淺談強制冷卻在硅膠活化中的應(yīng)用

王凱

【摘 要】電加熱爐是催化劑制備過程中的重要設(shè)備，硅膠活化完成后冷卻時間太長。通過設(shè)備改造，增加強制冷卻風(fēng)機，結(jié)合電氣儀表控制改進與規(guī)范設(shè)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(shè)備，提高生產(chǎn)效率與節(jié)省氮氣。

【關(guān)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(yè)環(huán)境。該設(shè)備的穩(wěn)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(chǎn)量及質(zhì)量。長期以來，該設(shè)備硅膠活化結(jié)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(chǎn)量，又不利于企業(yè)節(jié)能降耗。2018年通過對上述幾臺設(shè)備進行檢修，充分考慮設(shè)備風(fēng)冷效果及開孔位置，利用強冷風(fēng)機、電氣儀表控制方法等技術(shù)改造，同時加大崗位設(shè)備巡檢等措施，逐步降低冷卻時間，穩(wěn)定設(shè)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(chǎn)，加熱結(jié)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(huán)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(shè)備的損耗。

三、電加熱爐的問題治理

（一）技術(shù)改造原理

本次技術(shù)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(zhì)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(nèi)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(fēng)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(dǎo)熱，而形成一種復(fù)雜的熱量傳遞過程。

活化爐冷卻初步設(shè)想：

初步設(shè)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(dāng)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(fēng)機以300立方/小時的環(huán)境風(fēng)以20KPA的風(fēng)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(dāng)活化爐自然冷卻到350℃時后采用強制對流冷卻。

（二）設(shè)備增加通風(fēng)孔

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

（三）技術(shù)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)2018年經(jīng)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(shù)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(chǎn)為例：

通過改造前后對比，改造前后每批次大約可以直接節(jié)省2670元，以每年活化約100批次計算約可以節(jié)約27萬元左右。同時由于冷卻時間的縮短，既提高了生產(chǎn)效率，也降低了生產(chǎn)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(fēng)險

1.快速的冷卻可能會造成產(chǎn)品質(zhì)量的波動。

2.當(dāng)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(dǎo)致螺釘破損等故障。

3.空氣冷卻時大量的空氣通過風(fēng)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(fēng)管，所有破壞了原有的保溫結(jié)構(gòu)，保溫效果不如改造前，故當(dāng)爐體在運行時對比原有的用電量可能有所增加。

五、結(jié)論

本文通過對電加熱爐冷卻方式的技術(shù)改造，提高冷卻效果、減少冷卻時間、減少排放，保護設(shè)備，提高生產(chǎn)效率與節(jié)省氮氣，幫助企業(yè)實現(xiàn)節(jié)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(huán)形加熱爐電氣控制策略的優(yōu)化 冶金能源

[3] 倫鳳祥 加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造 2001年冶金能源技術(shù)環(huán)保會議