淺談強制冷卻在硅膠活化中的應用

王凱

【摘 要】電加熱爐是催化劑制備過程中的重要設備，硅膠活化完成后冷卻時間太長。通過設備改造，增加強制冷卻風機，結合電氣儀表控制改進與規范設備操作等措施，提高冷卻效果、減少冷卻時間、減少排放，保護設備，提高生產效率與節省氮氣。

【關鍵詞】電加熱爐；催化劑；強制冷卻；減少排放

一、前言

上海立得催化劑有限公司硅膠單元共有4臺電加熱爐用于催化劑主要原料—硅膠的制備，由電加熱絲利用熱輻射原理對爐體進行升溫，給硅膠提供脫水、脫羥基的作業環境。該設備的穩定運行決定了硅膠活化效果及活化批次進而影響催化劑產量及質量。長期以來，該設備硅膠活化結束后冷卻時間太長，耗費大量流化氮氣，既嚴重影響硅膠活化產量，又不利于企業節能降耗。2018年通過對上述幾臺設備進行檢修，充分考慮設備風冷效果及開孔位置，利用強冷風機、電氣儀表控制方法等技術改造，同時加大崗位設備巡檢等措施，逐步降低冷卻時間，穩定設備運行。

二、電加熱爐使用中存在的問題

電加熱爐的加熱方式為熱輻射加熱，按批次生產，加熱結束后采用自然冷卻的方式進行冷卻。冷卻過程中需保持最低流化氣量，冷卻時間在氣溫12攝氏度的環境下需要冷卻24小時，以C-2002活化爐為例，需保持24小時最低流化氣量160標立/小時，冷卻需求約3噸液氮，排放后的氮氣排放至除酸塔排放，排放量較大，且浪費大量的氮氣、并加劇儀表和設備的損耗。

三、電加熱爐的問題治理

（一）技術改造原理

本次技術改造利用氣體對流進行冷卻，對流傳熱是指不同溫度的流體質點在運動中的熱量傳遞。由于引起流體運動的原因不同，對流分為自然對流和強制對流。若由于運動是因流體內部各處溫度不同引起局部密度差異所致，則稱為自然對流。由于水泵、風機或其它外力作用引起流體運動，則稱為強制對流。但實際上，熱對流的同時，流體各部分之間還存在著導熱，而形成一種復雜的熱量傳遞過程。

活化爐冷卻初步設想：

初步設想采用自然冷卻的方式進行冷卻，利用熱能向上釋放的原則，當活化爐自然冷卻到350℃時后采用自然對流冷卻，試驗后效果較差，冷卻時間由原來的24小時降低至16小時，未滿足工藝要求。

后面進行二次改造，采用高壓渦旋風機以300立方/小時的環境風以20KPA的風壓強制壓入冷卻加熱片進行強制對流冷卻，同樣利用熱能向上釋放的原則，當活化爐自然冷卻到350℃時后采用強制對流冷卻。

（二）設備增加通風孔

在電加熱爐設備本體底部增開DN50孔洞，用于強制冷卻風機的安裝。設備頂部開孔完善冷卻氮氣的流化效果。

（三）技術改造使用效果

試驗后效果理想，冷卻時間由原來的28小時降低至9.5小時，基本滿足工藝生產要求。

對比2017年10月15日期間活化后冷卻的歷史趨勢與2018年10月的活化冷卻趨勢做比較，可以發現2018年經過活化冷卻改進后的冷卻時間減少明顯。冷卻效果達標。

（四）技術改造后的效益對比

以E-2003活化爐活化一批8-6-8-6的生產為例：

通過改造前后對比，改造前后每批次大約可以直接節省2670元，以每年活化約100批次計算約可以節約27萬元左右。同時由于冷卻時間的縮短，既提高了生產效率，也降低了生產排放量，同時減少儀表閥門等部件的工作時間。

四、存在的問題及風險

1.快速的冷卻可能會造成產品質量的波動。

2.當活化爐停止后自然冷卻至350℃時后采用空氣冷卻可能會造成爐絲氧化，減少爐絲的使用壽命，陶瓷螺釘因急冷而導致螺釘破損等故障。

3.空氣冷卻時大量的空氣通過風機被灌入加熱層，而空氣中可能存在水份或可燃氣體，存在安全隱患。

4.由于加裝進風管，所有破壞了原有的保溫結構，保溫效果不如改造前，故當爐體在運行時對比原有的用電量可能有所增加。

五、結論

本文通過對電加熱爐冷卻方式的技術改造，提高冷卻效果、減少冷卻時間、減少排放，保護設備，提高生產效率與節省氮氣，幫助企業實現節能減排、降本增效的目的。

【參考文獻】

[1] 王洪超 催化劑制備中電加熱爐的失效與治理 山東化工 2014年第43卷

[2] 楊金鼎 環形加熱爐電氣控制策略的優化 冶金能源

[3] 倫鳳祥 加熱爐汽化冷卻系統技術改造 2001年冶金能源技術環保會議