氨合成塔催化剂的装填密度是否均匀和密度的大小是否符合生产单位的要求,是关系到系统正常运行的重要指标。笔者结合多年的工作经验,以下就合成氨催化剂的快速、安全、科学卸出和装填进行介绍。
催化剂的卸出
我公司对卡萨利、托普索、凯洛格塔等体积较大、没有卸料口的氨合成塔塔型,采用干卸法(不用水直接将干的还原化态催化剂卸出)和水密封卸法,因水密封卸法工作量比较大,我们多采用干卸法技术。
干卸法还原化态催化剂技术主要是采用我公司的专业催化剂真空抽吸技术在氮气环境下对还原态催化剂进行卸出。我公司自带全套设备,主要包括真空抽吸系统、氮气循环保护系统、供给人体呼吸的空气系统。生产单位需要配合以下工作:提供施工过程中焊各种支架所需的材料;提供不小于600 m3/h的氮气;氮气需从塔底向上反吹,以补充循环氮气的损失;将合成塔与外系统彻底隔离;定时分析塔内的氧气含量。
具体步骤如下:打开大盖,拆除合成塔内件,用棉白布保护好密封面及塔内外壁环隙,用球胆塞实冷激入口,用苫布将塔顶盖好,确保塔内氮气为正压,防止还原态催化剂遇空气中的氧气发生燃烧,应4 h分析1次氧含量,使其<0.5%。启动真空泵抽吸系统以后,将真空抽吸管插入催化剂床层,保持真空度在0.04 MPa,抽出的催化剂积存在1个4.5 m3的储存罐(高4 m)中,当催化剂积累到一定高度后停止抽吸;打开储存罐的卸料口直接将催化剂卸至5 t重的自卸车上,由于还原态催化剂遇空气会燃烧,应边卸边浇水,然后直接运到安全放置点。储存罐卸完后再恢复到原来状态进行抽吸,这样可将各层催化剂持续卸出。这种卸催化剂方法省时、省力,节约了催化剂钝化所需的时间和钝化所消耗的能源,也避免了催化剂筐和催化剂同时吊出可能造成催化剂筐损坏的情况发生。
催化剂的装填
氨合成塔催化剂的装填主要采用卡萨利自由落体装填技术和振荡器振荡模板振荡法(卡萨利自由落体装填技术主要用于敞口式塔型,人能够站在催化剂框上部进行操作;而振荡器振荡模板振荡法一般用于不能使用卡萨利自由落体装填技术的塔型)。以下主要介绍卡萨利自由落体装填技术。
卡萨利自由落体装填技术是利用催化剂高度落差,经过塑料软管,使用专用的催化剂装填喷头,使催化剂经喷头自由喷洒在塔内。塔顶固定1个放料斗,料斗下部接4根带钢丝的橡胶管,每根管的下端接1个锥型喷头(喷头中心为锥体,与锥形外壳形成环隙,通过调节中心锥体高度,就能调节环隙大小)。4个喷头同时向塔内4个方位喷洒催化剂颗粒,4个喷头固定在1个能旋转的圆环上,人站在催化剂框上部中心管处不断地旋转圆环,以保证喷洒尽量均匀。通过调节中心锥体与外边锥型壳的环隙,可以控制洒料量,每根橡胶管底部的阀门也可控制下料量,这两种方法都可以控制装填催化剂的堆密度,距离高时,由于落差大,下料速度快,所以堆密度稍偏大,加大下料量可以适当减小堆密度;距离小时,落差小,堆密度偏小,减小下料量可以适当增加堆密度。随着装填高度的增加,不断割短橡胶管的长度,以适应装填的需要。装填过程中,每装填一定高度就应测量一次堆密度,并做好记录,及时调整装填速度以保证装填密度满足用户要求。装填过程中,连续不断地用真空泵抽吸塔内粉尘,以降低塔内粉尘浓度。装填完毕,应用真空泵将所有需要清理的各个部位抽吸干净。此方法装填不需振动,就能达到需要的装填密度,有效地提高了催化剂装填速度和质量,避免了振荡装填过程中振动棒损坏催化剂筐的现象。
催化剂装填注意事项。
(1)必须在干燥的环境下装填,禁止在雨天装填;催化剂罐不宜过早打开。
(2)如果装填预还原催化剂,应安装并连接至少带1个热电偶的控制面板,以监测催化剂温度突然升高的情况,最好可以连接1个高温报警装置。
(3)装填完毕,彻底检查氨合成塔,确保每种保护材料都已塔中取出。