自动配料技术及其在催化剂生产中的应用

2015-10-21赵悦张建国张潮任广行陈世安贺新

当代化工 2015年6期

赵悦张建国张潮任广行陈世安贺新

摘要：介绍了工业生产中自动配料技术的应用，详述了抚顺石化公司3 000 t/a通用催化剂生产线，对其工艺、关键设备和优点进行了分析。经过生产实践检验发现，该套自动配料系统配料均匀准确，精度高，性能稳定、运行可靠，保障了催化剂生产取得良好的经济技术指标。

关键词：自动配料;催化剂生产

中图分类号：TQ 426 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2015）06-1318-03

Automatic Batching Technology and Its Application in Catalyst Production

ZHAO Yue1，ZHANG Jian-guo2，ZHANG Chao3，REN Guang-hang1，CHEN Shi-an1，HE Xin1

（1. Research Institute of PetroChina Fushun Petrochemical Company， Liaoning Fushun 113004， China;

2. PetroChina Fushun Petrochemical Company No.2 refinery， Liaoning Fushun 113004， China;

3. PetroChina Fushun Petrochemical Company Catalyst Plant， Liaoning Fushun 113001， China）

Abstract： Application of automatic batching technology in industrial production was reviewed. The 3 kt/a general catalyst production line of Fushun Petrochemical Company was introduced. Its process， key equipments and advantages of this production line were analyzed. The production practice shows that the automatic batching system has stable performance. This system can mix material uniformly and precisely. This stable performance can guarantee that the produced catalyst has good technical and economic indexes.

Key words： Automatic batching; Catalyst production

配料一般是指將原材料按一定比例均匀混合，用以形成一种新的材料。料批的准确性和混料的均匀性对产品的质量、单耗等指标有较大影响，因此配料是生产的重要组成部分[1，2]。在生产过程中，各种原料要严格按照比例进行均匀混合，就要靠配料机械来完成。传统方法是人工称重，然后将原材料放入配料机中搅拌。由于很多原始材料为颗粒或粉状，人工配料时，粉尘等杂物容易被人体吸入，容易导致职业病的出现，增大了生产风险和劳动力成本。同时原料品种多样，数量较大，因此人工配料较难实现现场管理，很容易出现配料错误，不但难以保证质量，也增加了管理成本。现代企业尤其是一些精细化工企业要想实现连续化生产、获得稳定的产品质量，就必须对物料的配制工序做到最优[3]。

1 自动配料系统概述

自动配料系统是对粉粒或液体物料进行单秤称重并按所选配方混合这一工业过程进行实时监控管理的自动化系统[4]。自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各配料输送装置严格地协调控制，对温度、重量、泵、阀门等进行及时精确地监测和调节[5]。目前，自动配料称重控制系统已广泛应用于玻璃配料、陶瓷配料、制药厂配料、食品配料、粮食称重、化工配料、配煤控制、混凝土搅拌控制等领域[6]。它是集自动控制技术、计算机管理技术、传感器技术、计量技术于一体的机电一体化系统;具有配料速度快、控制精度高、重量值数字显示、配方可修改管理、过程画面动态显示等优点。自动化配料有几种不同模式，包括静态计量、电子皮带秤计量、核子秤计量等，不同模式适用于不同的应用现场。

2 催化剂生产自动配料系统

催化剂制备过程中的自动配料部分主要是载体成型前的配料过程和浸渍液配置过程。如何保证自动配料系统的配料过程准确、快速、混料均匀、原料输送顺畅是自动配料系统的关键。下面对配料过程进行分析：

载体成型前的配料过程包括液体配料和粉体配料两个部分。液体配料主要是指酸液和净水的输送和计量，其中酸液的用量很小，而净水的用量较大;粉体配料主要指氧化铝、分子筛、田菁粉等分料的输送和计量，其中田菁粉用量很小，氧化铝和分子筛用量较大。液体配料部分包括浓酸液输送和计量、浓酸液稀释、稀酸液输送和计量、净水输送和计量;粉体配料部分包括粉体的输送和计量、粉体干混、粉体湿混。浸渍液的配制过程包括金属盐和净水的输送、计量、混合。由于催化剂配料过程是间歇式操作，为了保证配料称重的准确性，可采用配料准确度最高的静态配料模式。

3 抚顺石化公司3 000 t/a通用催化剂生产线自动配料技术

2004年抚顺石化公司引进国外技术建成3 000 t/a年通用催化剂生产线，实现了全部自动化生产，经过10年多的生产实际检验，该生产线不但完全能够满足生产工艺要求，而且操作过程自动化程度高、污染小。

3.1 自动配料工艺介绍

抚顺石化公司3 000 t/a通用催化剂生产线的配料、混捏工序采用全自动方案，自动配料工艺如图1。

图1 自动配料系统示意图

Fig.1 Schematic diagram of automatic batching system

V-01酸液配置罐; V-02料仓; V-03料仓; V-04液体添加剂罐; V-05固体添加剂料仓; M-01混捏机

催化剂的所有物料都在混捏机（M-01）中混合。混捏机安装在称重秤上，称重秤用来称量从V-02和V-03中来的加入混捏机中的物料的重量，物料输送采用双螺旋给料机给料。液体、固体添加剂和酸的给料系统都有各自的称重秤，根据重量的减少向混捏机中加料。水的加入是通过流量控制器实现的。

3.2 自动配料系统关键设备

自动配料系统中主要的设备包括：料仓（不带称重）、固体添加劑料仓（带称重）、螺旋输送机、酸液配置罐及液体添加剂罐（带称重）、混合机（带称重）。

3.2.1 料仓

在自动配料系统中料仓有两种：一种是储料仓（如图1，V-02/03），另一种是称重仓（如图1，V-05）。两者的主要区别在于称重仓具有称重传感器，容积小于储料仓，储料仓没有称重传感器。

（1）料仓的基本结构型式

料仓的结构型式有多种，为常见的有圆筒形和方形两种（图2）。其中以圆筒形料仓（如图1，V-05）最为常见，也有方形料仓（如图1，V-02/03）。

图2 料仓的基本结构型式

Fig.2 Basic structure of bin

（2）料斗半顶角

料仓下料不畅，关键是倾斜角小于物料安息角所致。确定一个合适的料斗半顶角θ（见图3），目的是为了解决物料输送顺畅的问题。

图 3 料斗半顶角θ

Fig.3 Half-apex angle θ of the hopper

储料仓使用过程中不会发生物料残留，从图4可以看出，其料仓为方形，倾斜角较大，可以保证物料下料顺畅。

图4 料仓

Fig. 4 Bin

3.2.2 螺旋输送机

螺旋输送机的工作原理是：由带有螺旋叶片的转动轴在一封闭的料槽内旋转，使装入料槽的物料由于本身重力及其对料槽的摩擦力的作用，不和螺旋一起旋转，在螺旋叶片的推动下，沿料槽向前运移，其工作情况类似于不能旋转的螺母沿螺杆作运动一样。实际上在输送过程中物料的颗料运动由于受旋转螺旋的影响，并非是单纯的直线运动，而是一个空间运动（图5）。

图5 螺旋给料机结构示意图

Fig. 5 Schematic diagram of screw feeder structure

粉料输送采用双螺旋输送机，可以保证物料输送快速。

3.2.3 混合机

梨刀混合机由传动机构、卧式筒体、犁刀、飞刀四部分组成。物料在犁刀作用下沿筒壁作对流运动，当物料流经飞刀时被高速旋转的飞刀抛洒，从而在较短时间内达到均匀混合（图6）。

图6 犁刀式混合机

Fig. 6 Coulter type mixer

3.3 自动配料系统优点

3.3.1 粉料输送顺畅、快速

粉料储存采用储存料仓及称重料仓，料仓结构设计合理，粉料不会在料仓壁结拱造成堵塞。采用双螺旋输送机输送物料，可以快速输送物料，保证高效率的完成物料输送。

3.3.2 计量准确

物料计量形式采用称量准确度最高的静态计量方式（±0.1%），同时对大量物料与少量物料分别设置计量设备，与只用一种称量设备相比，可减小系统误差，保证称量的准确性。