微球成胶反应釜衬胶脱落问题简析及其修补处理

杨 杰 王晓蓉 杨晓虎

(1.兰州石化公司催化剂厂；2.兰州石化公司矿区物业服务公司)

微球成胶反应釜衬胶脱落问题简析及其修补处理

杨 杰*1王晓蓉2杨晓虎1

(1.兰州石化公司催化剂厂；2.兰州石化公司矿区物业服务公司)

针对兰州石化公司催化剂厂年产2.5 万吨微球装置运行过程中存在的6台成胶反应釜衬胶脱落的问题进行分析，提出了相关的改进措施。通过对所更换设备结构的改进、衬胶工艺的完善和修补处理，满足成胶反应釜工业化长周期运行的需要。

成胶反应釜 衬胶工艺 设备结构 改进

兰州石化公司催化剂厂年产2.5万吨微球装置由长岭炼化岳阳工程设计有限公司设计、中石油第二建设公司总承包施工，于2014年建成投产。产品主要为以超稳Y分子筛为活性组分的催化裂化催化剂。主要工序包括：原料储配，成胶，喷雾、焙烧干燥，过滤、洗涤，气流干燥和包装，细粉回收以及尾气治理等。成胶工序是催化剂生产的首道工序，成胶反应釜是催化剂生产装置中非常关键的设备。反应釜的正常使用周期和搅拌效果将直接影响催化剂的产量、质量和收率。微球装置共有6台成胶反应釜，自开工投用以来，因衬胶胶皮脱落导致装置被迫停工或降量生产，不但影响了装置的运行平稳率，还增大了成本消耗和工人的劳动强度。2014年12月至2015年1月检修期间，车间针对以往成胶反应釜出现脱胶、搅拌桨叶脱落的问题，与施工、检维修单位多方分析讨论并最终确定检修修补方案，以期解决成胶反应釜不能长周期运行的问题。

1 工艺简介

微球成胶反应工艺是将固体原材料(高岭土、拟薄水铝石)用电子称过磅计量重量，流体原材料(分子筛、铝溶胶、多孔粘结剂、细粉、盐酸、稀土)用计量罐计量重量，然后按照特定的投料顺序和投料速度投入成胶反应釜内进行搅拌酸化。成胶反应釜搅拌系统采用三层复合开启涡轮搅拌器，搅拌转速120r/min，功率75kW，材料为碳钢衬胶，容量(处理量)为19.8m3。

2 反应釜衬胶脱落原因分析

成胶反应釜为φ2500mm×3600mm立式平顶椭圆底结构，处理量19.8m3,重量7t，主体材料为Q235B衬胶(衬胶6mm)，使用介质为催化剂胶体，常温常压操作，设计温度120℃，操作温度100℃。装置于2014年6月投用，6台成胶反应釜在使用1～2个月后内部衬胶均出现了不同程度的开胶现象，缺陷部位主要出现在折流板及其附近和底部位置。

设备运行过程中的强烈搅拌是出现开胶现象的重要原因，设备的操作温度低于设计温度，内部介质中固体含量很高，液态部分为胶体状态。运行过程中转速较高致使胶浆对罐壁及其内件产生极大的冲击力和很强的磨损作用，高速搅动的黏流体对胶层也会产生较大的拉力。如果衬胶接缝处理不好，这些作用力会将接缝逐渐撕开。

设备内部构件的不合理设计制造会增大缺陷发生的可能性。搅拌器上的螺栓松动导致桨叶掉落，容易刮擦衬胶导致破损。通过对开胶部位的观察分析，折流板横板部位贴衬工艺不合理，一些接缝未避开流体冲击，个别衬胶后修补的部位和接管处的翻边削边角度太大，在流体冲击下极易剥落。

另外，据了解施工时间正值当地最冷的时候，虽然施工时在厂房内采取了加设暖棚及蒸汽暖气等升温措施，施工中也进行了即时监测，但仍存在局部温度可能低于规范要求的情况。这一因素的根本影响在于胶板和金属基材表面刷胶后，虽然经过一段时间的晾胶，达到材料技术规格书所要求的时限和表观干燥程度，但实际上包含在胶浆层内的溶剂在低温下并未挥发到位，低温下的表观干燥程度给施工人员造成了错觉，误以为已达到施工粘接要求，而有可能胶浆层在反应后达不到应有的粘接强度。最终导致部分贴衬区域粘接强度低而脱落。

3 衬胶材料及结构工艺改进

3.1折流板形式的改进

为强化搅拌效果而设计的竖板式折流挡板造成衬胶过程中搭接边过多、死角部位无法贴实以及转角部位胶板回弹应力较大等问题。根据衬胶设备结构设计要求及前期使用效果，对折流板结构进行了变更，采用如图1所示的结构。新设计的折流板在刷衬胶时搭接缝数量明显较少，也使浆料对壁面的冲击降低了很多。新设备自2015年1月安装使用后至今，在此部位发生脱胶问题的概率已非常低，变更改进比较成功。

图1 变更后的折流板样式

3.2衬胶及硫化工艺选择

查阅原设计文件中注明成胶釜等主要设备的使用温度为40℃，但设备在操作过程中由于存在波动因素，有时胶体内部温度可达80～90℃。因此反应釜设备施工单位选择了软质橡胶板进行衬里，橡胶层与金属面及胶板自身之间的粘接强度必须非常高，同时要求胶板能够长期耐温90℃以上。

采用自硫化软质橡胶板的优势在于，设备在衬里施工完毕后需要经过常温自硫化(周期较长，2～3个月)或加温硫化，衬里施工所涂刷的胶浆与胶板本体一同硫化，两者的结合是分子级的，胶板接缝致密程度高，可以有效避免在强烈料浆冲击条件下橡胶起层。另外，自硫化软质橡胶板在局部损坏后便于修复，为以后设备的检维修创造了较好条件。但缺点是胶板整体耐磨性劣于氯化丁基橡胶板。考虑到操作温度波动，新制作置换的设备采用耐温性较好的溴化丁基橡胶作为基料的QH-90自然硫化丁基胶衬里。该种胶板耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨蚀性能优，气透性小，与钢体粘合强度高，易施工，接头、法兰翻边、进出料管、拐角、加强筋以及支撑梁等复杂部位能贴实粘牢，防腐安全可靠。

3.3成胶反应釜的衬胶层修复

凡粘接强度有问题的筋板衬胶部位均予以剔除，直至底涂层，底涂层拉毛。粘接强度合格的衬胶部位用磨光机打薄、拉毛。所有筋板部位采用2mm厚的胶板进行贴衬。因胶板较薄，可以克服因自身弹性产生的应力，对转角部位的包覆效果更好，避免转角部位空鼓、未贴实。所有的接缝部位应集中于折流板以及折流板与设备本体的角焊缝部位，因此部位在设备运行过程中属于滞流区，介质的冲击力度最低。

严格称量并按配方精心配制胶浆。整个刷胶、晾胶和贴衬的环境温度应控制在15～25℃，基材的温度高于露点温度5℃以上，确保溶剂的挥发合格。在施工过程中同步做粘贴试样，如试样粘接强度不合格，则将修复部分的胶层清除掉重新衬胶。

4 结束语

微球成胶反应釜出现衬胶脱落问题是由设备构造不尽合理以及衬胶制作质量差造成的，通过对所更换的成胶反应釜结构改进、衬胶工艺的完善和衬胶的修补处理，可以满足成胶反应釜长周期运行的需要。在后期的使用过程中可定期对成胶反应釜衬胶情况进行清罐检查(如20天一次)，内容涉及搅拌桨叶螺栓紧固等状况，以避免因其松动导致桨叶脱落造成衬胶出现问题，同时在资金允许的条件下，反应釜可适当考虑使用其他材料衬里，比如衬钛钢或一次性做成不锈钢罐，以达到长期使用效果。

*杨 杰，男，1989年1月生，助理工程师。甘肃省兰州市，730060。

TQ052.5

B

0254-6094(2016)05-0701-02

2016-05-13)