混合釜用喷射器活性碳加料管线优化措施

2021-05-21王秀蓉中海油石化工程有限公司山东济南250101

化工管理 2021年13期

王秀蓉(中海油石化工程有限公司，山东济南 250101)

1 概况

某酰氯扩建项目混合系统中混合釜用喷射器将催化剂、脂肪酸、回流物料及活性碳喷入混合釜，用混合釜搅拌器充分搅拌，充分混合进入下一工序。设计方案现场预留管线接口，进行人工活性碳运输进料。现场实际需求量较大，生产运行频繁。预计每个混合釜喷射器的活性碳进料量约为150 kg/批次，两个喷射器每天需进行两批进料，合计600 kg/d。现场无电梯运输设备，需人工背料进行运输。两台混合釜并联设计，混合釜进料时需要把循环管线阀门关闭，暂停循环，如图1 所示。若只关闭一台混合釜的回流管线，关闭回流管线的混合釜喷射器易形成负压，物料会从另一个正在运转的混合釜在压力的作用下进入到另一根并联的混合釜的管线中，发生串料，因两个混合釜内的物料品种不同，混合后会发生不同反应，使物料发生污染。业主方提出优化要求，优化后要求活性碳实现自动进料，同时进料过程中尽量避免人员误操作造成串料危险，并且解决活性碳进料过程中管线堵塞。

图1 混合釜及喷射器流程图

2 现场情况调研

2.1 现场发生情况

酰氯装置一共有5 层框架，混合釜位于6 m 第二层楼板处，喷射器置于混合釜上部，喷射器基础置于10 m 第三层楼板处，活性碳进料管口位于10 m 楼板上方10.3 m 左右位置。原设计方案中将活性碳进料管线阀门放置于喷射器活性碳进料管口附近，位于10 m 楼板上侧，活性碳需要由工人搬运至10 m 楼层后，手动进料。每批次进料150 kg。因生产需求较大，两台混合釜的喷射器每天需要两批进料，投料600 kg/d。因装置中未设置电梯，需要靠人力搬运活性碳进行运输，物料运输困难，造成了很大的人力负担。原设计方案中管线配置使用了90°弯头，经文献资料显示，90°1.5D 弯曲半径弯头因气体离子与受气体离子冲击的管道内壁之间易于磨损[1]，同时因弯曲半径过小，易于造成活性碳积聚堵塞。鉴于以上问题，业主要求对原设计方案进行优化，现场实现隔膜泵输送活性碳自动进料，并将两台混合釜管线进行并联设计，实现一台泵供给两台混合釜喷射器活性碳物料输送。

2.2 现场出现问题分析

经现场调研，原设计方案及配管方案易于出现的问题如下。

第一种情况：因现场生产需求较大，要求两台混合釜同时运行，现场运行过程中，一台混合釜进行脂肪酸、催化剂、活性碳等原料进料时，需将混合釜向喷射器的回流管线阀门关闭，使三种物料完成进料后，开启搅拌进行充分混合，此过程中，因活性碳进料管口到紧急切断阀压力为-0.07/0.01 MPa，呈微负压状态，催化剂管线压力为0.1 MPa，脂肪酸管线为0.25 MPa，此种情况下关闭循环回流管线，会因活性碳进料管线及混合釜压力较低，发生脂肪酸向活性碳管线或混合釜中进行串料，因两台混合釜管线呈并联状态，使原料发生污染，造成不必要的损失。

第二种情况：因活性碳进料管口在三层楼板处距离地面300 mm 左右位置，装置未设置电梯运输装置，需要人工进行桶料搬运，因生产对活性碳需求量较大，一天需求量大概600 kg，造成了时间成本和人力成本的增加。

第三种情况：现场发现，活性碳加料泵出口管线DN80 在现有管径下，发生输送到混合釜喷射器的活性碳较少；另外因流速较小，活性碳进入管道后容易发生堆积，发生了活性碳管道堵塞现象，需要经常进行管道清理。同时因管道配置为90°弯头，更大程度造成了活性碳积聚及含活性碳气体对弯头的磨损。根据国外经验，含尘气体管道在管道内径固定的情况下，弯曲半径越大磨损越小[2-3]。

第四种情况：现场人为误操作，未关闭或未完全关闭阀门，阀门磨损发生泄漏，这些情况无法避免。特别是因管道内是含尘气体物料，阀门磨损较为严重，发生泄漏的情况时有发生。混合釜在进料过程中需要将回流管线上的球阀关闭，同时进行氮气补充。进料过程中，现场曾经发生工人未完全关闭回流管线球阀的情况，或球阀磨损，无法完全关闭，即使关闭也会有泄漏的意外，造成进料过程中回流管线继续输送物料的情况。

3 优化措施及效果

经分析以上现场情况，对原有管线进行了优化改进。优化后的方案版流程图如图2 所示。

修改方案为：增加活性碳进料隔膜泵，用泵将活性碳通过两根分支管道向不同混合釜进行物料输送，活性碳输送管线增加紧急切断阀，由之前的一个球阀加一个紧急切断阀修改为两个紧急切断阀中间加一个球阀。紧急切断阀通常情况下属于常开状态，现场利用球阀进行手动开关。只有在球阀发生故障或工人误操作的情况下，在中控室控制紧急切断阀对活性碳物料输送进行控制。活性碳进料泵放置于地面一层，泵附近增加填料料斗，料斗底部利用管道与泵口相连，料斗设置踏步，工人利用踏步对料斗进行投料。解决了将活性碳桶料搬运到三层楼板的运输困难，节省人力成本及时间成本。现场安装照片如图3 所示。

将活性碳进料管线管径由DN80 改为DN50，增加流速，用更快的流速将活性碳迅速输送到喷射器，减少了活性碳在管道中的停留时间，尽可能减少活性碳粉尘聚集，增加活性碳粉末带入量。分支处增加紧急切断阀，用于喷射器活性碳进口处物料的切断，其作用在于解决在活性碳物料不输送时，即使设备管口与紧急切断阀之间管线出现微负压的情况下，物料串料后的管线尽量缩短因混合釜中物料粘稠、此段管线易于堵塞的问题隐患；即使发生串料、堵塞或球阀失效，易于拆卸检修清洗。

图2 优化后的方案版流程图

阀门采购时指定阀门为立式安装型式阀门，进入喷射器之前的管线立管配置。将管口前的管线底标高抬高到距离地面2 m左右，留出检修和操作空间，喷射器活性碳管道现场安装如图4所示。管线配置过程中，增加弯头的弯曲半径，现场增大为6 倍弯曲半径，约300 mm 弯曲半径弯头进行设计，既减轻了活性碳物料堵塞情况，又能有效避免含尘气体对弯头的磨损情况。