催化劑快速卸除裝置的設計及應用

郭 振

(阜陽安固鍋爐壓力容器制造有限公司 安徽阜陽 236055)

當催化劑活性下降至無法滿足生產要求時，必須進行更換，而催化劑的更換需要投入大量的人力、物力和財力，尤為關鍵的是催化劑須在惰性氣體的保護下卸出，作業人員佩戴防護用具進入容器內扒卸催化劑的安全風險非常大。為了便于催化劑的卸除，研制出催化劑快速卸除裝置，以達到催化劑更換卸出時的快捷、安全的目的。

1 催化劑快速卸除裝置概況

如圖1所示：設置1臺分離器，催化劑及粉塵經進料管被吸入分離器內；在喇叭口上方鋪設絲網除沫器和絲網，用于有效分離粉塵和催化劑；分離器上部設置一測壓點，用于控制分離器內的真空度。開啟羅茨風機抽取分離器內氣體，在分離器內形成-20 kPa的負壓(真空度可根據催化劑密度的不同進行調節)，催化劑及粉塵就源源不斷進入分離器內。當催化劑由管道進入分離器內時，空速瞬間下降，催化劑在重力作用下自動下落至分離器下部，然后進入錐體漏斗及催化劑的存放空間內，最后由運輸小車轉運運出，粉塵則經絲網除沫器過濾后隨氣體被帶出。視窗處設有玻璃觀察孔，用于觀察催化劑高度，根據高度間斷卸出催化劑。為防止真空度過大，可通過風機的近路閥門進行調節或在風機進口處設置1只破真空閥。另外，當催化劑從反應設備內卸出時，為防止余熱造成催化劑溫度升高，在分離器出口管副線處與風機出口管連接處設置1臺水冷卻器進行熱量交換，以降低催化劑溫度，確保風機安全穩定運行。

分離器規格為Ф 2 400 mm×4 900 mm，耐壓等級1.0 MPa。分離器頂部封頭內包括絲網除沫器，頂部設有進口管(DN 150 mm)、排氣出口管(DN 250 mm)、壓力表。分離器底部設有錐體漏斗，采用斜45°結構，錐體漏斗外圓中間均布4根DN 40 mm的充氮管線。分離器的側面設有人孔(DN 500 mm)和視窗(DN 100 mm)。在絲網除沫器中間位置設置催化劑進口管和喇叭口，喇叭口與絲網除沫器相距500 mm，為等邊三角形結構，與進口管采用法蘭連接，便于清堵。在人孔位置設置爬梯、平臺，便于操作人員在分離器頂部進行接管連接、壓力表觀測、絲網檢查。錐體漏斗下部設有下料口，下料口閥門規格為DN 200 mm，距離地面1 200 mm。進行催化劑卸除操作時，采用運輸小車將卸出的催化劑及時轉運。

圖1 催化劑快速卸除裝置

絲網除沫器的上部為絲網，絲網上部為壓柵。在催化劑卸除過程中若出現絲網堵塞，操作人員可通過視窗進行觀察，并可通過人孔進入分離器內部對絲網進行疏通或更換。

2 技術創新點

(1) 該裝置由喇叭口、錐體漏斗等多個部件制作成斜45°錐形結構，便于卸出的催化劑在重力的作用下自動下落至分離器下部。

(2) 該裝置設置了充氮管線、視窗觀察孔、近路閥門、破真空閥、水冷卻器等設備和部件，可有效防止催化劑的氧化升溫等不安全因素，為催化劑的安全卸除提供可靠保障。

(3) 采用該裝置卸除催化劑具有安全、快捷、穩定的特點。

(4) 該裝置多處采用法蘭和螺紋連接，便于壓柵、絲網、喇叭口、卸料孔等的拆裝檢查。

(5) 可根據被卸除的催化劑及反應容器具體形式，制作成不同規格的催化劑快速卸除裝置與之配套。

3 效益分析

在合成氨生產過程中，涉及各種精脫硫劑、變換催化劑以及甲醇合成和氨合成催化劑，按年更換催化劑100 m3、催化劑卸除費用2 000元/m3計，年可產生經濟效益20萬元。

該裝置可大幅提高檢修進度，減少工作量并減輕勞動強度，提高了生產效率，尤為重要的是解決了人工卸除催化劑時的安全問題。

4 使用中的注意事項

(1) 采用該裝置進行催化劑卸除時，應在分離器內通入惰性氣體對催化劑進行保護。

(2) 在催化劑卸除過程中應防止人員灼傷，同時應避免揚塵過大。

(3) 卸出的催化劑須妥善存放，避免出現著火現象。