楊 杰 王曉蓉 楊曉虎

(1.蘭州石化公司催化劑廠；2.蘭州石化公司礦區(qū)物業(yè)服務(wù)公司)

微球成膠反應(yīng)釜襯膠脫落問題簡析及其修補(bǔ)處理

楊 杰*1王曉蓉2楊曉虎1

(1.蘭州石化公司催化劑廠；2.蘭州石化公司礦區(qū)物業(yè)服務(wù)公司)

針對蘭州石化公司催化劑廠年產(chǎn)2.5 萬噸微球裝置運(yùn)行過程中存在的6臺成膠反應(yīng)釜襯膠脫落的問題進(jìn)行分析，提出了相關(guān)的改進(jìn)措施。通過對所更換設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、襯膠工藝的完善和修補(bǔ)處理，滿足成膠反應(yīng)釜工業(yè)化長周期運(yùn)行的需要。

成膠反應(yīng)釜 襯膠工藝 設(shè)備結(jié)構(gòu) 改進(jìn)

蘭州石化公司催化劑廠年產(chǎn)2.5萬噸微球裝置由長嶺煉化岳陽工程設(shè)計有限公司設(shè)計、中石油第二建設(shè)公司總承包施工，于2014年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品主要為以超穩(wěn)Y分子篩為活性組分的催化裂化催化劑。主要工序包括：原料儲配，成膠，噴霧、焙燒干燥，過濾、洗滌，氣流干燥和包裝，細(xì)粉回收以及尾氣治理等。成膠工序是催化劑生產(chǎn)的首道工序，成膠反應(yīng)釜是催化劑生產(chǎn)裝置中非常關(guān)鍵的設(shè)備。反應(yīng)釜的正常使用周期和攪拌效果將直接影響催化劑的產(chǎn)量、質(zhì)量和收率。微球裝置共有6臺成膠反應(yīng)釜，自開工投用以來，因襯膠膠皮脫落導(dǎo)致裝置被迫停工或降量生產(chǎn)，不但影響了裝置的運(yùn)行平穩(wěn)率，還增大了成本消耗和工人的勞動強(qiáng)度。2014年12月至2015年1月檢修期間，車間針對以往成膠反應(yīng)釜出現(xiàn)脫膠、攪拌槳葉脫落的問題，與施工、檢維修單位多方分析討論并最終確定檢修修補(bǔ)方案，以期解決成膠反應(yīng)釜不能長周期運(yùn)行的問題。

1 工藝簡介

微球成膠反應(yīng)工藝是將固體原材料(高嶺土、擬薄水鋁石)用電子稱過磅計量重量，流體原材料(分子篩、鋁溶膠、多孔粘結(jié)劑、細(xì)粉、鹽酸、稀土)用計量罐計量重量，然后按照特定的投料順序和投料速度投入成膠反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行攪拌酸化。成膠反應(yīng)釜攪拌系統(tǒng)采用三層復(fù)合開啟渦輪攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速120r/min，功率75kW，材料為碳鋼襯膠，容量(處理量)為19.8m3。

2 反應(yīng)釜襯膠脫落原因分析

成膠反應(yīng)釜為φ2500mm×3600mm立式平頂橢圓底結(jié)構(gòu)，處理量19.8m3,重量7t，主體材料為Q235B襯膠(襯膠6mm)，使用介質(zhì)為催化劑膠體，常溫常壓操作，設(shè)計溫度120℃，操作溫度100℃。裝置于2014年6月投用，6臺成膠反應(yīng)釜在使用1～2個月后內(nèi)部襯膠均出現(xiàn)了不同程度的開膠現(xiàn)象，缺陷部位主要出現(xiàn)在折流板及其附近和底部位置。

設(shè)備運(yùn)行過程中的強(qiáng)烈攪拌是出現(xiàn)開膠現(xiàn)象的重要原因，設(shè)備的操作溫度低于設(shè)計溫度，內(nèi)部介質(zhì)中固體含量很高，液態(tài)部分為膠體狀態(tài)。運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速較高致使膠漿對罐壁及其內(nèi)件產(chǎn)生極大的沖擊力和很強(qiáng)的磨損作用，高速攪動的黏流體對膠層也會產(chǎn)生較大的拉力。如果襯膠接縫處理不好，這些作用力會將接縫逐漸撕開。

設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件的不合理設(shè)計制造會增大缺陷發(fā)生的可能性。攪拌器上的螺栓松動導(dǎo)致槳葉掉落，容易刮擦襯膠導(dǎo)致破損。通過對開膠部位的觀察分析，折流板橫板部位貼襯工藝不合理，一些接縫未避開流體沖擊，個別襯膠后修補(bǔ)的部位和接管處的翻邊削邊角度太大，在流體沖擊下極易剝落。

另外，據(jù)了解施工時間正值當(dāng)?shù)刈罾涞臅r候，雖然施工時在廠房內(nèi)采取了加設(shè)暖棚及蒸汽暖氣等升溫措施，施工中也進(jìn)行了即時監(jiān)測，但仍存在局部溫度可能低于規(guī)范要求的情況。這一因素的根本影響在于膠板和金屬基材表面刷膠后，雖然經(jīng)過一段時間的晾膠，達(dá)到材料技術(shù)規(guī)格書所要求的時限和表觀干燥程度，但實際上包含在膠漿層內(nèi)的溶劑在低溫下并未揮發(fā)到位，低溫下的表觀干燥程度給施工人員造成了錯覺，誤以為已達(dá)到施工粘接要求，而有可能膠漿層在反應(yīng)后達(dá)不到應(yīng)有的粘接強(qiáng)度。最終導(dǎo)致部分貼襯區(qū)域粘接強(qiáng)度低而脫落。

3 襯膠材料及結(jié)構(gòu)工藝改進(jìn)

3.1折流板形式的改進(jìn)

為強(qiáng)化攪拌效果而設(shè)計的豎板式折流擋板造成襯膠過程中搭接邊過多、死角部位無法貼實以及轉(zhuǎn)角部位膠板回彈應(yīng)力較大等問題。根據(jù)襯膠設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計要求及前期使用效果，對折流板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了變更，采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)。新設(shè)計的折流板在刷襯膠時搭接縫數(shù)量明顯較少，也使?jié){料對壁面的沖擊降低了很多。新設(shè)備自2015年1月安裝使用后至今，在此部位發(fā)生脫膠問題的概率已非常低，變更改進(jìn)比較成功。

圖1 變更后的折流板樣式

3.2襯膠及硫化工藝選擇

查閱原設(shè)計文件中注明成膠釜等主要設(shè)備的使用溫度為40℃，但設(shè)備在操作過程中由于存在波動因素，有時膠體內(nèi)部溫度可達(dá)80～90℃。因此反應(yīng)釜設(shè)備施工單位選擇了軟質(zhì)橡膠板進(jìn)行襯里，橡膠層與金屬面及膠板自身之間的粘接強(qiáng)度必須非常高，同時要求膠板能夠長期耐溫90℃以上。

采用自硫化軟質(zhì)橡膠板的優(yōu)勢在于，設(shè)備在襯里施工完畢后需要經(jīng)過常溫自硫化(周期較長，2～3個月)或加溫硫化，襯里施工所涂刷的膠漿與膠板本體一同硫化，兩者的結(jié)合是分子級的，膠板接縫致密程度高，可以有效避免在強(qiáng)烈料漿沖擊條件下橡膠起層。另外，自硫化軟質(zhì)橡膠板在局部損壞后便于修復(fù)，為以后設(shè)備的檢維修創(chuàng)造了較好條件。但缺點是膠板整體耐磨性劣于氯化丁基橡膠板。考慮到操作溫度波動，新制作置換的設(shè)備采用耐溫性較好的溴化丁基橡膠作為基料的QH-90自然硫化丁基膠襯里。該種膠板耐腐蝕性能、耐老化性、耐磨蝕性能優(yōu)，氣透性小，與鋼體粘合強(qiáng)度高，易施工，接頭、法蘭翻邊、進(jìn)出料管、拐角、加強(qiáng)筋以及支撐梁等復(fù)雜部位能貼實粘牢，防腐安全可靠。

3.3成膠反應(yīng)釜的襯膠層修復(fù)

凡粘接強(qiáng)度有問題的筋板襯膠部位均予以剔除，直至底涂層，底涂層拉毛。粘接強(qiáng)度合格的襯膠部位用磨光機(jī)打薄、拉毛。所有筋板部位采用2mm厚的膠板進(jìn)行貼襯。因膠板較薄，可以克服因自身彈性產(chǎn)生的應(yīng)力，對轉(zhuǎn)角部位的包覆效果更好，避免轉(zhuǎn)角部位空鼓、未貼實。所有的接縫部位應(yīng)集中于折流板以及折流板與設(shè)備本體的角焊縫部位，因此部位在設(shè)備運(yùn)行過程中屬于滯流區(qū)，介質(zhì)的沖擊力度最低。

嚴(yán)格稱量并按配方精心配制膠漿。整個刷膠、晾膠和貼襯的環(huán)境溫度應(yīng)控制在15～25℃，基材的溫度高于露點溫度5℃以上，確保溶劑的揮發(fā)合格。在施工過程中同步做粘貼試樣，如試樣粘接強(qiáng)度不合格，則將修復(fù)部分的膠層清除掉重新襯膠。

4 結(jié)束語

微球成膠反應(yīng)釜出現(xiàn)襯膠脫落問題是由設(shè)備構(gòu)造不盡合理以及襯膠制作質(zhì)量差造成的，通過對所更換的成膠反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)改進(jìn)、襯膠工藝的完善和襯膠的修補(bǔ)處理，可以滿足成膠反應(yīng)釜長周期運(yùn)行的需要。在后期的使用過程中可定期對成膠反應(yīng)釜襯膠情況進(jìn)行清罐檢查(如20天一次)，內(nèi)容涉及攪拌槳葉螺栓緊固等狀況，以避免因其松動導(dǎo)致槳葉脫落造成襯膠出現(xiàn)問題，同時在資金允許的條件下，反應(yīng)釜可適當(dāng)考慮使用其他材料襯里，比如襯鈦鋼或一次性做成不銹鋼罐，以達(dá)到長期使用效果。

*楊 杰，男，1989年1月生，助理工程師。甘肅省蘭州市，730060。

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