细微气泡,碱水与液化气密度相差较大,当微粒水碰到添料和破膜网时,本质是液体,首先吸附其表面上,经过多次碰撞和吸附,聚结成较大颗粒的水珠,最后靠重力沉降,达到二者分离的目的。3.2再生周期及再生效率聚结干燥技术在气分装置液化气脱水过程中使用,效果较好。体现在:①延长了分子筛干燥剂的使用寿命,原设计再生周期为七天,现在三个月再生一次;②液化气的水含量降到3×10-5以下,为下游生产提供了优质原料,聚丙烯能长期保持优质产品,装置加工量提高了50t/a;③碱液浓度由原设计的20%降到10%,废碱排放浓度由8%降到2%以下;④应用在我厂1.5×104t/a的气分装置上,年经济效益在1000万元以上。4破膜网的制作(1)适用于各类气体的干燥,可将扩散在气体中的雾状微粒水分离出来,达到干燥(脱水)的目的。使用方法基本相同,干燥效