鋁溶膠反應(yīng)釜底部過濾設(shè)備優(yōu)化探討

石懷琛 許海霞

摘 要：本文簡(jiǎn)述了鋁溶膠生產(chǎn)中的工藝及主要設(shè)備，具體分析了釜內(nèi)篩板在運(yùn)行過程中存在的問題及原因，并有針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)了新型過濾設(shè)備-篩桶，解決了原篩板可靠性差、使用壽命短的問題。

關(guān)鍵詞：鋁溶膠;過濾;篩桶

前言

鋁溶膠是一種無機(jī)粘結(jié)劑，主要應(yīng)用于石化催化劑等行業(yè)。物料的充分循環(huán)是鋁溶膠生產(chǎn)中的關(guān)鍵一環(huán)，而釜底出口的過濾又是物料循環(huán)的瓶頸。過濾一旦失效，就需要停工清釜，給生產(chǎn)造成極大不便，因此設(shè)計(jì)制造可靠的過濾設(shè)備就顯得尤為重要。

1 生產(chǎn)工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介

蘭州三葉實(shí)業(yè)有限公司9000噸/年鋁溶膠裝置采用以反應(yīng)釜為反應(yīng)器，鋁片、鹽酸、化學(xué)水為原料，間歇式鹽酸法工藝生產(chǎn)。反應(yīng)前期一次性投加足量鋁片與化學(xué)水，然后緩慢勻速加入鹽酸，通過后期控恒溫過程，生產(chǎn)出合格的鋁溶膠產(chǎn)品。為保證液相的均布分流，反應(yīng)釜底部填充高約30cm的磁環(huán)（φ10）。由于反應(yīng)釜中要投加原材料鋁片，因此無法使用傳統(tǒng)釜內(nèi)機(jī)械攪拌，只能依靠釜外循環(huán)的方式保證物料間的均勻傳質(zhì)傳熱。循環(huán)系統(tǒng)包括泵前過濾器、循環(huán)泵、循環(huán)管線等。具體流程如圖-1所示。

2 反應(yīng)釜底部過濾形式及設(shè)備介紹

為防止釜內(nèi)磁環(huán)、鋁片等進(jìn)入并堵塞管線，就需要在反應(yīng)釜出口處加裝過濾設(shè)備。目前，過濾設(shè)備為篩板。篩板材質(zhì)FRPP，規(guī)格如圖-2所示。同時(shí)，由于人孔的限制（φ500mm），必須將篩板制作成兩個(gè)可以拆解的半圓，在進(jìn)入反應(yīng)釜后，通過同材質(zhì)螺栓將兩個(gè)半圓拼接成一個(gè)完整的篩板。篩板平鋪在反應(yīng)釜底部出口上方。

3 存在的問題及原因分析

3.1 篩板無可靠固定方式。

由于物料酸性介質(zhì)的特性（PH 2-4），反應(yīng)釜內(nèi)壁內(nèi)襯搪瓷。搪瓷十分光滑，篩板只能平鋪在反應(yīng)釜底部，依靠原料鋁片、磁環(huán)的重力作用垂直按壓固定，水平方向則無有效固定方式。隨著固體物料的消耗以及液相的流動(dòng)，篩板很容易移位甚至翻轉(zhuǎn)，從而失去過濾作用，導(dǎo)致停工清釜，平均清釜周期為2月一次。

3.2 篩板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低壽命短。

篩板為FRPP材質(zhì)、半圓拼接結(jié)構(gòu)，拼接處強(qiáng)度較低，在固體物料及磁環(huán)的長(zhǎng)時(shí)間大力度垂直按壓下，很容易發(fā)生損壞，壽命較短，篩板平均使用壽命6個(gè)月。

4 改進(jìn)的思路

4.1 設(shè)計(jì)可靠固定方式

新型過濾設(shè)備，應(yīng)實(shí)現(xiàn)在釡內(nèi)垂直及水平兩個(gè)維度的可靠固定，考慮到釡內(nèi)壁內(nèi)襯搪瓷的現(xiàn)狀，釡內(nèi)固定的思路已無發(fā)揮空間。經(jīng)研究，反應(yīng)釜底部出口法蘭處可成為新型過濾設(shè)備實(shí)現(xiàn)可靠固定的突破口，新型過濾設(shè)備可依靠出口法蘭面實(shí)現(xiàn)垂直及水平方向的可靠固定。

4.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)提升強(qiáng)度

新型過濾設(shè)備，應(yīng)盡量避免因拼接而產(chǎn)生的承壓弱點(diǎn)，同時(shí)盡可能減少釡內(nèi)物料的重力載荷。改進(jìn)思路是優(yōu)化過濾設(shè)備結(jié)構(gòu)，使過濾設(shè)備整體化，以消除承壓弱點(diǎn)，同時(shí)調(diào)整過濾面的位置，降低設(shè)備承載。

根據(jù)上述2條改進(jìn)思路，提出了篩桶的概念，即將新型過濾設(shè)備設(shè)計(jì)為細(xì)長(zhǎng)的圓柱體桶狀，篩桶外徑略小于反應(yīng)釜底部出口內(nèi)徑（DN125），以實(shí)現(xiàn)篩桶的一端固定于反應(yīng)釜出口法蘭的目的，確保過濾設(shè)備水平及豎直方向的可靠固定。同時(shí)，篩桶側(cè)壁開孔作為過濾面，將原篩板承受的物料重力載荷轉(zhuǎn)化為側(cè)向壓力，大大降低了設(shè)備承載。

5 采取的措施

訂做DN100 FRPP直管，長(zhǎng)度1.2m，直管帶單邊法蘭，另一側(cè)封堵，側(cè)壁均勻開φ6孔洞。制作好篩桶后，由反應(yīng)釜底部裝入，固定在出口法蘭處。

6 實(shí)際效果

篩桶安裝后與原篩板對(duì)比如圖-3所示。

采用篩桶方案后，實(shí)際效果如下：

①、反應(yīng)釜只需每年一次的例行清釜，清釜周期是使用篩板時(shí)的6倍;

②、篩桶使用壽命在2年以上，是篩板平均使用壽命的4倍;

③、將原篩板的面過濾形式優(yōu)化為篩桶的體過濾，有效過濾面積提升了約30%，釜內(nèi)物料循環(huán)更加充分。

7 結(jié)論

①、篩桶固定于反應(yīng)釜出口法蘭，可靠性較篩板大幅提升;

②、篩桶為整體化制作，不存在結(jié)構(gòu)上的承壓弱點(diǎn)，同時(shí)承受的是物料和磁環(huán)的側(cè)向壓力，較篩板承受的垂直正壓載荷更小，使用壽命更長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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