Gründe für die Inaktivierung von Molekularsieben im Reinigungssystem einer Luftzerlegungsanlage

1. Der Einfluss eines übermäßigen Wassergehalts auf die Aktivität von Molekularsieben
Die Hauptfunktion des Luftzerlegungs- und -reinigungssystems besteht darin, Feuchtigkeit und Kohlenwasserstoffe aus der Luft zu entfernen, um trockene Luft für nachfolgende Systeme bereitzustellen. Die Anlage ist als horizontale Etagenkonstruktion aufgebaut. Die untere Schicht aus Aktivtonerde ist 590 mm hoch, die obere Schicht aus 13-fach molekularem Sieb 962 mm. Die beiden Filter werden abwechselnd betrieben. Aktivtonerde adsorbiert hauptsächlich Wasser aus der Luft, während das Molekularsieb Kohlenwasserstoffe durch selektive Moleküladsorption bindet. Basierend auf der Materialzusammensetzung und den Adsorptionseigenschaften des Molekularsiebs ergibt sich folgende Adsorptionsreihenfolge: H₂O > H₂S > NH₃ > SO₂ > CO₂ (Adsorptionsreihenfolge alkalischer Gase) und H₂O > C₃H₆ > C₂H₂ > C₂H₄, CO₂, C₃H₈ > C₂H₆ > CH₄ (Adsorptionsreihenfolge von Kohlenwasserstoffen). Das Molekularsieb weist somit die stärkste Adsorptionsleistung für Wassermoleküle auf. Der Wassergehalt des Molekularsiebs ist jedoch zu hoch, wodurch freies Wasser Kristallwasser bildet. Die für die Hochtemperaturregeneration verwendete Temperatur von 220 °C (2,5 MPa Dampf) reicht nicht aus, um dieses Kristallwasser vollständig zu entfernen. Die Poren des Molekularsiebs sind durch die Kristallwassermoleküle verstopft, sodass keine weiteren Kohlenwasserstoffe adsorbiert werden können. Dies führt zur Deaktivierung des Molekularsiebs, verkürzt seine Lebensdauer und die Wassermoleküle gelangen in den Niederdruck-Plattenwärmetauscher der Rektifikationsanlage. Dort verstopfen sie die Strömungskanäle, was den Luftstrom und die Wärmeübertragung beeinträchtigt und im schlimmsten Fall den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage unmöglich macht.
2. Einfluss von H2S und SO2 auf die Molekularsiebaktivität
Aufgrund der selektiven Adsorption von Molekularsieben weist dieses neben einer hohen Adsorptionsleistung für Wassermoleküle auch eine höhere Affinität zu H₂S und SO₂ als zu CO₂ auf. H₂S und SO₂ belegen die aktive Oberfläche des Molekularsiebs, und die sauren Komponenten reagieren mit diesem. Dies führt zu einer Vergiftung und Deaktivierung des Molekularsiebs, wodurch dessen Adsorptionskapazität abnimmt und seine Lebensdauer verkürzt wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der übermäßige Feuchtigkeitsgehalt sowie der hohe Gehalt an H₂S- und SO₂-Gasen in der Abluft des Luftzerlegungs-Kühlturms die Hauptursache für die Inaktivierung des Molekularsiebs und die verkürzte Lebensdauer sind. Durch die strenge Kontrolle der Prozessindikatoren, den Einsatz eines Feuchtigkeitsanalysators am Abluftausgang des Luftreinigers, die geeignete Auswahl von Fungiziden, die rechtzeitige und präzise Dosierung von Fungiziden, die Zugabe von Rohwasser zum Kühlturm, regelmäßige Leckageanalysen am Wärmetauscher und weitere Maßnahmen kann der sichere und stabile Betrieb des Luftreinigers gewährleistet werden. Dies ermöglicht eine frühzeitige Erkennung, Warnung und Anpassung der Abluft und trägt somit maßgeblich zur Sicherung der Effizienz des Molekularsiebs bei.