氣動隔膜泵在分子篩閃蒸干燥器進料中的應用

劉崇磊

(中國石化催化劑有限公司齊魯分公司，山東 淄博 255300)

在現代化學工業、石油煉制工業、食品工業、環境治理及其他一些工業部門中，催化劑的廣泛應用不僅可以大幅度的提高產品質量、增加理想產品的收率，而且可以降低產品成本，并且能夠合成用其他方法不能制得的很多產品。因此，在目前的石油煉制工業中，除蒸餾、脫蠟、脫瀝青等物理分離過程中不使用催化劑外，在裂化、烷基化、聚合、異構化、加氫精制、加氫裂化、重整、脫氫等化學轉化過程中，催化劑已占據了絕對統治地位。

FCC催化劑生產工藝主要是以Y型分子篩為主活性組元，與基質黏結后噴霧干燥成型，經焙燒、過濾洗滌、氣流干燥制備成為催化劑成品。Y型分子篩制備分為NaY分子篩合成和改性兩個過程，其中工業中普遍應用的分子篩改性方式包括水熱法、氣相法和液相法。

由于制備分子篩和催化劑所使用原材料性質不同，形態各異，同時在分子篩晶化、催化劑成膠等工序中還會形成流動性差、粘度大、腐蝕性強的膠體或漿液，這就需要各種規格型號和性能特點的輸送設備來實現物料的順暢輸送。目前，催化劑生產過程中液體介質的主要輸送設備有離心泵、三柱塞高壓泵、軟管泵、電動單隔膜計量泵、磁力泵等；固體粉料輸送設備主要有螺旋輸送器、氣力輸送成套設備等。為防止輸送設備泄漏，減少物料損耗，采用了動力密封、機械密封、填料密封、靜密封為主的多種密封技術和以不銹鋼、工程塑料、鋼襯材料、樹脂等優質的制造材料。

1 現狀分析

目前，分子篩制備工藝中閃蒸干燥器進料設備采用RGB系列軟管泵，該設備通過多條壓輥連續碾壓軟管驅動物料形成一定的壓力和流量，配合變頻器的使用實現分子篩漿液定量、定壓輸送。軟管泵運行過程中，多條壓輥連續壓緊橡膠軟管，采用脂潤滑來減少壓輥和軟管之間的滑動摩擦力、提高軟管使用壽命。在使用時，軟管容易出現橡膠老化、磨損和硬化，導致軟管泵輸送能力下降、壓頭降低，設備效率降低，一旦出現破損，泄漏出的分子篩和潤滑油混合引起潤滑失效、且極難清理，而閃蒸干燥器將處于空載高溫狀態，引發閃蒸噴槍燒結、分子篩物料跑損、產品產量質量下降。RGB系列軟管泵檢修周期約2個月/次。

2 氣動隔膜泵的比選

氣動隔膜泵是采用壓縮空氣為動力源。屬于容積泵，虹吸高度達7 m，揚程達50 m；流動性能好，充許流過介質最大顆粒直徑達10 mm；抽送泥漿、雜質時，對泵磨損甚微；該泵抽送介質與工作介質完全隔開，輸送介質不會向外泄漏；可以浸沒在介質中工作；可輸送較粘的液體；無須用油潤滑，即使空轉，對泵也無任何影響。使用于各種帶顆粒的液體，高粘度、易發揮、居毒的液體與腐蝕性液體及膠質液體均不需灌引水、能予以抽光吸盡，防火防爆[2]。

氣動隔膜泵和電動隔膜泵的區別及優勢：氣動隔膜泵是用氣作為驅動，不用電，保證設備的使用安全性高，揚程比電動的高，流量比電動隔膜泵的大；占地面積小；重量輕。在這里我們選用氣動隔膜泵。

氣動隔膜泵主要輸送的是分子篩漿液(分子篩漿液物理性質)，腐蝕性較強，隔膜泵材質的選擇以優良的耐腐蝕性為主要考慮因素。

通過調查發現，目前一般被使用到生產隔膜泵的材料主要有四種，第一種是塑料，其特點是生產的成本比較低，而且容易成型；第二種是鋁合金，生產的成本相對高一點，但是壽命長，后期維護簡單。第三種是鑄鐵，強度高而且可以使用的范圍比較寬廣；第四種是不銹鋼，其最大的特點就是不容易被腐蝕。我們選擇采用316L不銹鋼制作泵體。

隔膜片是隔膜泵的易損件，其壽命基本就是隔膜泵的運行周期，隔膜片材質的選擇是隔膜泵制作的重點。

通過對比丁晴橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯性能，聚四氟乙烯具有良好的耐腐蝕性，選擇了聚四氟乙烯隔膜膜片。

給閃蒸進料，根據閃蒸進料量選擇合適的泵型；閃蒸進料量為1.2 m3/h左右。

本研究的主要工作是通過對含有預冷變形處理和不含預冷變形處理的Cu-Ni-Si材料進行相關力學實驗和疲勞實驗來研究預冷變形加工對Cu-Ni-Si材料疲勞性能的影響。

經過比選，最終定制的隔膜泵參數見表1。

表1 隔膜泵參數

3 在分子篩進料裝置中的實際應用

3.1 閃蒸干燥器進料方式

本次優化是改變動力泵的形式，增加穩壓裝置的一種閃蒸干燥器進料方式。

該進料裝置優化包括：進料泵選型及部件材質優化、物料輸送穩定優化、泵壓力流量優化控制。

1)選用氣動隔膜泵并更改部件材質，隔膜膜片選用四氟膜片，由膜片接觸物料。

2)泵出口增加穩壓設備，穩定出口壓力；氣動控制增加壓力穩定裝置，在風管線上加一減壓閥，實現氣動穩定控制。

3)氣動控制取代電動機，一減少了設備使用空間，二杜絕了觸電的風險點。

4)泵出入口管線流量計、自控閥和風管線自控閥接入分布式控制系統(簡稱DCS)，泵出口管線流量計與泵入口自控閥門形成流量自控聯鎖，能根據在DCS中設定的流量值自動調節泵入口自控閥門開度，實現定量進料；氣動隔膜泵停止運行時，物料依然可以通過泵自流進入閃蒸干燥器，不及時關閉手動進料閥門，易造成閃蒸干燥器卡堵，為解決這一問題，將泵進風自控閥與泵入口自控閥形成自控聯鎖，當泵進風自控閥開啟時，泵入口自控閥開啟，當泵進風自控閥關閉時，泵入口自控關閉。

3.2 附圖及附圖的簡要說明

3.2.1 圖1所示：RGB系列軟管泵示意圖

圖 1 RGB系列軟管泵示意圖

軟管泵通過壓輥碾壓橡膠軟管驅動物料。

3.2.2 圖2所示：閃蒸干燥器分子篩進料裝置示意圖

圖中①為泵，選用氣動隔膜泵，氣動隔膜泵是采用壓縮空氣為動力源。揚程達50 m，出口壓力、6 kgf/cm2；流動順暢，通過性能好，充許通過最大顆粒直徑達10 mm；抽送泥漿、雜質時，對泵磨損甚微；該泵抽送介質與工作介質完全隔開，輸送介質不會向外泄漏。

圖中⑧為氣動隔膜泵泵體，氣動隔膜泵主要輸送的是分子篩漿液，(分子篩漿液物理性質)，腐蝕性較強，隔膜泵材質的選擇以優良的耐腐蝕性為主要考慮因素。我們選擇采用316L不銹鋼制作泵體。

圖中⑦為氣動隔膜泵隔膜膜片，隔膜膜片是隔膜泵的易損件，其壽命基本就是隔膜泵的運行周期，隔膜片材質的選擇是隔膜泵制作的重點。聚四氟乙烯(Poly tetra fluoroethylene，簡寫為PTFE)，一般稱作“不粘涂層”或“易清潔物料”。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑。考慮聚四氟乙烯良好的耐腐蝕性，選擇了聚四氟乙烯隔膜膜片。

圖中②為穩壓罐，采用低進高出形式，圓柱形罐體，有效提高泵出口管線至閃蒸干燥器噴嘴之間的有效容積、緩解壓力波動沖擊，穩定出口壓力；

圖中④為泵進口自控閥，與圖中⑤進風自控調節閥形成聯鎖自控，當供風自控閥門關閉時，泵進口自控閥關閉，當供風自控調節閥開啟時，泵進口自控閥開啟；

圖中⑥為出口流量計，與圖中④泵進料自控閥形成流量自控聯鎖，在分布式控制系統(簡稱DCS)中設定進料流量，能根據設定流量值自動調節泵入口自控閥門開度；

圖中⑨為風管線減壓閥，因為供風壓力不穩定，易導致氣動隔膜泵運行頻率不穩定，造成物料輸送流量不穩定，加一減壓閥，能穩定風壓，進一步穩定物料輸送流量

圖 2 閃蒸干燥器分子篩進料裝置示意圖。

3.2.3 圖3所示：閃蒸干燥器噴淋效果示意圖

閃蒸干燥器的噴淋效果直接影響分子篩產品的質量，噴霧顆粒大小均勻對分子篩質量非常重要，出口壓力穩定，能保證分子篩顆粒的大小均勻程度，另一方面也能減少閃蒸干燥器燒槍的次數。

圖 3 閃蒸干燥器噴淋效果示意圖

4 結論

根據主要參數，選用氣動隔膜泵，316L材質泵體，聚四氟乙烯隔膜膜片，在泵出口增加穩壓罐和流量計，在泵入口增加自控閥門，在供風入口管線增加自控閥門，并形成聯鎖，應用到分子篩生產過程中的給閃蒸干燥器進料中。

(1)將進料裝置投用后，連續正常運行6個多月，較之前的兩個月大大延長了使用壽命，閃蒸干燥器卡堵問題由月均2次減少至半年2次，實現了連續化生產，提高了分子篩產量約200 t/a；

(2)氣動隔膜泵出現故障時不會發生物料泄漏，減少了泄漏對周圍環境的污染；

(3)增加自控聯鎖和穩壓罐，使出口壓力更加穩定，閃蒸干燥器進料流量波動范圍由0.2 m3/h減小至0.1 m3/h，噴霧效果穩定，閃蒸氣氛溫度波動減小，分子篩顆粒大小均勻程度提高，分子篩產品質量提高了一個百分點。