浅论化工物料上料及加注方式

2021-04-09仝鹏翔李连朋周煜华

江西化工 2021年6期

关键词：气力输送储罐输送机

仝鹏翔，李连朋，周煜华，蔡浩

(江西晨光新材料股份有限公司，江西九江 332500)

化工生产是运用化学方法，改变物质结构组成、合成新产品的过程。化工生产过程中离不开化工物料的运输和加注，依据化工物料特点和生产条件要求，如何安全、高效地选择合适的输送及加注方式，特展开本次讨论。

1.化工物料特点

常见的化工物料通常具有毒性、易燃、腐蚀性、压力高、污染性高等特点，所以在运输和加注原料时，需要避免原料及原料伴随的气体、粉体接触到人体，或者进入人体呼吸系统。在输送有毒、易燃、易爆的物料时，应在封闭或氮气保护的情况下进行输送和加注操作。

2.物料加注方式

化工原料具有价值昂贵、污染性高的特点，所以加注原料时应该计量准确。原料过量可能会影响反应平衡系数、发生聚集而沉降，从而降低了原料的总比表面积，延长催化剂与反应物质的有效接触时间，导致反应效率下降，同时造成原料的浪费且增加后续处理成本。原料投入量不足会延长反应时间，降低反应效率，影响反应平衡系数。所以原料的加注量要求准确，原料的加入量和反应形式是选择加入方式的重要依据。

2.1 液体原料

对于存储在罐区的液体原料，通过罐区的泵给物料增加动能的方式，将物料输送至生产区域的暂存罐，然后通过生产区域内的泵，通过增加动能并以稳定的流量(流量计与调节阀并用)的形式进入反应器内，这是化工生产中最常见的原料加入方式。

2.2 分子筛催化剂

重油催化裂化装置使用的分子筛催化剂，具有一次性加入量大、反应器温度高、催化剂容易跑损、易中毒、反应器为流化床等特点，目前使用的是气力输送方式进行催化剂的添加，并且在反应器内安装旋风分离器以减少催化剂的跑损。这种催化剂的加入量是通过反应器段催化剂的物位和催化剂储罐的物位，来判断催化剂的加入量是否满足要求。

2.3 金属催化剂

液化气异构化装置使用的金属催化剂，具有用量大、反应温度高、压力高、反应器为固定床等特点，目前使用的是停工、降温、置换、系统隔离后，打开反应器人工投放的方式进行催化剂的投放。通过投料前对催化剂进行称量，根据反应目标产物收率判断是否需要更换催化剂。

2.4 少量液体或粉体物料

对于精细化工项目中使用的少量液体或粉体物料，可以先将物料输送至高位罐或高位槽，根据生产条件要求将物料以自流或增加动力的方式输送至反应器，在反应器内根据反应的特点进行加热或降温，控制反应压力和反应时间。这种形式的物料是以定量的形式进行加注(称量、液位计量、称重模块计量等形式)，即每次投放定量的物料。

3.液态物料上料方式

3.1 负压抽取上料方式

对于盛装在储槽内的无毒、不易燃、不易挥发的液态物料，在采用负压抽取上料时，抽取过程中需保证被抽液体储槽有足够的气体进入，以免储槽由于供气不足而变形。

对于易燃、易爆的液态物料在抽取时，系统操作应在密闭环境下进行，被抽取物料的储罐需有足够的惰性气体补充，以防止设备抽瘪而引起安全事故。输送物料的管线应采用金属管线，不能使用非金属管线，非金属管线的吸管会带很高的电荷，在吸管引致管口时，会产生放电，而引燃、引爆桶内的液体蒸汽。

物料的抽取最高高度主要取决于真空泵真空度、液体密度，一般高位罐安装高度不能超过8 m。负压抽取方式简单、灵活，尤其适用于储存在吨桶、塑料桶、移动式储罐内的液体物料，不适宜于易挥发物料、不适宜于连续性生产的物料。

3.2 动力输送上料方式

动力输送是最常见的上料方式，根据不同液体物料的性质、盛装方式，可以利用桶泵、离心泵、隔膜泵、压缩机等形式将液体化工物料输送至物料储槽。依据液位物料储槽的高度和物料性质，选择不同形式、材质、和参数的动力设备。对于中毒及以上介质，应选择磁力泵、屏蔽泵等无泄漏动力设备。如果物料具有易燃、易爆的特点时，严禁选用塑料泵体材料，塑料泵体材料易产生静电，有引发爆炸的危险。

3.3 气压形式输送上料

如果物料具有饱和蒸气压高的特点时，物料运输储罐和暂存储罐都应该是密闭存放，以减少物料的挥发损失。这种易挥发、饱和蒸气压高的物料存储设备一般要求是可承受一定压力的容器。用惰性气体对运输储罐进行加压，将液体物料输送至储罐。加压前，需确认储罐安全附件是否完好，避免因超压、超液位而引起的安全事故。惰性气体需要具备足够的压力才能满足对扬程的需要，只适用于间歇性流体的输送。

不管采用哪种形式的输送方式，对于易燃、易爆的物料，在输送时，必须做好静电传输措施，进料管道插到设备底部或者采取在设备底部进料的方式，管道连接做好静电跨接工作，设备接地完好可靠，避免爆炸性混合气体的产生。

4.固态物料上料方式

4.1 管链输送

管链输送具有清洁、封闭、稳定、运输距离高等优点，分别由水平输送管链、垂直输送管链、投包机、振动筛、除尘器等部件组成。全程可采用氮气密封保护。根据物料性质要求，选用对物料性质没有影响的刮板、链条、输送管道等部件。依据投用量，选择合适转速比的减速机可实现对投用量的精准控制。管链输送要求管道、管道与法兰焊接处、法兰与法兰衔接处内壁平滑无错位，有效地减少输送的摩擦力和物料磨损。

4.2 气力输送

气力输送有正压式输送和负压式输送两种。气力输送是利用气流的能量，在密闭管道内沿气流方向输送颗粒状物料，是流态化技术的一种具体应用。气力输送的主要特点是输送量大，输送距离长，输送速度较高；能在一处装料，然后在多处卸料。气力输送可作水平方向、垂直方向或倾斜方向的输送，在输送过程中还可同时进行物料的加热、冷却、干燥和气流分级等物理操作或某些化学操作。稀相气力输送具有压力低、气速快的特点，运输过程中物料处于悬浮状态；密相气力输送具有压力高、速度慢，物料几乎没有磨损的特点。几乎所有粉末和树脂都可以利用稀相输送，摩擦力大的更倾向于使用密相输送，因为磨损小，气力输送有可长距离输送、密封输送、物料不受潮、无污染，但需要消耗大量气体(依据物料性质选择空气或惰性气体)等特点。

4.3 皮带输送机上料

皮带输送机具有输送量大、结构简单、维修方便、部件标准化等特点，可用来输送松散物料，要求被输送物料温度≤60 ℃。可以实现水平、倾斜、垂直、转角等多方位的输送。根据不同的物料性质可选择橡胶、PVC、PU等不同材质的皮带，还可满足耐油、耐酸碱、防静电、食品级等特殊要求物料的输送。皮带输送机与物料没有相对运动，避免了对物料的损害；噪声低，适用于安静的工作环境；结构简单、能耗低、使用成本低。最常见输送物料有煤、水泥、尿素等产品。

4.4 螺旋输送机上料

螺旋输送机可以实现水平、倾斜、垂直等多角度的输送，并且可密闭输送，缺点是机件磨损较严重、输送量较低、消耗功率大以及物料在运输过程易被破碎。螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，不宜输送易变质的、粘性大的、块度大的及易结块的物料。螺旋输送机在输送物料的同时可完成混合、搅拌、冷却等作业。根据物料的特点选用有轴螺旋输送机和无轴螺旋输送机。无轴螺旋输送机更适合于有粘性、易缠绕的物料；有轴螺旋输送机更适合于粉料和小颗粒物料。