CN115282747B - 空分装置中纯化器的应急处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空分装置中纯化器的应急处理方法，其包括如下步骤：(1)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量MS；(2)确定当前正在进行吸附处理的纯化器在一个运行周期内的CO2吸附总质量MZ；(3)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间TL；(4)获取正在进行再生的纯化器的剩余切换时间T1；(5)根据TL与T1的差值调节正在进行再生的纯化器的再生进度。本申请根据T1和TL两者不同的时间差，采用了不同的处理方法，最大限度地保证了空分装置的连续运行，避免了操作人员由于过度调整或调整不足所带来的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种空分装置中纯化器的应急处理方法。
背景技术
空气分离装置简称为空分装置，目前大中型空分装置均采用深冷分离技术，以空气为原料，通过压缩循环深度冷却的方法把空气变为液态，再通过精馏从液态空气中分离出O2、N2和Ar等气体。在空分装置中，空气纯化***是清除工艺空气中水分、二氧化碳以及乙炔等碳氢化合物的关键单元，其由纯化器、再生加热器、切换阀门和控制***组成。纯化器一般为立式径向流吸附器，内外依次装填分子筛和活性氧化铝在内的吸附剂。其中空气中的水分主要由氧化铝吸附，而二氧化碳、碳氢化合物等杂质主要由分子筛吸附。吸附剂吸附饱和后则失去继续吸附的能力，需要进行再生才能继续使用。再生过程是吸附的逆过程，即把水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物从吸附剂中解吸出来，然后通过空分精馏塔所产生的污氮气带走，使吸附剂恢复吸附能力。
随着工业的发展，很多空分装置周围大气中的杂质含量也逐年攀升，尤其当空分装置处于化工园区内，周边存在较多二氧化碳排放源，在风力、风向原因扩散不佳时，空分进口空气的二氧化碳含量将远高于设计指标。这种情况下，纯化器易发生二氧化碳穿透问题，导致纯化器出口所排出的纯化气中的水分、二氧化碳以及乙炔等气体浓度超标，使得纯化气在降温及液化过程中，其中的水分和二氧化碳产生冻结现象，使得纯化气在经过主换热器、透平膨胀机以及进入空分精馏塔内时，堵塞主换热器的换热通道、管路和阀门，导致空分装置无法正常运行，这种现象被称为“冰堵”。其中的主换热器用于将部分纯化气降温到-172.8℃。主换热器是部分纯化气与污氮气进行冷量交换，以回收冷量，并对部分纯化气进行降温的换热设备。
另外，当纯化器发生二氧化碳穿透时，会导致空分精馏塔的主冷凝蒸发器中的乙炔等碳氢化合物含量快速上升，达到一定浓度后遇静电会发生***，严重影响企业生产安全。因此，当纯化器发生穿透时，需要对空分装置进行停车处置。
目前，虽然在大部分空分装置的纯化器的进出口均设有二氧化碳检测仪，但这些二氧化碳检测仪所获得的检测数据仅供操作人参考，在实际操作中，当空气中CO2含量上升时，操作人员仅仅依靠经验，对空分装置的运行参数进行调整，若调整幅度过大，会造成空分装置负荷的大幅波动，影响下游装置的正常生产；若调整不及时，会使主换热器产生“冰堵”现象，从而迫使空分装置停车，需要对相应的装置进行加温处理，以恢复空分装置的运行能力，这种加热处理的耗时较长，对整个空分装置的正常运行造成较大影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种空分装置中纯化器的应急处理方法，该空分装置包括两台纯化器，该两台纯化器并联设置，两台纯化器的出口经均压管连通，在该均压管上安装有均压阀；两台纯化器交替进行空气吸附和再生；
该应急处理方法包括如下步骤：
(1)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量，计算公式如式(Ⅰ)，
其中：
MS为当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量；
Q为纯化器的出口纯化气的流量，单位：m3/min；
p为纯化器的出口纯化气的压力，单位：kPa；
T为纯化器的出口纯化气的温度，单位：℃；
t为吸附时间，单位：min；
C1为纯化器进口空气中的CO2浓度，单位：μmol/mol；
(2)确定当前正在进行吸附处理的纯化器在一个运行周期内的CO2吸附总质量MZ；
(3)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间，计算公式如式(Ⅱ)，
其中：TL为当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间；
(4)获取正在进行再生的纯化器的剩余切换时间T1；
(5)根据TL与T1的差值调节正在进行再生的纯化器的再生进度。
具体地，在再生时，包括冷吹工序，步骤(5)中，是通过调节冷吹工序的冷吹时间来调节正在进行再生的纯化器的再生进度；
步骤(5)包括如下分步骤：
(5.1)当0min＜T1-TL≤15min时，将辅降温阀的开度由初始开度调节到100％开度，提高对正在进行再生的纯化器的冷吹污氮气流量，缩短冷吹时间；
(5.2)当15min＜T1-TL≤30min时，采用步骤(5.1)的措施，同时降低当前正在进行吸附处理的纯化器的空气进气量；
(5.3)当30min＜T1-TL≤45min时，采用步骤(5.2)的措施，同时再次增加对正在进行再生的纯化器的冷吹污氮气流量，缩短纯化器再生时间；
(5.4)当45min＜T1-TL时，空分装置进行停车处理。
纯化器的操作流程包括顺序进行的吸附、隔离高压、泄压、放空、加热、冷吹、隔离低压、升压、并行、切换十个工序，其中泄压的时间称为泄压时间，加热的时间称为加热时间，冷吹的时间称为冷吹时间，升压的时间称为升压时间。其中的卸压时间和升压时间不变，应急处理方法在冷吹工序进行，在进行冷吹时，是采用冷吹污氮气进行，使冷吹污氮气流经纯化器的内腔，当提高冷吹污氮气的流量时，能够缩短冷吹时间。
本申请中，在进行冷吹时，通过两路管道供应冷吹污氮气，对纯化器进行冷吹，两路管道分别为主降温管和辅降温管，辅降温阀安装在辅降温管上，并在主降温管上安装有主降温阀，在进行冷吹时，主降温阀全开，辅降温阀的开度设置在初始开度，使冷吹污氮气经主降温管和辅降温管进入到纯化器内，进行冷吹。
在冷吹工序中，当T1-TL≤0时，冷吹工序依照正常流程进行操作即可。当T1-TL＞0时，表示当前正在进行吸附处理的纯化器的吸附能力在达到饱和时，另一台纯化器的再生尚未完成，无法顺利进行切换，此时，就需要加快正在进行再生的纯化器的再生速度，由于此时再生过程一般处于冷吹工序，对冷吹工序的速度进行加快，即可加快再生速度，缩短再生时间，使得T1-TL至少能够＝0、或者小于0，以使正在进行吸附处理的纯化器的吸附能力在达到饱和时，正在进行再生的纯化器已完成再生，使得两台纯化器能够顺利进行切换，使空气吸附能够保持连续进行。
在本申请中，根据T1和TL两者不同的时间差，采用了不同的处理方法，最大限度地保证了空分装置的连续运行，当纯化器进口CO2浓度上升时，既避免了由于操作人员过度调整，导致空分装置负荷大幅下降甚至提前主动停车，又避免了由于操作人员调整不足，使大量CO2和碳氢化合物穿透纯化器后进入到下游主换热器和空分精馏塔中，造成主换热器“冰堵”和主冷凝蒸发器的碳氢化合物超标。主冷凝蒸发器中碳氢化合物含量超标，特别是乙炔含量超标时，可能会引起空分精馏塔的***。
进一步，为保证冷吹效果，分步骤(5.3)中，冷吹污氮气的温度控制在8～15℃。
在冷吹工序中，一方面是利用加热工序贮存在吸附剂中的热量继续解吸活性氧化铝，另一方面是将热量带出来，在冷吹工序，需要依照再生温度曲线进行，由于加热工序和冷吹工序均采用污氮气进行，且在加热工序采用高温污氮气，在冷吹工序的冷吹污氮气采用低温污氮气，由于高低温污氮气的切换，使得在冷吹开始后，冷吹污氮气的进口温度迅速下降，但其出口温度还会继续上升，一直达到一个最高温度点后，才会逐渐下降，并进入到出口温度平稳阶段，这个最高温度点称为冷吹峰值。在本申请中，步骤(5.1)已经位于平稳阶段，在此时，冷吹污氮气的进口温度不能太低，否则会导致冷吹污氮气的出口温度过低，无法保证吸附剂的再生效果，冷吹污氮气的进口温度太高，则无法有效地加快再生进度，将冷吹污氮气的进口温度为8～15℃，能够在保证吸附剂再生效果的基础上，加快冷吹进度，以此加快再生进度。
具体地，在冷吹工序，冷吹污氮气在流经正在进行再生的纯化器时，冷吹污氮气在纯化器的出口温度首先会升高并到达冷吹峰值，然后再逐渐降低，进入出口温度平稳阶段；
步骤(5.1)处于出口温度平稳阶段，当冷吹污氮气流经纯化器时的进出口温差≤20℃时，结束冷吹工序，进入隔离低压工序。当上述进出口温差≤20℃时，表面吸附剂的再生已经达到要求，继续延长冷吹时间，已无实际意义，此时即可结束冷吹工序，进入下道相邻的隔离低压工序。
进一步，为了对后续的应急处理预留一定的操作空间，分步骤(5.1)中，辅降温阀的初始开度为55～65％。
再冷吹工序，利用主降温管和辅降温管两路管道向纯化器供应污氮气，其中的，用于对纯化器进行冷吹，其中主降温管连通空分装置的主换热器的第一污氮气排出口，辅降温管均连通空分装置的主换热器的第二污氮气排出口，第一氮气排出口所排出污氮气的温度要较第二污氮气排出口所排出污氮气的温度高10±2℃，再进入冷吹工序时，按照1:7的流量比，经主降温管与辅降温管分别从第一污氮气排出口和第二污氮气排出口引出污氮气，混合后形成为冷吹污氮气，由于在冷吹工序的开始阶段，将辅降温管上的辅降温阀的初始开度设置在55～65％，不但保证了正常再生时，冷吹污氮气的用量，还能够为后续加快冷吹进度预留了一定的操作空间。由于第二污氮气排出口所排出污氮气的温度较第一氮气排出口所排出污氮气的温度要低，因此当将辅降温阀的开度调大时，不但能够加大冷吹污氮气的流量，还能够降低冷吹污氮气的温度，以有效加快冷吹的进度。
具体地，当均压阀由开启状态切换为关闭状态时，当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量、以及当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间均从零开始重新计算。该设计能够同步对两个纯化器进行监控，使得两个纯化器的交替吸附和再生能够顺利进行。
具体地，为便于操作，在每个纯化器的进气口均连接有一进气支管，在每路进气支管上均安装有进气阀；
在每个纯化器的进气口均安装有一根放空管和一根泄压管，并在每根放空管上安装有一放空阀，在每根泄压管上安装有一泄压阀；
在每个纯化器的排气口均安装有一根净气管，并在每根净气管上安装有一净气阀；
在每个纯化器的排气口均安装有一根再生管，并在每根再生管上安装有一再生阀；
两根再生管均连通再生氮气管，并在该再生氮气管上安装有氮气加热器和再生氮气调节阀；
主降温管、辅降温管和补充降温管均同时连通两根再生管，其中主降温管连通空分装置的主换热器的第一污氮气排出口，辅降温管连通空分装置的主换热器的第二污氮气排出口，补充降温管连通补充氮气气源，并在主降温管上安装有主降温阀，在辅降温管上安装有辅降温阀，在补充降温管上安装有补充降温阀和氮气膨胀机，其中氮气膨胀机位于补充氮气阀朝向再生管的一侧。
本发明实现了当纯化器进口CO2浓度上升时，空分装置仍能够安全稳定运行，既避免了操作人员过度调整，导致空分装置负荷大幅下降甚至提前主动停车，又避免了操作人员调整不足，使大量CO2和碳氢化合物穿透纯化器进行下游主换热器和空分精馏塔中，造成主换热器“冰堵”和主冷凝蒸发器碳氢化合物超标。主冷凝蒸发器中碳氢化合物含量(特别是乙炔含量)超标可能会引起空分精馏塔的***。
附图说明
图1是本申请中空分装置的结构示意图。
具体实施方式
以下首先对空分装置涉及本申请部分的具体结构进行说明，请参阅图1，该空分装置包括两台纯化器，该两台纯化器并联设置，两台纯化器分别为第一纯化器101和第二纯化器102。
空气空压机111的出口引出一根总进气管112，该进气总管112连通双级空冷塔113下部的气体进口1131，双级空冷塔113顶部的气体出口1132引出第一进气支管251和第二进气支管252两根进气支管，并在第一进气支管上安装第一进气阀201，在第二进气支管上安装第二进气阀202，第一进气支管连通第一纯化器101的进气口，第二进气支管连通第二纯化器102的进气口。洗涤水泵114的出口连通双级空冷塔113上的洗涤水进口1133，冷却水泵115的出口连通双级空冷塔113上的冷却水进口1134，冷却水进口1134位于洗涤水进口的上方，并在双级空冷塔113的顶部安装有除雾器1135。
在运行时，空气空压机111将空气110压缩后经气体进口1131送入到双级空冷塔113内，洗涤水泵114将洗涤水打入到双级空冷塔113内对空气进行洗涤，冷却水泵115将冷冻水打入到双级空冷塔113内将空气冷却10～20℃。双级空冷塔113内的空气经洗涤和冷却后从气体出口1132排出进入到纯化器内进行吸附纯化。
在第一纯化器的进气口安装有第一温度计A522，在第一纯化器的排气口安装有第一温度计B523，利用第一温度计A522和第一温度计B523计算第一纯化器的进出口温度差。在第二纯化器的进气口安装有第二温度计A524，在在第二纯化器的排气口安装有第二温度计B525，利用第二温度计A524和第二温度计B525计算第二纯化器的进出口温度差。
并在第一纯化器的排气口安装有第一压力表427，在第二纯化器的排气口安装有第二压力表428。
在第一纯化器101的进气口上还安装有第一放空管253和第一泄压管255，并在第一放空管253上安装有第一放空阀205，在第一泄压管255上安装有第一泄压阀209。
在第二纯化器102的进气口上还安装有第二放空管254和第二泄压管256，并在第二放空管254上安装有第二放空阀206，在第二泄压管256上安装有第二泄压阀210。第一泄压管255和第二泄压管256均连通消音器20，以降低泄压时的噪声。
两台纯化器的出口经均压管257连通，在该均压管257上安装有均压阀211。
在第一纯化器101的排气口安装有第一净气管258和第一再生管261，在第二纯化器102的排气口安装有第二净气管259和第二再生管262。在第一净气管258上安装有第一净气阀203，在第一再生管261上安装有第一再生阀207。在第二净气管259上安装有第二净气阀204，在第二再生管262上安装有第二再生阀208。即在每个纯化器的排气口均安装有一根净气管，并在每根净气管上安装有一净气阀；在每个纯化器的排气口均安装有一根再生管，并在每根再生管上安装有一再生阀。
其中第一净气管和第二净气管均经净气总管271连通净气储罐，以进入后续的精馏程序，在附图中净气储罐未显示。第一再生管261和第二再生管262均连通再生总管263。
再生氮气管281连通再生总管263，再生氮气管281经再生总管连通两根再生管，并在再生氮气管281安装有氮气加热器34和再生氮气调节阀240，该氮气加热器34为一蒸汽加热器。即再生氮气管281同时连通两根再生管。
在再生总管263上引出一根混合管288，主降温管282、辅降温管283和补充降温管284均连通该混合管288，即主降温管282、辅降温管283和补充降温管284均经混合管288和再生总管同时连通两根再生管。
并在主降温管282上安装有主降温阀32，在辅降温管283上安装有辅降温阀31。在补充降温管284上安装有补充降温阀15和氮气膨胀机17，其中补充降温阀15位于氮气膨胀机17背离混合管288的一侧。旁通管18的两端跨越氮气膨胀机17后分别连通补充降温管284，并在旁通管上安装有一减压阀19。
具体在本实施例中，再生氮气管281和主降温管282均连通第一氮气管289，该第一氮气管289由空分装置的主换热器的第一污氮气排出口所引出；辅降温管283连通空分装置的主换热器的第二污氮气排出口。
补充降温阀15背离氮气膨胀机17的一端分别经补气管285和调控管13连通中压氮气管网286和液氮罐10，即将中压氮气管网中的氮气和液氮罐内的液氮作为补充氮气气源。
其中液氮罐10经液氮泵11连通液氮加热器12的液氮进口，液氮加热器12的氮气出口连通调控管13，在调控管13上安装有调控阀14。在补气管285上安装有补气阀16。
其中的氮气膨胀机主要用于对液氮罐所来的氮气进行膨胀，以降温，液氮罐10中的液氮经液氮加热器12加热成为氮气后，其温度要高于所需要的温度，需要经氮气膨胀机17进行膨胀降温，当然氮气膨胀机17也可以对中压氮气管网286所来的氮气进行膨胀降温。
进入到再生氮气管281内的氮气称为再生加热氮气，进入到混合管288内的氮气称为冷吹污氮气。再生加热氮气用于再生时，在加热工序对纯化器内的吸附剂进行加热，冷吹污氮气用于再生时，在冷吹工序对纯化器内的吸附剂进行冷吹。
在本实施例中还设置有纯化气量检测***，该纯化气量检测***包括中央处理单元200、与中央处理单元电连接的进口二氧化碳浓度检测仪638、出口二氧化碳浓度检测仪639、流量计394、温度计794、压力计494和显示器222，并在中央处理单元中设置有计时器221，且在中央处理单元存储有公式(Ⅰ)和公式(Ⅱ)，其中：
中央处理单元，用于接收进口二氧化碳浓度检测仪的进口浓度检测值、出口二氧化碳浓度检测仪的出口浓度检测值、流量计所发出的流量，温度计所发出的温度和压力计所发出的压力，然后根据公式(Ⅰ)和公式(Ⅱ)进行计算，公式(Ⅰ)和公式(Ⅱ)分别如下：
MS为当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量；
Q为纯化器的出口纯化气的流量，单位：m3/min；
p为纯化器的出口纯化气的压力，单位：kPa；
T为纯化器的出口纯化气的温度，单位：℃；
t为吸附时间，单位：min；
C1为纯化器进口空气的CO2浓度，单位μmol/mol；
TL为当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间；
进口二氧化碳浓度检测仪，用于检测纯化器进口空气中的CO2浓度，并将所获得的进口浓度检测值输送到中央处理单元；
出口二氧化碳浓度检测仪，用于检测纯化器出口空气中的CO2浓度，并将所获得的出口浓度检测值输送到中央处理单元；
流量计，用于检测纯化器的出口纯化气的流量，并将检测数据输送到中央处理单元；
温度计，用于检测纯化器的出口纯化气的温度，并将检测数据输送到中央处理单元；
压力计用于检测纯化器的出口纯化气的压力，并将检测数据输送到中央处理单元。
以下对空分装置的具体运行进行说明，请继续参阅图1，当空分装置运行时，两台纯化器交替进行空气吸附和再生，当其中一台纯化器对空气进行吸附处理时，另一台进行再生，完成再生的纯化器再对空气进行吸附处理，吸附饱和的纯化器进行再生。完成吸附的空气从净气总管271中排出，形成为纯化气120，纯化气被送入到空分精馏塔进行分馏，在分馏过程中所获得的部分污氮气作为纯化器再生时的加热气体和冷吹气体。
再生过程是吸附的逆过程，即把水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物从吸附剂中解吸出来，然后通过冷吹污氮气带走。
纯化器的操作流程包括顺序进行的吸附、隔离高压、泄压、放空、加热、冷吹、隔离低压、升压、并行、切换十个工序，其中泄压的时间称为泄压时间，加热的时间称为加热时间，冷吹的时间称为冷吹时间，升压的时间称为升压时间。
其中的卸压时间和升压时间不变，加热时间可手动进行设定，冷吹时间能够进行调整，提高冷吹污氮气流量，可缩短冷吹时间。
当正在吸附空气的纯化器的吸附能力达到设定值，即吸附饱和后，需要停止吸附，进行再生，并切换到另一台纯化器进行吸附，吸附饱和后进行再生，依次循环使两台纯化器交替进行吸附和再生。
以下以第一纯化器101的吸附能力达到设定值，需要停止吸附，以进行再生，并启动第二纯化器102进行吸附为例，说明纯化器的再生过程。
首先进入隔离高压工序，在隔离高压工序，关闭第一进气阀201和第一净气阀203，此时第一放空阀205、第一再生阀207、第一泄压阀209和均压阀211均呈关闭状，第一纯化器处理隔离状态，隔离高压时间为1分钟。然后进入泄压工序。
在泄压工序，第一纯化器101进入隔离高压工序时，在第一纯化器内存留有部分残余空气，压力约为0.5MPa，需要进行排放，在泄压工序，开启第一泄压阀209，将第一纯化器内的残余空气经第一泄压阀209排出后，经消音器20后进行排放，直到第一纯化器内的压力达到泄压排放设定值，在本实施例中，泄压排放设定值为10kPa。然后进入放空工序。
在放空工序，开启第一放空阀205和第一再生阀207，将第一纯化器内部的预压全部释放掉，放空工序的时间为1分钟。然后进入加热工序。
在加热工序，关闭第一泄压阀209、开启再生氮气调节阀240，从第一氮气管289所来的第一氮气133经氮气加热器34加热到150℃后形成为再生加热氮气，再生加热氮气经第一再生阀207进入到第一纯化器内，然后通过第一放空阀205排放。再生加热氮气经过第一纯化器时，使第一纯化器中分子筛和氧化铝等吸附剂内部的二氧化碳、碳氢化合物及水分等杂质吸收热量后从吸附剂内部脱附，并随再生加热氮气排出第一纯化器，使第一纯化器内的分子筛和氧化铝再生。然后进入冷吹工序。
在冷吹工序，关闭再生氮气调节阀240，完全开启主降温阀32，并将辅降温阀31调节在初始开启度上，本实施例中，该初始开启度为60％。从主换热器所排出的氮气分别进入到主降温管282和辅助降温管283内，作为冷吹污氮气，其温度为20±2℃，使温度为20±2℃的冷吹污氮气送入到第一纯化器内，对第一纯化器内的分子筛和氧化铝等吸附剂进行降温，使吸附剂的温度降低到吸附工作温度。然后进入到隔离低压工序。
在隔离低压工序，关闭主降温阀32、辅降温阀31、第一再生阀207和第一放空阀205，把第一纯化器101进行隔离。然后进入升压工序。
在升压工序，开启均压阀211，使第二纯化器102的排气口与第一纯化器101的排气口连通，将第二纯化器所产生的部分纯化气引入到第一纯化器内，使第一纯化器内的压力逐步升高，直到第一纯化器内与第二纯化器两者的压力相同，完成升压。然后进入并行工序。
在并行工序，开启第一进气阀201和第一净气阀203，第一纯化器101和第二纯化器102并行工作，以使空分装置的运行保持平稳，避免出现压力波动。
在完成并行工序后，进入切换工序，在切换工序，关闭均压阀211、第二进气阀202和第二净气阀204，使第一纯化器进入吸附工作，第二纯化器进入再生流程。第一纯化器和第二纯化器重复上述工作，使空分装置稳定运行。
以下对空分装置中的纯化器在再生过程中出现问题时的应急处理方法进行说明，该应急处理方法包括如下步骤：
(1)计算当前正在进行纯化处理的纯化器的累积吸附的CO2质量，计算公式如式(Ⅰ)，
其中：
MS为当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量；
Q为纯化器的出口纯化气的流量，单位：m3/min；
p为纯化器的出口纯化气的压力，单位：kPa；
T为纯化器的出口纯化气的温度，单位：℃；
t为吸附时间，单位：min；
C1为纯化器进口空气中的CO2浓度，单位：μmol/mol。
(2)确定当前正在进行吸附处理的纯化器在一个运行周期内的CO2吸附总质量MZ；
在目前，同一套空分装置内的两台纯化器的CO2吸附总质量MZ的设计值是相同的，一般为500～3000kg，，在本申请中，两台纯化器的CO2吸附总质量MZ的设计值也是相同的，本实施例中，MZ＝1500kg。
(3)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间，计算公式如式(Ⅱ)，
其中：TL为当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间。
(4)获取正在进行再生的纯化器的剩余切换时间T1；该剩余切换时间T1的计时可以采用计算机自动控制，或者采用钟表等计时器进行计时；在本实施例中，采用中央处理单元中的计时器，并利用中央处理单元计算T1-TL的差值，并将该差值显示在显示器222上，供操作人员查看。
(5)根据TL与T1的差值调节正在进行再生的纯化器的再生进度。
具体在本实施例中，步骤(5)包括如下分步骤：
(5.1)当0min＜T1-TL≤15min时，将辅降温阀的开度由初始开度调节到100％开度，提高对正在进行再生的纯化器的冷吹污氮气流量，缩短冷吹时间；
(5.2)当15min＜T1-TL≤30min时，采用步骤(5.1)的措施，同时降低当前正在进行吸附处理的纯化器的空气进气量；
(5.3)当30min＜T1-TL≤45min时，采用步骤(5.2)的措施，同时开启补充降温阀15，中压氮气气源进入到正在进行再生的纯化器内，再次增加对正在进行再生的纯化器的冷吹污氮气流量，缩短纯化器再生时间；
(5.4)当45min＜T1-TL时，空分装置进行停车处理。
当均压阀由开启状态切换为关闭状态时，当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量、以及当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间均开始从零开始重新计算。
本实施例中，在进入冷吹工序后，首先将主降温阀32全开，辅降温阀31的开度设置在初始开启度60％上，从主换热器的第一污氮气排出口所派出的污氮气和第二污氮气排出口所排出的污氮气一起进入到混合管288内作为冷吹污氮气，其中第一污氮气排出口所排出污氮气的温度要较第二污氮气排出口所排出污氮气的温度高10±2℃，且按照1：7的体积流量比配备第一污氮气排出口所排出污氮气与第二污氮气排出口所排出污氮气，此时冷吹污氮气的温度为20±2℃。具体在本实施例中，从第一污氮气排出口所排出污氮气的流量为49000m3/h，从第二污氮气排出口所排出污氮气的流量为7000m3/h，两股污氮气混合后的温度为20℃。
可以理解，在其他实施例中，辅降温阀的初始开度还可以为55％、58％、62％或65％。
当在冷吹工序，冷吹污氮气在流经正在进行再生的纯化器时，冷吹污氮气在纯化器的出口温度首先会升高并到达冷吹峰值，然后再逐渐降低，进入出口温度平稳阶段。
监控T1-TL的差值，当T1-TL≤0时，冷吹工序依照正常流程进行操作即可。当T1-TL＞0时，依照以下分步骤执行：
(5.1)当T1-TL＝10min时，即0min＜T1-TL≤15min，将辅降温阀的开度由初始开度调节到100％开度，提高第二污氮气排出口所排出污氮气的流量，从而提高冷吹污氮气流量，由于第二污氮气排出口所排出污氮气的温度较低，还能够降低冷吹污氮气温度，缩短冷吹时间。
在将辅降温阀的开度由初始开度调节到100％开度，冷吹污氮气在纯化器的进口温度要保持在8℃以上。此时从污氮气排出口所排出污氮气的流量为12000m3/h，两股污氮气混合后的温度为18℃。
当冷吹污氮气流经纯化器时的进出口温差＝18℃时，结束冷吹工序，进入隔离低压工序。
(5.2)如果T1与TL的差值继续增加，到达15min＜T1-TL≤30min的区间时，同时降低空气空压机111的进气量，以延长第二纯化器的工作时间，缩短T1与TL的差值。本实施例中，当T1-TL＝20min时，同时降低空气空压机111的进气量，以延长第二纯化器的工作时间，缩短T1与TL的差值。
(5.3)如果T1与TL的差值继续增加，到达30min＜T1-TL≤45min的区间时，具体在本实施例中，当T1-TL＝40min时，开启同时开启补充降温阀15，使液氮罐10中的液氮经液氮泵11加压至2.5MPa后，在经液氮加热器12加热至25℃，然后经膨胀机膨胀到20kPa，温度降至-145℃(气态)，形成为低温氮气，该低温氮气的流量为7600m3/h。该低温氮气与第一污氮气排出口和第二污氮气排出口所排出的污氮气混合后，温度降低到8℃，然后进入纯化器内进行冷吹。
如果没有液氮，即开启补气阀16，使中压氮气管网286所来的压力为2.5MPa、温度为25℃的中压氮气经氮气膨胀机降压至20kPa，温度降至-145℃，然后与第一污氮气排出口和第二污氮气排出口所排出的污氮气混合后，进入到纯化器内进行冷吹。
当然，再另一实施例中，还可以使液氮罐10所气化的氮气和中压氮气管网286所来的氮气共同经氮气膨胀机降温后，增加冷吹污氮气的流量。
在分步骤(5.3)中，冷吹污氮气在纯化器的进口温度为12±1℃，可以理解，在其它实施例中，冷吹污氮气的温度还可以为8～9℃、10～12℃或14～15℃，当然也可以为8～15℃之间的其它温度值。
(5.4)如果T1与TL的差值继续增加，45min＜T1-TL时，对空分装置进行停车处理。
本实施例中，当T1-TL＝48min时，即对空分装置进行停车处理。
Claims (6)
1.空分装置中纯化器的应急处理方法，其特征在于，
该空分装置包括两台纯化器，该两台纯化器并联设置，两台纯化器的出口经均压管连通，在该均压管上安装有均压阀；两台纯化器交替进行空气吸附和再生；
该应急处理方法包括如下步骤：
(1)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量，计算公式如式(Ⅰ)，
其中：
MS为当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量；
Q为纯化器的出口纯化气的流量，单位：m3/min；
p为纯化器的出口纯化气的压力，单位：kPa；
T为纯化器的出口纯化气的温度，单位：℃；
t为吸附时间，单位：min；
C1为纯化器进口空气中的CO2浓度，单位：μmol/mol；
(2)确定当前正在进行吸附处理的纯化器在一个运行周期内的CO2吸附总质量MZ；
(3)计算当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间，计算公式如式(Ⅱ)，
其中：TL为当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间；
(4)获取正在进行再生的纯化器的剩余切换时间T1；
(5)根据TL与T1的差值调节正在进行再生的纯化器的再生进度；
在再生时，包括冷吹工序，步骤(5)中，是通过调节冷吹工序的冷吹时间来调节正在进行再生的纯化器的再生进度；
步骤(5)包括如下分步骤：
(5.1)当0min＜T1-TL≤15min时，将辅降温阀的开度由初始开度调节到100％开度，提高对正在进行再生的纯化器的冷吹污氮气流量，缩短冷吹时间；
(5.2)当15min＜T1-TL≤30min时，采用步骤(5.1)的措施，同时降低当前正在进行吸附处理的纯化器的空气进气量；
(5.3)当30min＜T1-TL≤45min时，采用步骤(5.2)的措施，同时再次增加对正在进行再生的纯化器的冷吹污氮气流量，缩短纯化器再生时间；
(5.4)当45min＜T1-TL时，空分装置进行停车处理。
2.根据权利要求1所述的应急处理方法，其特征在于，
分步骤(5.3)中，冷吹污氮气在纯化器的进口温度为8～15℃。
3.根据权利要求1所述的应急处理方法，其特征在于，
在冷吹工序，冷吹污氮气在流经正在进行再生的纯化器时，冷吹污氮气在纯化器的出口温度首先会升高并到达冷吹峰值，然后再逐渐降低，进入出口温度平稳阶段；
步骤(5.1)处于出口温度平稳阶段，当冷吹污氮气流经纯化器时的进出口温差≤20℃时，结束冷吹工序，进入隔离低压工序。
4.根据权利要求1所述的应急处理方法，其特征在于，
分步骤(5.1)中，辅降温阀的初始开度为55～65％。
5.根据权利要求1所述的应急处理方法，其特征在于，
当均压阀由开启状态切换为关闭状态时，当前正在进行吸附处理的纯化器的累积吸附的CO2质量、以及当前正在进行吸附处理的纯化器的穿透剩余时间均从零开始重新计算。
6.根据权利要求1～5任一项所述的应急处理方法，其特征在于，
在每个纯化器的进气口均连接有一进气支管，在每路进气支管上均安装有进气阀；
在每个纯化器的进气口均安装有一根放空管和一根泄压管，并在每根放空管上安装有一放空阀，在每根泄压管上安装有一泄压阀；
在每个纯化器的排气口均安装有一根净气管，并在每根净气管上安装有一净气阀；
在每个纯化器的排气口均安装有一根再生管，并在每根再生管上安装有一再生阀；
两根再生管均连通再生氮气管，并在该再生氮气管上安装有氮气加热器和再生氮气调节阀；
主降温管、辅降温管和补充降温管均同时连通两根再生管，其中主降温管连通空分装置的主换热器的第一污氮气排出口，辅降温管连通空分装置的主换热器的第二污氮气排出口，补充降温管连通补充氮气气源，并在主降温管上安装有主降温阀，在辅降温管上安装有辅降温阀，在补充降温管上安装有补充降温阀和氮气膨胀机，其中氮气膨胀机位于补充氮气阀朝向再生管的一侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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