Tiếng Việt
Tiếng Anh
1. Giới thiệu về chất hấp phụ Zeolit trong dây chuyền sản xuất khí công nghiệp
Thành phần không khí:
Không khí làm nguyên liệu trong sản xuất khí công nghiệp Oxy, Nito và khí hiếm (khí trơ) như Argon, Heli, Kripton, Xenon và Neon bằng phương pháp phân chưng không khí ở nhiệt độ thấp.
Thành phần chính của không khí gồm:
+ Nito: 78.09%
+ Oxy: 20.95%
+ Argon: 0.93%
+ CO2: 0.03%
+ Các loại khí hiếm như Neon, Heli, Kripton, Xenon... với thành phần nhỏ còn lại.
Các tạp chất trong không khí gồm rất nhiều loại có hại trong quá trình tách khí mà cần phải loại bỏ như : Bụi, Hơi nước, Các bon níc CO2, hơi dầu từ máy nén khí, các tạp chất gốc Hidro các bon với công thức hóa học dạng CmHn gây cháy nổ như Methane, Acetylene, Propan, Butan, Etylene...
Sự cần thiết phải làm khô, làm sạch không khí và các phương pháp hiện đang áp dụng.
Trong dây chuyền sản xuất Oxy, các tạp chất có hại trong không khí là tương đối lớn, nó không chỉ gây nên tắc các đường ống trao đổi nhiệt, thiết bị (bụi, hơi nước, khí Các bon níc CO2), đóng băng hệ thống khi nhiệt độ thấp mà một số tạp chất sẽ gây nên cháy nổ nếu tích tụ một lượng đủ nguy hiểm, đó là các tạp chất gốc Hydro các bon CmHn. Vì vậy các tạp chất này cần phải loại bỏ trước khi vào tháp phân tách.
Chẳng hạn:
+ Với hơi nước: độ ẩm 70% ở nhiệt độ 20oC lượng hơi nước trong 1 m3 không khí là: 17gx70% = 11.9gr. Với máy KDON180/100 công suất 180m3/h Oxy khí, lượng không khí qua máy nén để xử lý vào tháp phân tách khoảng 1400m3/h thì lượng hơi nước cần xử lý sẽ khoảng 11.9gr x 1400 = 16.6Kg trong đó lượng hơi nước được xả đi ở các trao đổi nhiệt của máy nén khí khoảng 90%, số còn lại 10% tương đương với 1.7kg nước sẽ do bình hấp phụ Zeolit xử lý.
+ Với tạp chất khí Các bon níc CO2: lượng khí CO2 vào hệ thống tách khí sẽ là 0.03% x 1400m3/h = 0.42 kg/h và toàn bộ khí CO2 này sẽ do bình hấp phụ xử lý.
+ Tương tự như vậy các tạp chất gốc Hydro các bon CmHn lẫn trong không khí, được máy nén khí hút vào sẽ được xử lý bởi bình hấp phụ.
Vì sao cần phải làm khô và làm sạch không khí trước khi vào tháp tách?
Vì hơi nước H2O và khí Các bon níc CO2 có nhiệt độ hóa rắn tương đối cao ở áp suất bình thường 1 bar: đối với hơi nước H2O nhiệt độ đóng rắn là O0C, với CO2 là -790C trong khi đó nhiệt độ hóa lỏng của Oxy/Nito và các loại khí hiếm khác là tương đối thấp (khoảng -1800C) và với nhiệt độ này thì hơi nước, khí CO2 đã đóng rắn làm tắc các trao đổi nhiệt của hệ thống tách khí.
Các tạp chất gốc Hydro các bon CmHn và hơi dầu bôi trơn tích tụ một lượng nhất định trong môi trường Oxy sẽ gây nên nổ thiết bị. Trường hợp nổ thiết bị tách khí đã được ghi lại và xảy ra ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là trước kia khi mà phương pháp làm khô-làm sạch không khí còn áp dụng phương pháp cũ cổ điển mà không dùng chất hấp phụ tổng hợp Zeolit.
Các phương pháp làm khô, làm sạch không khí trong dây chuyền sản xuất Oxy:
Trên thế giới đã tồn tại nhiều phương pháp làm khô (khỏi hơi nước) và làm sạch (khỏi khí CO2) không khí mà đến nay một số thiết bị công nghệ cũ vẫn còn sử dụng đó là:
- Phương pháp hóa học: dùng xút NaOH để loại trừ CO2 theo phản ứng:
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
- Phương pháp vật lý: đóng băng khí CO2 và Nước bằng cách cho dòng không khí có lẫn hơi nước và CO2 qua thiết bị trao đổi nhiệt bởi Nito (hoặc Amonia) nhiệt độ thấp. Hơi nước và CO2 sẽ đóng băng lại trên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt và được dòng khí nóng thổi ra ngoài ở chu kỳ tái sinh.
- Phương pháp dùng hấp phụ: dùng các chất hấp phụ để loại trừ hơi nước như Clorit Can xi (CaCl2), NaCl, Silicagel, đất hoạt tính và Zeolit...
Đối với các công nghệ làm khô và làm sạch không khí cũ thì lượng tạp chất hơi nước, CO2 và Hydro các bon còn lại sau khi khử vẫn còn và vào trong tháp phân tách vì vậy:
- Phải luôn luôn kiểm tra nồng độ các tạp chất trong tháp để khống chế dưới mức cho phép nếu không sẽ xảy ra nổ thiết bị
- Thời gian làm việc liên tục của hệ thống ngắn vì phải dừng để hâm thổi tháp, thông thường thời gian làm việc liên tục khoảng 3 tháng.
Ngày nay các phương pháp cổ điển để làm khô và làm sạch không khí được thay thế bằng chất hấp phụ tổng hợp Zeolit trong các dây chuyền sản xuất khí công nghiệp cao áp, trung áp và thấp áp.
Tác dụng của chất hấp phụ tổng hợp Zeolit
Hiện nay, chất hấp phụ tổng hợp Zeolit thay thế hoàn toàn các phương pháp làm khô và làm sạch không khí trong dây chuyền sản xuất khí công nghiệp. Ưu điểm của Zeolit là:
- Khử hoàn toàn hơi nước trong không khí trước khi vào tháp để tách. Lượng hơi nước còn lại sau khi qua bình hấp phụ còn khoảng 0.011 – 0.003 gr/cm3 tương đương với nhiệt độ điểm sương của không khí là - 700C
- Loại hoàn toàn lượng CO2 có trong không khí trước khi vào tháp tách
- Loại bỏ hoàn toàn các chất gây cháy nổ gốc Hydro Các bon có trong không khí trước khi vào tháp tách.
Với các ưu điểm trên dẫn đến:
- Thời gian làm việc liên tục của hệ thống tách khí sẽ dài hơn, thông thường là 12 tháng mới phải dừng để hâm thổi
- Loại bỏ hoàn toàn nguy cơ cháy nổ thiết bị do các tạp chất gây cháy nổ đã được bình Zeolit khử triệt để
- Tiết kiệm chi phí sản xuât do: tiêu hao về vật tư rất thấp vì thời gian làm việc của Zeolit khoảng 10 năm mới phải thay mới. Hệ thống làm việc liên tục và kéo dài nên tiết kiệm các chi phí sản xuất và sửa chữa...
2. Các nguy cơ có thể xảy ra nếu chất hấp phụ làm việc không tốt.
Các nguy cơ có thể xảy ra
Nếu chất hấp phụ Zeolit trong dây chuyền sản xuất Oxy làm việc không tốt thì các ưu điểm cũng như lợi ích đã trình bày ở trên sẽ không còn nữa và có thể dẫn đến những hậu quả sau đây :
+ Tháp tách khí bị đóng băng do không loại trừ hết được hơi nước và CO2
+ Các tạp chất gây cháy nổ gốc Hydro các bon không được khử hết dẫn đến nguy cơ nổ thiết bị. Các điểm trong tháp dễ bị nổ do tích tụ tạp chất này trong môi trường Oxy là: đáy tháp I, Bình ngưng tụ - bay hơi của tháp, Bơm Oxy lỏng, van tiết lưu của tháp I lên tháp II, đỉnh bình ngưng tụ-bay hơi.
+ Dầu từ máy nén có thể vào tháp do bình hấp phụ làm việc không hiệu quả nên không thể ngăn hơi dầu lọt vào tháp.
+ Tháp tách thường xảy ra hiện tượng giao động, áp suất tháp không ổn định lúc tăng lúc giảm
+ Tháp làm việc không ổn định, năng suất giảm. Thời gian làm việc liên tục của hệ thống sẽ ngắn lại,chu kỳ làm việc chỉ còn 6 tháng hoặc nếu bình khử đã quá kém, chu kỳ làm việc chỉ còn 3 tháng/lần hâm thổi.
Với các nguy cơ tiềm ẩn trên, phải nhanh chóng tìm ra nguyên nhân dẫn đến sự làm việc kém hiệu quả của bình Zeolit để xử lý, tránh để kéo dài có thể dẫn đến hậu quả xấu.
Các nguyên nhân có thể dẫn bình Zeolit không còn hoạt động tốt
Một số nguyên nhân có thể xảy ra:
- vDùng không đúng chủng loại chất hấp phụ Zeolit. Điều này có thể xảy ra trong trường hợp thay chất hấp phụ mới mà Zeolit này lại không đúng loại phù hợp với dây chuyền sản xuất.
- vHệ thống tái sinh bình khử làm việc không tốt hoặc không đạt công suất yêu cầu, dẫn đến nhiệt độ tái sinh thường xuyên không đạt.
- vHệ thống xả ẩm, xả dầu của máy nén, bình ngưng-bình tách ẩm làm việc không tốt (đặc biệt hệ thống tự động xả ẩm làm việc không tin cậy) và người vận hành máy lại không chú ý dẫn đến lượng ẩm, lượng dầu từ máy nén đưa vào bình hấp phụ dẫn đến bình hấp phụ thường xuyên làm việc quá tải. Đặc biệt điều này thường xuyên xảy ra với hệ thống sản xuất Oxy mà dùng máy nén bơi trơn bằng dầu (máy nén pít tông/trục vít hoặc Tubo) và chất hấp phụ đã nhanh chóng bị hỏng, không còn khả năng tái sinh được nữa. Đối với trường hợp này phải nhanh chóng khắc phục hiện tượng ẩm - dầu vào tháp, hâm thổi, khử dầu và thay toàn bộ Zeolit.
3. Đề xuất biện pháp khắc phụ sự cố.
Đối với hiện tượng ẩm - dầu vào tháp tách khí với số lượng lớn và bình khử Zeolit làm việc không còn hiệu quả cần các biện pháp xử lý sau đây:
- Chạy máy để có được một bình khử đã hoàn toàn sạch (đã tái sinh và thổi nguội)
- Hâm máy và thổi máy thật kỹ bằng bình khử sạch. Thời gian hâm thổi kéo dài gấp ít nhất 2 lần so với bình thường.
- Tiến hành khử dầu toàn bộ tháp, trao đổi nhiệt và đường ống bằng chất khử dầu CCl4 hoặc tương đương.
- Tháo toàn bộ bình khử Zeolit để thay chất hấp phụ Zeolit, kiểm tra và làm sạch các phin lọc khí và đường ống.
- Khắc phục nguyên nhân dẫn đến dầu vào tháp như kiểm tra lại hệ thống tự động xả dầu, xả ẩm nếu cần thiết thì thay thế hoặc lắp thêm dự phòng bằng tay. Lắp thêm bình tách dầu vào đoạn từ sau máy nén đến bình khử.
- Sau khi đã thay Zeolit, rửa tháp và lắp đặt hoàn chỉnh tiến hành thông thổi, tái sinh bình Zeolit theo quy trình là bình mới và sau đó hâm thổi tháp.
- Đào tạo lại công nhân vận hành thiết bị, lưu ý một số điểm mấu chốt trong quá trình vận hành thiết bị tách khí đặc thù hiện đang vận hành.
| Quảng cáo máy nén khí Haskel< Lùi | Tiếp theo >Hệ thống thu hồi CO2 từ các nhà máy bia |
|---|
| < Lùi | Tiếp theo > |
|---|
