分子筛故障分析及处理措施

谭瑞琪(中国石油大港油田天然气公司, 天津 300280)

分子筛故障分析及处理措施

谭瑞琪(中国石油大港油田天然气公司, 天津 300280)

“分子筛”指的是一种具有均匀的、与一般分子的孔径大小相当的微孔的物质。目前，分子筛主要用于充当高效干燥剂、催化剂、选择性吸附剂、以及离子交换剂等。虽然分子筛的应用范围十分广泛，但是其的合成成本却较高。并且在分子筛日常运行及检修中时常会发现一些故障，如分子筛粉化、分子筛结块、干燥系统露点突然升高等，从而导致其吸附效率大大降低。本文主要针对4A分子筛故障进行了分析，并结合实际提出了几条处理措施。

分子筛；故障分析；处理措施

分子筛是一种人工合成的硅酸盐，其特点是具有微型立方晶，作用是根据这些微型立方晶内部孔穴的大小而筛选不同的分子，对于需要的分子吸附，对于不需要的则排斥，因此而得名。另外，分子筛还能够选择分子的优先吸附次序，对于极性大、不饱和度高的分子具有更强的选择吸附性。分子筛常出现的故障主要有分子筛粉化、分子筛结块、干燥系统露点突然升高等，尤其是分子筛粉化会破坏其晶格结构，从而不但降低吸附效率，更影响下游仪表等设备的正常运行。以下笔者就以4A分子筛为例，谈谈分子筛的常见故障及处理措施。

1 分子筛简介

“分子筛”的概念是由1932年提出的，它是一种人工合成的用于筛选不同物质分子的工具，本质是一种具有微型立方晶格的硅酸盐。通过分子筛，可以将直径小于其晶体孔穴直径的物质吸附进来，而将直径大于其晶体孔穴直径的物质排斥出去。本文所举例的4A分子筛是分子筛中的一类，它属于立方晶系，与氯化钠的晶格结构十分相似，空间网络结构由硅氧四面体及铝氧四面体单元交错排列而成，有效孔径为0.4纳米，因此能够吸附一些临界直径≤4纳米的物质分子，如水分子、氨分子、硫化氢分子、二氧化碳分子、二氧化硫分子、乙醇分子、乙烷分子、乙烯分子等。

2 分子筛工作流程概述

以分子筛在天然气站场中的应用为例：第一步先将低压油田伴生气经过入口分离器，将游离水分离脱出；第二步进入压缩机，采用三级或四级增压，直至压力达到约3.0MPa，经水冷器进行换热；第三步经压缩机出口除油器等进行进一步分离，将其中携带的杂质如固体颗粒、凝液及游离水等去除；最后一步进入到分子筛装置中进行脱水。

3 分子筛常见故障分析

(1)存在故障 在分子筛日常运行及检修中，时常会发现床层压降增大、干燥系统露点突然升高、冷箱冻堵等现象，虽然加注甲醇等抑制剂并提高再生温度后问题会得到一定的改善，但总体问题依然显著。粉尘过滤器的滤芯常发生堵塞，久而久之引起破裂，从而堵塞再生气分离器的排污管线。另外分子筛粉化、分子筛结块等现象也十分严重，造成了分子筛的吸附效率大大降低。

(2)分析步骤 分子筛故障的分析步骤如下：①根据干燥塔的尺寸、原料气流量、水含量以及干燥剂床层的装填量和有效湿容量等计算达到转效点时间与脱水周期，比较二者时间的长短；②检查干燥塔的近期运行参数，查探再生气流量和压力是否出现过波动大的现象；③检查切换阀有无存在内漏、窜气等现象；④检查各仪表的工作是否正常；⑤检查有无存在因筛网破裂而引起的泄漏情况；⑥检查有无粉化或结块现象；⑦检查有否存在因杂质气体中毒现象。

(4)故障原因 分子筛故障，尤其是分子筛粉化的原因主要如下：①分子筛本身质量问题，如抗压强度＜20N、磨损率＞0.5等，从而导致种种故障的发生；②湿气未充分分离即进入干燥塔，含有大量液态水；③再生切换之时降压速度过快；④分子筛与钢制容器的膨胀系数不同；⑤重组分被吸附在分子筛表面，致使微孔堵塞；⑥干燥塔顶/底部的分布器发生损坏或出现堵塞；⑦由于设计变化原因造成气流波动过大，致使进入到分子筛中的气体组分较重，分子筛优先吸附这些重组分，经加热后发生碳化结块。

4 分子筛故障的处理措施

常用的分子筛故障处理措施主要有以下几项：①选用质量合格的优质分子筛；②若干燥系统露点突然升高，可在保障仪表及设备正常的基础上适当延长再生时间以增加再生气量；③实时修正分子筛的温度、压力、流速等参数，确保其符合设计情况；④先采用高效除油器或高效聚结器等彻底分离出液态水和重烃再进入干燥塔，以减少对分子筛的污染；⑤保持干燥塔的操作压力平稳；⑥采用分子筛专用阀一三杆阀作为切换阀，以免床层受到高压差气流的冲击及出现进气带水情况；⑦采用干气进行冷吹，以减少水分对分子筛的损耗及重烃污染；⑧为了弥补运行损耗和震动，可将吸附塔的筛板形式改为辅助罐形式或弹簧自补偿压紧形式等；⑨保护层采用活性氧化铝，从而首先将液态水和液烃等吸附；⑩定期采用高温水蒸气对干燥塔进行再生，以脱除吸附在表面的重组分。

5 结语

综上所述，分子筛是一种常用的脱水物质，在很多领域中都有着非常重要的应用。虽然分子筛的运行十分高效，但却也有着十分脆弱的一面，经常会在运行过程中出现种种故障，从而极大地影响到运行效率。因此在分子筛的实际使用过程中，应当严格按照相关要求进行操作，密切关注各项参数变化，随时进行调整，发现问题及时解决，以确保运行的平稳。

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谭瑞琪(1989- )，女， 天津人，助理工程师，本科，主要从事天然气净化处理工作。