催化劑快速卸除裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)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(dāng)催化劑活性下降至無法滿足生產(chǎn)要求時(shí)，必須進(jìn)行更換，而催化劑的更換需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，尤為關(guān)鍵的是催化劑須在惰性氣體的保護(hù)下卸出，作業(yè)人員佩戴防護(hù)用具進(jìn)入容器內(nèi)扒卸催化劑的安全風(fēng)險(xiǎn)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(dá)到催化劑更換卸出時(shí)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(shè)置1臺(tái)分離器，催化劑及粉塵經(jīng)進(jìn)料管被吸入分離器內(nèi)；在喇叭口上方鋪設(shè)絲網(wǎng)除沫器和絲網(wǎng)，用于有效分離粉塵和催化劑；分離器上部設(shè)置一測壓點(diǎn)，用于控制分離器內(nèi)的真空度。開啟羅茨風(fēng)機(jī)抽取分離器內(nèi)氣體，在分離器內(nèi)形成-20 kPa的負(fù)壓(真空度可根據(jù)催化劑密度的不同進(jìn)行調(diào)節(jié))，催化劑及粉塵就源源不斷進(jìn)入分離器內(nèi)。當(dāng)催化劑由管道進(jìn)入分離器內(nèi)時(shí)，空速瞬間下降，催化劑在重力作用下自動(dòng)下落至分離器下部，然后進(jìn)入錐體漏斗及催化劑的存放空間內(nèi)，最后由運(yùn)輸小車轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)出，粉塵則經(jīng)絲網(wǎng)除沫器過濾后隨氣體被帶出。視窗處設(shè)有玻璃觀察孔，用于觀察催化劑高度，根據(jù)高度間斷卸出催化劑。為防止真空度過大，可通過風(fēng)機(jī)的近路閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)或在風(fēng)機(jī)進(jìn)口處設(shè)置1只破真空閥。另外，當(dāng)催化劑從反應(yīng)設(shè)備內(nèi)卸出時(shí)，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(fēng)機(jī)出口管連接處設(shè)置1臺(tái)水冷卻器進(jìn)行熱量交換，以降低催化劑溫度，確保風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

分離器規(guī)格為Ф 2 400 mm×4 900 mm，耐壓等級1.0 MPa。分離器頂部封頭內(nèi)包括絲網(wǎng)除沫器，頂部設(shè)有進(jìn)口管(DN 150 mm)、排氣出口管(DN 250 mm)、壓力表。分離器底部設(shè)有錐體漏斗，采用斜45°結(jié)構(gòu)，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(cè)面設(shè)有人孔(DN 500 mm)和視窗(DN 100 mm)。在絲網(wǎng)除沫器中間位置設(shè)置催化劑進(jìn)口管和喇叭口，喇叭口與絲網(wǎng)除沫器相距500 mm，為等邊三角形結(jié)構(gòu)，與進(jìn)口管采用法蘭連接，便于清堵。在人孔位置設(shè)置爬梯、平臺(tái)，便于操作人員在分離器頂部進(jìn)行接管連接、壓力表觀測、絲網(wǎng)檢查。錐體漏斗下部設(shè)有下料口，下料口閥門規(guī)格為DN 200 mm，距離地面1 200 mm。進(jìn)行催化劑卸除操作時(shí)，采用運(yùn)輸小車將卸出的催化劑及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖1 催化劑快速卸除裝置

絲網(wǎng)除沫器的上部為絲網(wǎng)，絲網(wǎng)上部為壓柵。在催化劑卸除過程中若出現(xiàn)絲網(wǎng)堵塞，操作人員可通過視窗進(jìn)行觀察，并可通過人孔進(jìn)入分離器內(nèi)部對絲網(wǎng)進(jìn)行疏通或更換。

2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

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

(2) 該裝置設(shè)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(shè)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(wěn)定的特點(diǎn)。

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

(5) 可根據(jù)被卸除的催化劑及反應(yīng)容器具體形式，制作成不同規(guī)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(chǎn)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(fèi)用2 000元/m3計(jì)，年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益20萬元。

該裝置可大幅提高檢修進(jìn)度，減少工作量并減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，尤為重要的是解決了人工卸除催化劑時(shí)的安全問題。

4 使用中的注意事項(xiàng)

(1) 采用該裝置進(jìn)行催化劑卸除時(shí)，應(yīng)在分離器內(nèi)通入惰性氣體對催化劑進(jìn)行保護(hù)。

(2) 在催化劑卸除過程中應(yīng)防止人員灼傷，同時(shí)應(yīng)避免揚(yáng)塵過大。

(3) 卸出的催化劑須妥善存放，避免出現(xiàn)著火現(xiàn)象。