吸附干燥器的改进与优化设计

化工设备与管道吸附干燥器的改进与优化设计徐志勇陈焕之刘志海邓勇（湖南海利工程咨询设计有限公司，长沙410007）其中的气体分布改为筛孔板结构、夹套与内筒之间巧妙增加加强圈等方面的改进设计，新的吸附干燥器结构简单，投资省，运行平稳、安全、可靠、高效，完全达到并满足生产和工艺要求。
1前言在化工生产中，控制某些进料原料气中的水份含量是关系到产品质量、维持正常生产的关键。如合成剧毒品光气的原料气CO，乙烯酮氯化法合成氯乙酰氯的原料气Cl2，以及合成其它精细化学品所需的原料气H2、NH3，空气制氧装置中空气的吸附净化等。在上述产品的生产过程中，原料气中水份含量过高或引起设备的严重腐蚀（因水解反应产生酸性腐蚀物质），或造成催化剂的失活，或造成产品收率和质量的严重下降等情况，影响正常生产。
为了控制原料气的水份，工业生产中通常采用的方法是：先加压冷冻脱除原料气中的大部分水份，再经过装有高效分子筛的吸附干燥器进行深度干燥脱水，吸附干燥是原料气深度脱水的关键设备。某农药厂生产中原有两台CO吸附干燥器，在五年的运转过程中，发现存在诸多问题：结构复杂，气体进口处易被分子筛堵塞，内部盘管焊接接头处易腐蚀和疲劳破坏并泄漏蒸汽进CO系统，经常造成生产的不稳定和临时停车检修等。
2工艺流程简述来自气柜或缓冲罐的CO原料气经过滤器过滤，分别依次进入压缩机、预冷器、冷冻脱水器、脱除其中的大部分水份，再减压进入CO吸附干燥器进行深度干燥脱水后，即得到合格的CO气体。吸附干燥器为两台切换使用，当一台吸附干燥器中的分子筛吸水量经检测达到一定量时，切换使用另一台，该台则用热氮气反吹进行分子筛的再生。
3原设备设计上存在的问题吸附干燥器的原有设计结构简图见，原结构的设计存在以下几个主要问题：a-CO气体出口k-蒸汽进口/冷却水出口r-加热再生气进口h-CO气体进口/再生气出口p-冷却水进口/冷凝水出口b、g-手孔吸附干燥器原结构简图加入量。施工中应加强对砼的养护工作，切忌早期失水，好采用养护剂，一般用氯一偏乳液养护剂，喷涂二道，在气候干燥的地区可多涂二道，喷涂时间约在砼表面抹光压实后2h左右开始，每隔2h喷一次，每次控制在100125g/m2，厚度要均匀，避免有漏涂现象。
环氧玻璃钢防腐刮料层以上全部塔身内表面、排风道塔内、外壁510m处均做玻璃钢防腐。
涂料防腐刮料层以上全部塔身内表面、排风道塔内壁、外壁510m处均做涂料防腐，可采用氯磺化聚乙烯、环氧树脂、聚氨基甲酸脂等。
6.4基础结构设计复杂，尤其是设备底部的co气体出口分布器和再生气体进口分布器，加工较为困难，实际使用效果并不理想，容易造成被分子筛堵塞，需要定时清理，增加了操作难度，容易引发后系统光气生产的安全隐患。
筒体内部两组盘管的进出口与直管段总管采用直接焊接连接，残余应力较大。吸附干燥器的工艺特性决定了其反复受冷热负荷交替变化的影响，当盘管内介质温度和压力较高（如使用蒸汽）时，时间稍长便易造成上述焊接点处腐蚀和疲劳破坏而脱落、泄漏，进而影响生产和安全。
内、外两组盘管均采用相同的管径（咱23.0mm），由于内组盘管的总长度较外组的短，同种介质在内组通过的阻力降明显小于在外组通过的阻力降，因而易造成冷、热介质在内组的流速大于在外组的流速，从而使分子筛截面上的内层传热效果明显优于外层，传热效果不均衡，从而影响吸附热的移出和分子筛的再生质量。
设备耗材过大，造成不必要的设备投资。
4设计改进与优化措施针对原设备结构存在的问题，在满足原工艺参数的前提下，维持吸附干燥器原有的立式夹套带内盘管的基本形式不变，我们对其进行了局部改进和优化设计，并借助SW（-1998软件进行辅助设计计算，新的设备结构简图见，在设计中主要进行了以下的改进和优化：将原设备底部的气体分布管结构更改为筛孔板结构，CO出口管和再生气进口管均改为从筒体下部的侧面进出，并在底部设置排渣口定时清出残破的分子筛。该结构更加简单实用，有利于气体的均匀分布，而且容易加工制作，不会造成CO出口管和再生气进口管被分子筛堵塞，使用更加安全可罪。
夹套设计巧妙地从中部分作两段，并嵌入一圆环形加强圈，加强圈分别与内筒体外壁和夹套焊牢（均为双面焊），加强圈外直径适量大于夹套外径，圆环加强圈上均布一定数量的圆孔，以便允许夹套内介质通过。此结构既完全满足工艺和安全要求，又能减少承受外压的内筒圆筒的厚度，内筒名义厚度由原5=14mm降为5=10mm，耗材省，投资少。
由于上面3（3）节所分析的原因，内、外两组盘管采用不同的管径盘制，内组采用原5323.0mm管，外组管径扩大一级，米用5383.0mm管。其目的是尽量使得介质通过内、外两组盘管的阻力降相近，从而使分子筛截面上的传热均衡，有利于传热。
针对上述3（2）节所述原因，盘管的进出口与直管段总管不直接焊接，而是在其进出口分别焊接一异径接头（DN5032、5025mm）后，再与直管段总管相焊，详见节点图。异径接头按GB1245-90标准外购，其大端与直管段总管相连，壁厚较大（5=5.6mm），能长时间承受冷热负荷交替变化的影响，焊接接头不易脱落、泄漏。
上述结构和设置能有效提高吸附效率、缩短再生时间、改善气体分布、合理利用空间、设备布置紧凑、方便操作。新的吸附干燥器使用三年多来，一直运行平稳。