在讨论这个问题的前,我们先看几张现场因为冲压泄压问题导致的事故图片(为避免猜测及别人拿此图去攻击同行,对图片进行去色处理)。

上面两张图片为国内半导体行业某信号功率放大器生产线(国内第一,世界第二)上,干燥机行业内某知名品牌生产的设备,该设备运行一段时间后,吸附剂大量粉化,堵塞过滤器及车间相关设备。图片为干燥机后端粉尘过滤器清理吸附剂粉化粉末。

现场其中一台数据如下:处理量4800m³/h,工作压力0.85Mpag,再生方式为无热再生,客户需求露点极低为PDP-70℃。

该设备配置如下:主管路进气蝶阀DN150,再生排气蝶阀DN65,设备顶部为四个止回阀,设备出气止回阀DN150,再生气进气止回阀DN80,再生管路DN50,无单独的气动冲压阀,吸附塔尺寸Ф1100*L1200,填充吸附剂为分子筛,重量约950kg(全部填满,其他填充物也算作分子筛)。

通过计算干燥机入口水分含量极吸附剂穿透时间,可以得出需要达到PDP-70℃的干燥度,设备循环周期极短,单塔吸附时间需控制在约2.5分钟以内,及意味着该设备需要快速切换再生。而再生气耗在该状态下,约25%~30%,该设备的再生管路口内气体流速刚好能匹配主管路流速(此处意味着节流阀需全开,设备应该无限流孔板进行减压)。

我们先来分析他们的冲压过程,用DN50再生管路对干燥机冲压,由0.2Mpag到0.85Mpag,需要约3.5s,而周期过短可能会导致,切换时被冲压的吸附塔内压力并未达到工作压力,就开启了底部DN150的进气蝶阀,瞬间将吸附塔内压力升至0.85Mpag,假如此时压力差为0.2Mpa,根据流体受力计算,分子筛是完全处于被冲飞的状态。

假如计算的吸附周期,厂家未严格遵守,而是将大气露点和压力露点混淆来应对验收,那么设备吸附周期可以延长至5-10min,几乎可避免冲压过程中的压力及分子筛大幅波动。但是,泄压又会是怎么样的呢,约1.5m³容积的吸附塔,分子筛孔隙率以44%计算,有以下计算结果。

上述计算结果意味着底部进气气流扩散器在泄压阶段不仅要承受近1吨的分子筛重力,还有瞬间极大的气流压力,约3倍重力,而分子筛的抗拉强度仅约60N/P,强压之下,分子筛破裂、扩散器压扁是理所当然的了。

也许是该设备设计师从业经验过于丰富,认为此设备及其简单,参照了PSA制氮的快速切换设计了此设备,但是忽略了制氮机除了要定期补充分子筛之外,制氮机同时都设计了吸附剂压紧装置,避免因快速切换导致吸附剂大幅波动;而且假如该设备长期处于快速切换阀门状态,进气蝶阀及泄压蝶阀故障率将会大幅提升。该设备厂家作为一个老牌干燥机生产企业,设计的时候多想一下,完全可以避免此类事故的发生。幸运的是客户生产线因世界经济环境原因,并未满负荷运行,若满负荷运行,因干燥机严重粉化,导致生产线良品率极低,芯片生产设备故障,那么经销商及设备厂家或将面临天价索赔。

综上,吸附式干燥机的泄压冲压,事关干燥机内部所有部件及吸附剂的安全稳定,万不可懈怠,偷工减料,设备性能事小,若是冲飞消音器、螺栓等造成安全事故,则事大。

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