分級器的工業(yè)應(yīng)用與分析

蔡岳飛 顏繼勛（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅蘭州730060）

分級器的工業(yè)應(yīng)用與分析

蔡岳飛 顏繼勛（蘭州石化公司催化劑廠，甘肅蘭州730060）

分級器是催化劑生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，該分級系統(tǒng)具有分級粒度廣、切割精度高、分級效率高、調(diào)節(jié)手段靈活等優(yōu)點，細(xì)粉粒度進(jìn)入分級系統(tǒng)，通過利用分級器實現(xiàn)了對不同粒徑催化劑顆粒的分離控制，從而保證了催化劑產(chǎn)品質(zhì)量。

分級器；分級粒度；分離控制

隨著工業(yè)化的不斷發(fā)展，催化裂化催化劑生產(chǎn)過程中一般采用壓力式噴霧干燥成型工藝，自然狀態(tài)下產(chǎn)品中細(xì)粉（粒度≤20μm）和粗粉（粒度≥150μm）總是占有一定比例。用戶在使用催化劑過程中，20μm以下的細(xì)催化劑加入到裝置后，一般還未能發(fā)揮催化作用就很快進(jìn)入后續(xù)油氣分餾塔和再生煙氣，增加后續(xù)設(shè)備的負(fù)擔(dān)和環(huán)境污染。為了將半成品催化劑中小于20 μm的細(xì)粉及時分選出來，通過設(shè)備LHC～F型分級器進(jìn)行細(xì)粉分離。

1　催化劑細(xì)粉粒度分級原理

在分級器中，顆粒的分級主要依據(jù)不同粒徑的顆粒在旋轉(zhuǎn)的離心力場中受力運動差異來進(jìn)行。流體的旋轉(zhuǎn)速度（切向速度Vt）很大程度上取決于渦輪的轉(zhuǎn)速度。顆粒密度為ρp，形狀為球形，粒徑dp，則顆粒所受到的離心力為：

假設(shè)顆粒很少，在離心力場中的沉降可按層流沉降考慮，使顆粒向旋轉(zhuǎn)中心運行的流體介質(zhì)曳力為：

當(dāng)Fc＞Fd時，顆粒將向外飛向器壁，成為粗產(chǎn)品，并由分級器底部排出，當(dāng) Fc＜Fd時，顆粒隨中心氣流經(jīng)分級輪排出，成為細(xì)粉產(chǎn)品。其中粗顆粒受到的離心力要大于它們所受到的氣體曳力，而被移向分級器邊壁（其中也夾帶少量的細(xì)顆粒）沿壁面下滑，在此過程中又經(jīng)過多道切向進(jìn)氣的一次風(fēng)和二次風(fēng)的淘洗，將其中夾帶的細(xì)顆粒（小于20μm的顆粒）淘洗出被氣流攜帶進(jìn)入分離空間內(nèi)，滿足粒度要求的粗顆粒經(jīng)旋轉(zhuǎn)隔氣閥及時地排出。

2　分級器的工業(yè)應(yīng)用

細(xì)粉粒度分級系統(tǒng)投用后，根據(jù)我廠提出的要求，分級輪轉(zhuǎn)速為1440r/min我們對該系統(tǒng)進(jìn)行了多次調(diào)試。在引風(fēng)機入口擋板全開，一次風(fēng)擋板開一半，二次風(fēng)全關(guān)的情況下，主要通過調(diào)節(jié)分級輪的轉(zhuǎn)速來控制分級器的切割粒徑。我們開始通過調(diào)整變頻器的輸出頻率來調(diào)整分級輪的轉(zhuǎn)速。調(diào)整分級輪轉(zhuǎn)速后，我們立即對產(chǎn)品和布袋細(xì)粉的粒度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品細(xì)粉粒度偏高就繼續(xù)降低分級輪的轉(zhuǎn)速。通過為期一個月的運行與調(diào)試，催化劑細(xì)粉粒度分級系統(tǒng)使用效果統(tǒng)計如下：

表1　產(chǎn)品粒度分布情況表

備注：生產(chǎn)品種按生產(chǎn)時間排序。

從產(chǎn)品粒度分布情況表（表～1）中我們可以看出，隨著我們對催化劑細(xì)粉粒度分級系統(tǒng)的調(diào)整，催化劑產(chǎn)品中的0～20μm細(xì)粉含量已經(jīng)成功降到1.8%，達(dá)到了工藝生產(chǎn)要求，該系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用成功。

3　分級器工藝優(yōu)化

在分級器運行過程中發(fā)現(xiàn)，分級器最大問題是物料容易在分級器入口輸送管線內(nèi)堵塞，造成管線內(nèi)物料堆積流通停止，嚴(yán)重影響裝置正常生產(chǎn)。為了保證正常的生產(chǎn)，改善現(xiàn)有管線物料堵塞情況，針對現(xiàn)有管線系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)存在以下原因：首先，旋風(fēng)分離器下方的隔氣閥翻板長時間磨損，翻板與閥體間隙過大密封效果差出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，旋風(fēng)分離器在風(fēng)～7作用下產(chǎn)生自抽力，由于翻板磨損存在間隙，導(dǎo)致細(xì)粉物料在旋風(fēng)分離器內(nèi)懸空，當(dāng)細(xì)粉物料無限產(chǎn)生，重量大于自抽力時，產(chǎn)生的大量細(xì)粉物料下落至隔氣閥中，然后落入分級器入口管線中。其次，旋風(fēng)分離器分離出的細(xì)粉物料粒度小，在細(xì)粉物料出現(xiàn)堆積后由于細(xì)粉物料顆粒小流動性差，促使細(xì)粉物料堆積嚴(yán)重。最后，分級器入口管線內(nèi)產(chǎn)生的風(fēng)量抽力不足，導(dǎo)致旋風(fēng)分離器回收落入分級器入口管線內(nèi)的細(xì)粉物料無法進(jìn)入分級器內(nèi)進(jìn)行分離，細(xì)粉物料隨著堆積填滿分級器入口管線，旋轉(zhuǎn)隔氣閥過載停車，生產(chǎn)停運。嚴(yán)重影響了平穩(wěn)生產(chǎn)。

通過對分級器入口管線頻繁堵塞問題進(jìn)行分析，找到了問題的關(guān)鍵所在，對存在問題進(jìn)行實踐改善。首先，對旋轉(zhuǎn)隔氣閥翻板磨損進(jìn)行修復(fù)，減小翻板與閥體間隙，避免出現(xiàn)漏風(fēng)導(dǎo)致細(xì)粉物料在旋風(fēng)分離器內(nèi)懸空，無法平穩(wěn)落入閥體保證物料有序穩(wěn)定進(jìn)入分級器入口管線。最后，由于分級器入口管線內(nèi)風(fēng)量抽力不足，需要對分級器入口管線進(jìn)行優(yōu)化來保證足夠風(fēng)量抽走管線內(nèi)的細(xì)粉物料，分級器入口管線內(nèi)的風(fēng)量抽力不足，無法將旋轉(zhuǎn)隔氣閥下料的物料帶入分級器，分級器入口管線有兩路分支管線，由于分級器引風(fēng)機的風(fēng)量是限定的，無法加大抽風(fēng)量。為了保證使用原有風(fēng)機前提下，我們只有通過將分級器兩路分支管線優(yōu)化為一支串聯(lián)管線線從而去滿足生產(chǎn)要求。

4　結(jié)語

通過對催化劑細(xì)粉粒度分級系統(tǒng)的不斷調(diào)整，解決了影響系統(tǒng)正常運行的問題，將催化劑產(chǎn)品中的0～20μm細(xì)粉成功分離，催化劑產(chǎn)品粒度分布達(dá)到工藝生產(chǎn)要求。旋風(fēng)分離器管線由于分級器投用后出現(xiàn)頻繁堵塞問題在經(jīng)過管線優(yōu)化后使得問題順利解決，保證了催化劑正常生產(chǎn)。