分子筛焙烧炉转筒材质为0Cr25Ni20奥氏体耐热不锈钢, 上限温度840 ℃。3个燃烧室, 从进料端开始分别对应预热段、焙烧段和冷却段, 每个燃烧室5个火嘴, 火嘴燃气总流量靠1个自动控制阀来控制, 每个火嘴燃气线还装有手动球阀, 可通过控制阀的开度调整每个火嘴燃烧情况。

每个燃烧室有2个热偶测量温度, 称为温控点或测温点。由于控制粗放, 全靠自控阀来控制各个燃烧室温度, 由于一个自控阀控制5个火嘴, 热偶安装点离火嘴远近不一, 常常出现燃烧室2个温度测量值相差较大情况, 如预热段第一个热偶测量温度830 ℃, 已接近工艺上限; 而第二个温测点却为750 ℃, 无法再升高, 因为升高后第一个热偶测量温度也随之升高到超工艺上限值。

实地考察温测热偶与火嘴的对应位置, 通过开大或关小对应热偶附近的天然气火嘴手阀来控制温度, 实现每一个热偶测温温度均在要求范围, 且温度误差控制在± 20 ℃。

在保证焙烧炉转筒内负压情况下, 控制吹扫气阀(转筒内粉尘和水汽排空线上)开度和风机频率试验, 验证吹扫气阀开度和风机频率对物料温度的影响。

分子筛超稳Y装置经过改造后, 新增闪蒸干燥系统, 分子筛改性时经过闪蒸干燥后送入焙烧炉进行高温焙烧。改造后发现在焙烧炉连续进料生产一段时间后, 在炉膛温度不变情况下, 分子筛物料温度持续下降, 原因主要是分子筛物料在焙烧炉转筒内壁吸附、板结, 随着进料时间增加, 料层越来越厚, 导致传热效果差, 物料温度偏低, 焙烧时分子筛物料温度有时降至约400 ℃, 满足不了固相超稳化反应所需温度。一般情况下, 为除去转筒黏料, 采取措施:焙烧炉进料一段时间后, 停止进料, 降温至(500~550) ℃, 靠热胀冷缩, 除去炉筒黏料, 造成装置不能连续平稳生产, 产量和质量均受到影响。提出“ 增加进焙烧炉分子筛湿含量” , 使“ 粉料” 变为“ 块料” 进焙烧炉, 在进炉前的进料绞龙内补加过滤水, 增加分子筛湿含量, 验证分子筛湿含量对转筒黏料的影响。

通过自控阀控制和火嘴手阀微调准确控制温度。选取措施未实施前装置生产时自动化控制炉膛6个测温点平均温度统计数据, 与措施实施后DCS炉膛6个测温点平均温度统计数据进行对比, 结果如图 1所示。

图1

Figure 1

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	图1 措施前和措施后炉膛温度Figure 1 The furnace temperature before and after the measures

由图1可以看出, 措施实施后炉温控制平稳, 误差控制在± 20 ℃。

在装置正常生产时, 通过固定风机频率和控制吹扫气线蝶阀开度来控制转筒内微负压, 考察转筒负压对物料温度的影响。在其他工艺条件不变情况下, 考察吹扫气阀开度对分子筛物料温度的影响, 结果如图2所示。

图2

Figure 2

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	图2 吹扫气阀开度对分子筛物料温度的影响Figure 2 Effect of blowing valve opening on temperature of molecular material

由图2可以看出, 吹扫气阀开度对物料温度有直接影响, 吹扫气阀开度越小, 物料温度越低, 理论上吹扫气阀开度越小越好。但当吹扫气阀开度5%时, 转筒呈正压, 随着转筒进料量增加, 正压越明显, 炉头和炉尾密封处粉尘严重; 吹扫气阀开度30%~40%时, 为微负压, 无粉尘现象; 吹扫气阀开度低于25%时, 炉头和炉尾密封处微冒粉尘。所以, 实际生产中, 根据焙烧炉转筒内负压情况调整吹扫气阀开度25%~40%为宜。

在进炉前的物料输送绞龙内补加过滤水, 增加焙烧炉分子筛湿含量, 以生产数据为依据, 布袋下料口粉料湿含量平均23%, 补加水后, 布袋下料口粉料湿含量增加到平均37%。考察分子筛湿含量对分子筛物料温度的影响, 结果如图 3所示。

图3

Figure 3

	Figure Option ViewDownloadNew Window
	图3 分子筛湿含量对分子筛物料温度的影响Figure 3 The influence of moisture content of molecular sieve on the temperature of molecular sieve material

由图3可以看出, 湿含量增加, 物料温度提高(110~140)℃, 物料温度稳定在600 ℃以上, 达到固相超稳化温度要求。原因主要是布袋下料口物料与水混合后, 在物料输送绞龙输送过程中发生团聚、结块, 由“ 粉料” 变为“ 块料” , 后进入焙烧炉, 进焙烧炉的“ 块料” , 不会吸附在转筒壁上, 还对已经吸附在转筒壁上的粉料起清理作用, 而且湿含量增加后, 焙烧炉饱和蒸汽不再通入。

9月份在超稳Y装置日产量不降低情况下, 炉筒黏料明显改善, 物料温度提高, 且持续稳定, 未发生持续下降情况。

以焙烧强度未改善的统计数据与9月份焙烧强度改善的数据进行对比, 结果如表 1~3。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 焙烧强度改善前后对焙烧后晶胞常数的影响 Table 1 The effect of the roasting strength on the cell constant before and after the improvement 分项 名称 HRSY-1晶胞常数 (5~7月)/10-10m HRSY-1晶胞常数 (9月)/10-10m 一次焙烧后 二次焙烧后 一次焙烧后 二次焙烧后 合格率 A% B% A+3.7% B+39.44%

表1 焙烧强度改善前后对焙烧后晶胞常数的影响 Table 1 The effect of the roasting strength on the cell constant before and after the improvement

由表1可以看出, 焙烧强度改善后, 一次焙烧后晶胞合格率提高3.7%, 二次焙烧后合格率提高39.44%。

由表 2可以看出, 焙烧强度改善后, 二次焙烧后分子筛崩塌平均温度提高1.4 ℃, 比表面平均值提高32.3 m²· g^-1, 氧化钠质量分数平均降低0.34%。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 焙烧强度改善前后对二次焙烧后分子筛质量的影响 Table 2 The effect of the strength of molecular sieve on the quality of molecular sieve after secondary roasting 分项名称 崩塌 温度/℃ 比表面积/ m2· g-1 ω (氧化钠)/ % 焙烧强度改善前平均值 A B C 焙烧强度改善后平均值 A+1.4 B+32.3 C-0.34

表2 焙烧强度改善前后对二次焙烧后分子筛质量的影响 Table 2 The effect of the strength of molecular sieve on the quality of molecular sieve after secondary roasting

由表3可见, 焙烧强度改善后, 二次焙烧后分子筛比表面积、氧化钠合格率分别提高25%和23.6%, 且一次焙烧强度改善后, 在二次交换后, 过滤时物料触变性改善, 物料易过滤, 堵塔现象大幅减少。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 焙烧强度改善前后对二次焙烧后分子筛质量合格率的影响 Table 3 The influence of the strength of molecular sieve on the quality of molecular sieve after secondary roasting 分项名称 崩塌温度/ ℃ 比表面积/ m2· g-1 ω (氧化钠)/ % 焙烧强度改善前合格率 100% 75.00% 76.40% 焙烧强度改善后合格率 100% 100% 100% 差值 0 25.00% 23.60%

表3 焙烧强度改善前后对二次焙烧后分子筛质量合格率的影响 Table 3 The influence of the strength of molecular sieve on the quality of molecular sieve after secondary roasting