浅谈强制冷却在硅胶活化中的应用

王凯

【摘 要】电加热炉是催化剂制备过程中的重要设备，硅胶活化完成后冷却时间太长。通过设备改造，增加强制冷却风机，结合电气仪表控制改进与规范设备操作等措施，提高冷却效果、减少冷却时间、减少排放，保护设备，提高生产效率与节省氮气。

【关键词】电加热炉；催化剂；强制冷却；减少排放

一、前言

上海立得催化剂有限公司硅胶单元共有4台电加热炉用于催化剂主要原料—硅胶的制备，由电加热丝利用热辐射原理对炉体进行升温，给硅胶提供脱水、脱羟基的作业环境。该设备的稳定运行决定了硅胶活化效果及活化批次进而影响催化剂产量及质量。长期以来，该设备硅胶活化结束后冷却时间太长，耗费大量流化氮气，既严重影响硅胶活化产量，又不利于企业节能降耗。2018年通过对上述几台设备进行检修，充分考虑设备风冷效果及开孔位置，利用强冷风机、电气仪表控制方法等技术改造，同时加大岗位设备巡检等措施，逐步降低冷却时间，稳定设备运行。

二、电加热炉使用中存在的问题

电加热炉的加热方式为热辐射加热，按批次生产，加热结束后采用自然冷却的方式进行冷却。冷却过程中需保持最低流化气量，冷却时间在气温12摄氏度的环境下需要冷却24小时，以C-2002活化炉为例，需保持24小时最低流化气量160标立/小时，冷却需求约3吨液氮，排放后的氮气排放至除酸塔排放，排放量较大，且浪费大量的氮气、并加剧仪表和设备的损耗。

三、电加热炉的问题治理

（一）技术改造原理

本次技术改造利用气体对流进行冷却，对流传热是指不同温度的流体质点在运动中的热量传递。由于引起流体运动的原因不同，对流分为自然对流和强制对流。若由于运动是因流体内部各处温度不同引起局部密度差异所致，则称为自然对流。由于水泵、风机或其它外力作用引起流体运动，则称为强制对流。但实际上，热对流的同时，流体各部分之间还存在着导热，而形成一种复杂的热量传递过程。

活化炉冷却初步设想：

初步设想采用自然冷却的方式进行冷却，利用热能向上释放的原则，当活化炉自然冷却到350℃时后采用自然对流冷却，试验后效果较差，冷却时间由原来的24小时降低至16小时，未满足工艺要求。

后面进行二次改造，采用高压涡旋风机以300立方/小时的环境风以20KPA的风压强制压入冷却加热片进行强制对流冷却，同样利用热能向上释放的原则，当活化炉自然冷却到350℃时后采用强制对流冷却。

（二）设备增加通风孔

在电加热炉设备本体底部增开DN50孔洞，用于强制冷却风机的安装。设备顶部开孔完善冷却氮气的流化效果。

（三）技术改造使用效果

试验后效果理想，冷却时间由原来的28小时降低至9.5小时，基本满足工艺生产要求。

对比2017年10月15日期间活化后冷却的历史趋势与2018年10月的活化冷却趋势做比较，可以发现2018年经过活化冷却改进后的冷却时间减少明显。冷却效果达标。

（四）技术改造后的效益对比

以E-2003活化炉活化一批8-6-8-6的生产为例：

通过改造前后对比，改造前后每批次大约可以直接节省2670元，以每年活化约100批次计算约可以节约27万元左右。同时由于冷却时间的缩短，既提高了生产效率，也降低了生产排放量，同时减少仪表阀门等部件的工作时间。

四、存在的问题及风險

1.快速的冷却可能会造成产品质量的波动。

2.当活化炉停止后自然冷却至350℃时后采用空气冷却可能会造成炉丝氧化，减少炉丝的使用寿命，陶瓷螺钉因急冷而导致螺钉破损等故障。

3.空气冷却时大量的空气通过风机被灌入加热层，而空气中可能存在水份或可燃气体，存在安全隐患。

4.由于加装进风管，所有破坏了原有的保温结构，保温效果不如改造前，故当炉体在运行时对比原有的用电量可能有所增加。

五、结论

本文通过对电加热炉冷却方式的技术改造，提高冷却效果、减少冷却时间、减少排放，保护设备，提高生产效率与节省氮气，帮助企业实现节能减排、降本增效的目的。

【参考文献】

[1] 王洪超 催化剂制备中电加热炉的失效与治理 山东化工 2014年第43卷

[2] 杨金鼎 环形加热炉电气控制策略的优化 冶金能源

[3] 伦凤祥 加热炉汽化冷却系统技术改造 2001年冶金能源技术环保会议