趙悅 張建國 張潮 任廣行 陳世安 賀新

摘 要：介紹了工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)配料技術(shù)的應(yīng)用，詳述了撫順石化公司3 000 t/a通用催化劑生產(chǎn)線，對其工藝、關(guān)鍵設(shè)備和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該套自動(dòng)配料系統(tǒng)配料均勻準(zhǔn)確，精度高，性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠，保障了催化劑生產(chǎn)取得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

關(guān) 鍵 詞：自動(dòng)配料;催化劑生產(chǎn)

中圖分類號(hào)：TQ 426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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勻混合，用以形成一種新的材料。料批的準(zhǔn)確性和混料的均勻性對產(chǎn)品的質(zhì)量、單耗等指標(biāo)有較大影響，因此配料是生產(chǎn)的重要組成部分[1，2]。在生產(chǎn)過程中，各種原料要嚴(yán)格按照比例進(jìn)行均勻混合，就要靠配料機(jī)械來完成。傳統(tǒng)方法是人工稱重，然后將原材料放入配料機(jī)中攪拌。由于很多原始材料為顆?；蚍蹱睿斯づ淞蠒r(shí)，粉塵等雜物容易被人體吸入，容易導(dǎo)致職業(yè)病的出現(xiàn)，增大了生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和勞動(dòng)力成本。同時(shí)原料品種多樣，數(shù)量較大，因此人工配料較難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場管理，很容易出現(xiàn)配料錯(cuò)誤，不但難以保證質(zhì)量，也增加了管理成本。現(xiàn)代企業(yè)尤其是一些精細(xì)化工企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)、獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，就必須對物料的配制工序做到最優(yōu)[3]。

1 自動(dòng)配料系統(tǒng)概述

自動(dòng)配料系統(tǒng)是對粉?；蛞后w物料進(jìn)行單秤稱重并按所選配方混合這一工業(yè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的自動(dòng)化系統(tǒng)[4]。自動(dòng)配料控制過程是一個(gè)多輸入、多輸出系統(tǒng)，各配料輸送裝置嚴(yán)格地協(xié)調(diào)控制，對溫度、重量、泵、閥門等進(jìn)行及時(shí)精確地監(jiān)測和調(diào)節(jié)[5]。目前，自動(dòng)配料稱重控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于玻璃配料、陶瓷配料、制藥廠配料、食品配料、糧食稱重、化工配料、配煤控制、混凝土攪拌控制等領(lǐng)域[6]。它是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)量技術(shù)于一體的機(jī)電一體化系統(tǒng);具有配料速度快、控制精度高、重量值數(shù)字顯示、配方可修改管理、過程畫面動(dòng)態(tài)顯示等優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)化配料有幾種不同模式，包括靜態(tài)計(jì)量、電子皮帶秤計(jì)量、核子秤計(jì)量等，不同模式適用于不同的應(yīng)用現(xiàn)場。

2 催化劑生產(chǎn)自動(dòng)配料系統(tǒng)

催化劑制備過程中的自動(dòng)配料部分主要是載體成型前的配料過程和浸漬液配置過程。如何保證自動(dòng)配料系統(tǒng)的配料過程準(zhǔn)確、快速、混料均勻、原料輸送順暢是自動(dòng)配料系統(tǒng)的關(guān)鍵。下面對配料過程進(jìn)行分析：

載體成型前的配料過程包括液體配料和粉體配料兩個(gè)部分。液體配料主要是指酸液和凈水的輸送和計(jì)量，其中酸液的用量很小，而凈水的用量較大;粉體配料主要指氧化鋁、分子篩、田菁粉等分料的輸送和計(jì)量，其中田菁粉用量很小，氧化鋁和分子篩用量較大。液體配料部分包括濃酸液輸送和計(jì)量、濃酸液稀釋、稀酸液輸送和計(jì)量、凈水輸送和計(jì)量;粉體配料部分包括粉體的輸送和計(jì)量、粉體干混、粉體濕混。浸漬液的配制過程包括金屬鹽和凈水的輸送、計(jì)量、混合。由于催化劑配料過程是間歇式操作，為了保證配料稱重的準(zhǔn)確性，可采用配料準(zhǔn)確度最高的靜態(tài)配料模式。

3 撫順石化公司3 000 t/a通用催化劑生產(chǎn)線自動(dòng)配料技術(shù)

2004年撫順石化公司引進(jìn)國外技術(shù)建成3 000 t/a年通用催化劑生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了全部自動(dòng)化生產(chǎn)，經(jīng)過10年多的生產(chǎn)實(shí)際檢驗(yàn)，該生產(chǎn)線不但完全能夠滿足生產(chǎn)工藝要求，而且操作過程自動(dòng)化程度高、污染小。

3.1 自動(dòng)配料工藝介紹

撫順石化公司3 000 t/a通用催化劑生產(chǎn)線的配料、混捏工序采用全自動(dòng)方案，自動(dòng)配料工藝如圖1。

圖1 自動(dòng)配料系統(tǒng)示意圖

Fig.1 Schematic diagram of automatic batching system

V-01酸液配置罐; V-02料倉; V-03料倉; V-04液體添加劑罐; V-05固體添加劑料倉; M-01混捏機(jī)

催化劑的所有物料都在混捏機(jī)（M-01）中混合。混捏機(jī)安裝在稱重秤上，稱重秤用來稱量從V-02和V-03中來的加入混捏機(jī)中的物料的重量，物料輸送采用雙螺旋給料機(jī)給料。液體、固體添加劑和酸的給料系統(tǒng)都有各自的稱重秤，根據(jù)重量的減少向混捏機(jī)中加料。水的加入是通過流量控制器實(shí)現(xiàn)的。

3.2 自動(dòng)配料系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備

自動(dòng)配料系統(tǒng)中主要的設(shè)備包括：料倉（不帶稱重）、固體添加劑料倉（帶稱重）、螺旋輸送機(jī)、酸液配置罐及液體添加劑罐（帶稱重）、混合機(jī)（帶稱重）。

3.2.1 料倉

在自動(dòng)配料系統(tǒng)中料倉有兩種：一種是儲(chǔ)料倉（如圖1，V-02/03），另一種是稱重倉（如圖1，V-05）。兩者的主要區(qū)別在于稱重倉具有稱重傳感器，容積小于儲(chǔ)料倉，儲(chǔ)料倉沒有稱重傳感器。

（1）料倉的基本結(jié)構(gòu)型式

料倉的結(jié)構(gòu)型式有多種，為常見的有圓筒形和方形兩種（圖2）。其中以圓筒形料倉（如圖1，V-05）最為常見，也有方形料倉（如圖1，V-02/03）。

圖2 料倉的基本結(jié)構(gòu)型式

Fig.2 Basic structure of bin

（2）料斗半頂角

料倉下料不暢，關(guān)鍵是傾斜角小于物料安息角所致。確定一個(gè)合適的料斗半頂角θ（見圖3），目的是為了解決物料輸送順暢的問題。

圖 3 料斗半頂角θ

Fig.3 Half-apex angle θ of the hopper

儲(chǔ)料倉使用過程中不會(huì)發(fā)生物料殘留，從圖4可以看出，其料倉為方形，傾斜角較大，可以保證物料下料順暢。

圖4 料倉

Fig. 4 Bin

3.2.2 螺旋輸送機(jī)

螺旋輸送機(jī)的工作原理是：由帶有螺旋葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)軸在一封閉的料槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使裝入料槽的物料由于本身重力及其對料槽的摩擦力的作用，不和螺旋一起旋轉(zhuǎn)，在螺旋葉片的推動(dòng)下，沿料槽向前運(yùn)移，其工作情況類似于不能旋轉(zhuǎn)的螺母沿螺桿作運(yùn)動(dòng)一樣。實(shí)際上在輸送過程中物料的顆料運(yùn)動(dòng)由于受旋轉(zhuǎn)螺旋的影響，并非是單純的直線運(yùn)動(dòng)，而是一個(gè)空間運(yùn)動(dòng)（圖5）。

圖5 螺旋給料機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

Fig. 5 Schematic diagram of screw feeder structure

粉料輸送采用雙螺旋輸送機(jī)，可以保證物料輸送快速。

3.2.3 混合機(jī)

梨刀混合機(jī)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、臥式筒體、犁刀、飛刀四部分組成。物料在犁刀作用下沿筒壁作對流運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物料流經(jīng)飛刀時(shí)被高速旋轉(zhuǎn)的飛刀拋灑，從而在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到均勻混合（圖6）。

圖6 犁刀式混合機(jī)

Fig. 6 Coulter type mixer

3.3 自動(dòng)配料系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

3.3.1 粉料輸送順暢、快速

粉料儲(chǔ)存采用儲(chǔ)存料倉及稱重料倉，料倉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，粉料不會(huì)在料倉壁結(jié)拱造成堵塞。采用雙螺旋輸送機(jī)輸送物料，可以快速輸送物料，保證高效率的完成物料輸送。

3.3.2 計(jì)量準(zhǔn)確

物料計(jì)量形式采用稱量準(zhǔn)確度最高的靜態(tài)計(jì)量方式（±0.1%），同時(shí)對大量物料與少量物料分別設(shè)置計(jì)量設(shè)備，與只用一種稱量設(shè)備相比，可減小系統(tǒng)誤差，保證稱量的準(zhǔn)確性。

3.3.3 混兌均勻

物料混兌在混捏機(jī)中進(jìn)行，混捏機(jī)為犁刀式混捏機(jī)，混合速度快（幾分鐘）、均勻。

4 結(jié) 論

撫順石化公司引進(jìn)國外技術(shù)建成的3 000 t/a通用催化劑生產(chǎn)線，經(jīng)過10年來的實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，該套自動(dòng)配料系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)模大、自動(dòng)化程度高、稱量準(zhǔn)確、自動(dòng)配料控制系統(tǒng)穩(wěn)定且方便操作，可滿足該生產(chǎn)工藝條件與產(chǎn)品質(zhì)量的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田斐，崔世林，楊祖釗.基于PLC 和稱重儀表的自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 產(chǎn)品與應(yīng)用，2009（6）：99-102.

[2] 楊愛忠.變頻器在大型硅鐵電爐自動(dòng)配料系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 鐵合金，2012（6）：21-23.

[3] 張慶彬，畢麗紅.工業(yè)自動(dòng)配料系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2005（2）：11-14.

[4] 熊志奇.微機(jī)自動(dòng)化配料控制系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，1997，23（10）：30-32.

[5] 李曉軍.PLC技術(shù)在洗潔精自動(dòng)配料系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2010（6） ：84-87.

[6] 譚利都，詹俊鋼，馬夢濤.自動(dòng)配料稱重控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J]. 農(nóng)機(jī)使用與維修，2014（1）：9.