鋁石氣力輸送在催化劑成膠中的應(yīng)用與改造

李文業(yè)

摘要：介紹了鋁石氣力輸送在催化裂化催化劑生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，分析了氣力輸送發(fā)生故障的原因，提出了針對(duì)每個(gè)原因的解決方案。通過(guò)改造，大大提高了氣力輸送的運(yùn)行可靠性。研究了氣力輸送系統(tǒng)使用前后環(huán)境粉塵的的變化情況。測(cè)量結(jié)果表明，改造后的鋁石輸送除塵系統(tǒng)，使現(xiàn)場(chǎng)的粉塵含量大為減少。

關(guān)鍵詞：鋁石 氣力輸送 倉(cāng)泵 除塵

中圖分類號(hào)：TQ426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0062-02

中石化催化劑齊魯分公司一直致力于粉塵的治理工作，其中擬薄水鋁石（以下簡(jiǎn)稱鋁石）氣力輸送是粉塵治理的一個(gè)重要的項(xiàng)目。催化劑裝置在成膠加料過(guò)程中需要向成膠釜內(nèi)加入大量鋁石，作為催化劑的粘結(jié)劑。加料過(guò)程一般采用人工投料，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且投料時(shí)粉塵較大，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響工人的身體健康。通過(guò)鋁石氣力輸送的使用，使現(xiàn)場(chǎng)的鋁石粉塵大為減少，明顯改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，且大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1 鋁石氣力輸送及其除塵系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鋁石氣力輸送是一種密相氣力輸送。密相氣力輸送可分為栓塞式氣力輸送和非栓塞式密相氣力輸送兩種。鋁石氣力輸送采用的是栓塞式氣力輸送中技術(shù)較成熟的脈沖氣刀式栓流輸送系統(tǒng)[1]。

鋁石氣力輸送加料的主要操作流程是：鏟車將大包裝鋁石運(yùn)到單軌吊的吊裝區(qū)域；按照成膠[2]配方要求的加入量，用單軌吊將鋁石投入鋁石倉(cāng)泵；用倉(cāng)泵將鋁石輸送到成膠釜中，進(jìn)行成膠[2]。

鋁石氣力輸送裝置主要有：儲(chǔ)氣罐、倉(cāng)泵、輸送管路、控制柜、布袋除塵器等。輸送流程見(jiàn)圖1。

倉(cāng)泵的輸送過(guò)程是：關(guān)閉倉(cāng)泵上部的密氣閥和封料閥；倉(cāng)泵底部出口的兩道膠膽閥打開(kāi)。倉(cāng)泵為脈沖式密相氣力輸送，倉(cāng)泵的進(jìn)氣閥先對(duì)倉(cāng)泵進(jìn)行增壓，將部分鋁石流化，并壓入輸送管線中，脈沖增壓閥進(jìn)氣3s后關(guān)閉，脈沖氣刀閥進(jìn)氣打開(kāi)，持續(xù)5s，對(duì)管路中的鋁石快速成栓，進(jìn)行輸送。如此循環(huán)往復(fù)，直至倉(cāng)泵內(nèi)的鋁石全部輸送完畢。在輸送時(shí)，鋁石倉(cāng)泵的測(cè)壓點(diǎn)是一個(gè)很重要的觀察點(diǎn)。在輸送初期，由于鋁石在倉(cāng)泵內(nèi)較多，管路中的鋁石也較多，且固氣比較大，一般在35～100。因此，倉(cāng)泵的壓力會(huì)迅速上升，當(dāng)達(dá)到某一壓力時(shí)，由于倉(cāng)泵是脈沖氣刀輸送，會(huì)在這一壓力附近上下波動(dòng)，恒定向外發(fā)送鋁石。一般這一壓力與管路的阻力有直接關(guān)系，一般在0.15～0.25MPa時(shí)，輸送效果較好。在輸送快完畢時(shí)，倉(cāng)泵內(nèi)的壓力會(huì)迅速降低，當(dāng)降低到某一壓力時(shí)，壓力會(huì)保持恒定。這時(shí)的壓力即為輸送完畢時(shí)，管路對(duì)氣體的阻力，一般為0.02～0.04MPa。這時(shí)將倉(cāng)泵停止，脈沖增壓閥、脈沖氣刀閥、出口膠膽閥關(guān)閉。

投料時(shí)的除塵措施：在鋁石投料到倉(cāng)泵的過(guò)程中，由于鋁石粉塵的顆粒非常細(xì)小，在投料時(shí)會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵。為防止粉塵的擴(kuò)散，在投料斗的內(nèi)側(cè)上部，均布12個(gè)除塵孔，除塵孔與布袋除塵器的入口風(fēng)道相連。在投料時(shí)，開(kāi)啟布袋除塵器，調(diào)節(jié)引風(fēng)量，使除塵孔保持微負(fù)壓，將擴(kuò)散的鋁石粉塵引入布袋除塵器。同樣，在倉(cāng)泵泄壓時(shí)，為防止排出氣體時(shí)，氣體中含有的粉塵污染環(huán)境，將泄壓管線也引入布袋除塵器。

在鋁石通過(guò)倉(cāng)泵向成膠釜輸送的過(guò)程中，在成膠釜內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵。產(chǎn)生的揚(yáng)塵會(huì)隨排風(fēng)筒排到釜外。為減少揚(yáng)塵，鋁石進(jìn)料是從成膠釜的底部進(jìn)入，成膠釜在加入化學(xué)水后，液面沒(méi)過(guò)鋁石的加料口。成膠釜攪拌的轉(zhuǎn)速為104rpm，鋁石的入口噴管與攪拌切線方向一致，通過(guò)成膠釜折流板產(chǎn)生的劇烈湍流，有效的對(duì)進(jìn)入成膠釜的干鋁石進(jìn)行漿化和吸收，減少了鋁石粉塵通過(guò)成膠釜排風(fēng)筒排出，降低了粉塵對(duì)環(huán)境的污染，提高了收率。

但在實(shí)際生產(chǎn)中故障率較高，部分操作環(huán)境和檢修環(huán)境惡劣，粉塵含量較高，操作不方便，經(jīng)常出現(xiàn)管線堵塞等。現(xiàn)在就對(duì)鋁石氣力輸送系統(tǒng)的上述問(wèn)題，進(jìn)行一下深入的研究，并找出解決方法。

2 鋁石氣力輸送故障原因分析及改造方案

2.1改造鋁石的投料斗，消除大塊鋁石、雜物等對(duì)管路的堵塞

由于鋁石的團(tuán)聚狀態(tài)存在差異，有的鋁石是粉狀的，有的鋁石是松散的小顆粒狀的，有的鋁石團(tuán)聚為較大的塊狀。并且在鋁石的投料過(guò)程中，包裝袋上也容易脫落雜物。原有設(shè)計(jì)為，投料斗底部有一層45mm×45mm的鋼絲網(wǎng)，對(duì)雜物進(jìn)行分離。由于沒(méi)有考慮到物料的實(shí)際情況，鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)格較大，不能對(duì)鋁石中的大塊進(jìn)行分離，對(duì)雜物的分離效果也較差。鋁石大塊和雜物被投入倉(cāng)泵后，由于輸送管線為DN50，通徑不大，且不能將其流化、輸送，從而造成管線堵塞。改用10mm×10mm的鋼絲網(wǎng)后，減小了過(guò)濾孔徑，可以將鋁石大塊、雜物從鋁石干粉中分離。但由于鋁石的流動(dòng)性較差，很容易在網(wǎng)格上搭橋，導(dǎo)致無(wú)法正常投料。

為解決上述問(wèn)題，在投料斗內(nèi)增加了異形振動(dòng)篩，篩底固定10mm×10mm的鋼絲網(wǎng)，采用0.25kW振動(dòng)電機(jī)。（如圖2）。

改造后，徹底消除了鋁石在鋼絲網(wǎng)上的搭橋現(xiàn)象，很容易將鋁石大塊、雜物從鋁石干粉中分離。較松散的大塊經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩的撞擊后，部分被分割成小顆粒。確保了投入倉(cāng)泵中的鋁石都是粉狀和小顆粒狀，能被倉(cāng)泵流化輸送，解決了大塊鋁石、雜物等對(duì)管路的堵塞問(wèn)題。

2.2兩種閥門配合使用，解決了支管路物料泄漏問(wèn)題

鋁石輸送管線是由一條主管線和多條支管線組成，每條支管線對(duì)應(yīng)一臺(tái)成膠釜。每條支管線上都設(shè)有自控進(jìn)料閥，控制鋁石向指定的成膠釜中輸送。原設(shè)計(jì)只有在噴管彎頭的上部有一個(gè)膠膽閥。膠膽閥的工作原理是：閥內(nèi)通入儀表風(fēng)，將閥內(nèi)的膠膽壓扁，使閥門關(guān)閉；當(dāng)沒(méi)有儀表風(fēng)時(shí)，膠膽回彈為直筒，閥門關(guān)閉。雖然膠膽閥不會(huì)被化學(xué)水、膠體腐蝕，也能防止鋁石遇水結(jié)塊，將閥門卡住。但膠膽閥的密封性和使用壽命，受儀表風(fēng)風(fēng)壓影響很大，一般使用減壓閥將壓力調(diào)節(jié)到0.4MPa。當(dāng)管線內(nèi)的壓力較高，大于膠膽的密封壓力時(shí)，鋁石就會(huì)將膠膽的密封面撐開(kāi)，發(fā)生閥門內(nèi)漏現(xiàn)象，從而影響膠體質(zhì)量。

為解決膠膽閥內(nèi)漏的問(wèn)題，又能充分利用好膠膽閥的優(yōu)點(diǎn)。在主管線和支管線的三通位置，將分路閥門，由膠膽閥改為氣動(dòng)球閥，在成膠釜入口噴管處的膠膽閥不變。氣動(dòng)球閥與膠膽閥同時(shí)開(kāi)關(guān)，充分利用了兩種閥門的優(yōu)點(diǎn)，解決了支管路物料泄漏問(wèn)題（如圖1）。

同樣，將兩臺(tái)倉(cāng)泵的出口閥也改為氣動(dòng)球閥，解決了倉(cāng)泵在輸送時(shí)相互串壓的問(wèn)題。

2.3改造鋁石噴管，消除了噴管內(nèi)鋁石結(jié)塊現(xiàn)象

鋁石氣力輸送的噴管在成膠釜的底部，液面以下。由于鋁石遇水，如果沒(méi)有攪拌的作用，將其漿化，就容易使鋁石結(jié)塊，鋁石在噴管上不斷的沉積，使流通截面不斷減小，最終導(dǎo)致管路的堵塞。且堵塞后，難以用儀表風(fēng)吹掃的方式將其疏通。只能將噴管拆出，用機(jī)械的方式進(jìn)行清理。且清理周期較短，12～15天就需要清理一次。

為解決上述問(wèn)題，將噴管插入成膠釜中的長(zhǎng)度縮短，由400mm縮減到200mm，減少了噴管處的出口阻力，大大減少了鋁石的沉積面積；并在噴管的彎頭處，鋁石最易沉積的部位，增加儀表風(fēng)的吹掃裝置，如圖3。

增加吹掃裝置后，等同于在鋁石易沉積結(jié)塊的部位，增加了攪拌，使噴管中的鋁石能夠進(jìn)行漿化，從噴管中流走，噴管的堵塞現(xiàn)象基本消除。此外，還防止了膠膽閥與膠體接觸，造成鋁石在膠膽閥中的結(jié)塊現(xiàn)象。

3 鋁石氣力輸送應(yīng)用之前與應(yīng)用之后現(xiàn)場(chǎng)粉塵的對(duì)比

采樣和測(cè)量用的儀器有定點(diǎn)粉塵采樣器（型號(hào)：AKFC-92A）和電子天平（型號(hào)：AB265-S）。應(yīng)用之前與應(yīng)用之后投料區(qū)域粉塵含量情況見(jiàn)表1。

通過(guò)應(yīng)用前后對(duì)比可以看出，鋁石投料時(shí)投料區(qū)域的粉塵含量明顯降低，平均由10.2mg/m3減少到1.8mg/m3，平均減少8.4mg/m3。檢測(cè)結(jié)果符合《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限制第1部分：化學(xué)有害因素》GB2.1-2007的要求。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)鋁石氣力輸送裝置的改造，大大提高了氣力輸送的可靠性，顯著降低了故障率。

（2）鋁石氣力輸送的應(yīng)用明顯降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，整個(gè)投料和輸送過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化。

（3）通過(guò)對(duì)鋁石氣力輸送除塵系統(tǒng)的應(yīng)用和改造，使現(xiàn)場(chǎng)的粉塵含量明顯減少，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

（4）提高了鋁石的利用率。

參考文獻(xiàn)

[1] KonardK.Dense-phasepneumaticconveying：Areview[J].PowderTechnology.1986，49（1）：1-35.

[2] 張繼光.催化劑制備過(guò)程技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2004，6.

[3] GB2.1-2007.工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限制第1部分：化學(xué)有害因素[S].