1. 過剰な水分含有量が分子ふるい活性に及ぼす影響
空気分離ユニットの浄化装置の主な機能は、空気から水分と炭化水素を除去し、後続システムに乾燥した空気を供給することです。装置構造は水平二段ベッドの形で、下段の活性アルミナ充填高さは590 mm、上段の13X分子ふるい充填高さは962 mmで、2つの浄化装置が交互に配置されています。活性アルミナは主に空気中の水分を吸着し、分子ふるいは分子選択吸着原理を利用して炭化水素を吸着します。分子ふるいの材料組成と吸着特性に基づくと、吸着順序はH2O> H2S> NH3> SO2 > CO2（アルカリガスの吸着順序）、H2O> C3H6> C2H2> C2H4、CO2、C3H8> C2H6> CH4（炭化水素の吸着順序）となります。水分子に対する吸着性能が最も高いことがわかります。しかしながら、分子ふるいの含水率が高すぎるため、遊離水が分子ふるいと水結晶を形成します。高温再生に使用される2.5MPaの蒸気によって供給される温度（220℃）でも、この結晶水の一部を除去することはできず、分子ふるいの細孔が結晶水分子で占められてしまうため、炭化水素の吸着を継続できなくなります。その結果、分子ふるいは不活性化し、耐用年数が短縮され、水分子が精留システムの低圧プレート式熱交換器に入り込み、熱交換器の流路を凍結・閉塞させ、空気流路と熱交換器の熱伝達効果に影響を与え、深刻な場合には装置が正常に動作しなくなります。
2. H2SとSO2が分子ふるい活性に及ぼす影響
分子ふるいは選択的な吸着特性を持つため、水分子に対する高い吸着能に加え、H2SやSO2に対する親和性もCO2に対する吸着能よりも優れています。H2SやSO2は分子ふるいの活性表面を占有し、酸性成分が分子ふるいと反応することで、分子ふるいが被毒・不活性化し、吸着容量が低下します。その結果、分子ふるいの寿命が短くなります。
要約すると、空気分離式冷却塔の出口空気中の過剰な水分含有量、H2SおよびSO2ガス含有量は、分子ふるいの不活性化と耐用年数の短縮の主な原因です。プロセス指標の厳密な管理、浄化装置出口水分計の設置、殺菌剤の種類を適切に選択、殺菌剤を適時に定量的に投与、水冷塔への原水の補充、熱交換器の漏洩の定期的なサンプリング分析などの対策により、浄化装置の安全かつ安定した運転は、適時な検出、適時な警告、適時な調整という目的を果たし、分子ふるいの使用効率を大幅に確保することができます。
投稿日時：2023年8月24日
