催化剂快速卸除装置的设计及应用

郭 振

(阜阳安固锅炉压力容器制造有限公司 安徽阜阳 236055)

当催化剂活性下降至无法满足生产要求时，必须进行更换，而催化剂的更换需要投入大量的人力、物力和财力，尤为关键的是催化剂须在惰性气体的保护下卸出，作业人员佩戴防护用具进入容器内扒卸催化剂的安全风险非常大。为了便于催化剂的卸除，研制出催化剂快速卸除装置，以达到催化剂更换卸出时的快捷、安全的目的。

1 催化剂快速卸除装置概况

如图1所示：设置1台分离器，催化剂及粉尘经进料管被吸入分离器内；在喇叭口上方铺设丝网除沫器和丝网，用于有效分离粉尘和催化剂；分离器上部设置一测压点，用于控制分离器内的真空度。开启罗茨风机抽取分离器内气体，在分离器内形成-20 kPa的负压(真空度可根据催化剂密度的不同进行调节)，催化剂及粉尘就源源不断进入分离器内。当催化剂由管道进入分离器内时，空速瞬间下降，催化剂在重力作用下自动下落至分离器下部，然后进入锥体漏斗及催化剂的存放空间内，最后由运输小车转运运出，粉尘则经丝网除沫器过滤后随气体被带出。视窗处设有玻璃观察孔，用于观察催化剂高度，根据高度间断卸出催化剂。为防止真空度过大，可通过风机的近路阀门进行调节或在风机进口处设置1只破真空阀。另外，当催化剂从反应设备内卸出时，为防止余热造成催化剂温度升高，在分离器出口管副线处与风机出口管连接处设置1台水冷却器进行热量交换，以降低催化剂温度，确保风机安全稳定运行。

分离器规格为Ф 2 400 mm×4 900 mm，耐压等级1.0 MPa。分离器顶部封头内包括丝网除沫器，顶部设有进口管(DN 150 mm)、排气出口管(DN 250 mm)、压力表。分离器底部设有锥体漏斗，采用斜45°结构，锥体漏斗外圆中间均布4根DN 40 mm的充氮管线。分离器的侧面设有人孔(DN 500 mm)和视窗(DN 100 mm)。在丝网除沫器中间位置设置催化剂进口管和喇叭口，喇叭口与丝网除沫器相距500 mm，为等边三角形结构，与进口管采用法兰连接，便于清堵。在人孔位置设置爬梯、平台，便于操作人员在分离器顶部进行接管连接、压力表观测、丝网检查。锥体漏斗下部设有下料口，下料口阀门规格为DN 200 mm，距离地面1 200 mm。进行催化剂卸除操作时，采用运输小车将卸出的催化剂及时转运。

图1 催化剂快速卸除装置

丝网除沫器的上部为丝网，丝网上部为压栅。在催化剂卸除过程中若出现丝网堵塞，操作人员可通过视窗进行观察，并可通过人孔进入分离器内部对丝网进行疏通或更换。

2 技术创新点

(1) 该装置由喇叭口、锥体漏斗等多个部件制作成斜45°锥形结构，便于卸出的催化剂在重力的作用下自动下落至分离器下部。

(2) 该装置设置了充氮管线、视窗观察孔、近路阀门、破真空阀、水冷却器等设备和部件，可有效防止催化剂的氧化升温等不安全因素，为催化剂的安全卸除提供可靠保障。

(3) 采用该装置卸除催化剂具有安全、快捷、稳定的特点。

(4) 该装置多处采用法兰和螺纹连接，便于压栅、丝网、喇叭口、卸料孔等的拆装检查。

(5) 可根据被卸除的催化剂及反应容器具体形式，制作成不同规格的催化剂快速卸除装置与之配套。

3 效益分析

在合成氨生产过程中，涉及各种精脱硫剂、变换催化剂以及甲醇合成和氨合成催化剂，按年更换催化剂100 m3、催化剂卸除费用2 000元/m3计，年可产生经济效益20万元。

该装置可大幅提高检修进度，减少工作量并减轻劳动强度，提高了生产效率，尤为重要的是解决了人工卸除催化剂时的安全问题。

4 使用中的注意事项

(1) 采用该装置进行催化剂卸除时，应在分离器内通入惰性气体对催化剂进行保护。

(2) 在催化剂卸除过程中应防止人员灼伤，同时应避免扬尘过大。

(3) 卸出的催化剂须妥善存放，避免出现着火现象。