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液
石油化工设计
Petrochemical D
2015,32(4)18~20
喷雾干燥能耗影响因素探讨
罗金莲',黄风!,罗雄威
(1.长岭炼化岳阳工程设计有限公司,湖南岳F阳41400082.西安石油大学,陕西西安710065)
摘要:为了充分提高喷雾干燥系统的热效率、明晰各因素对喷雾干燥系统能耗的影响,采用定性与定
量相结合的方法,阐述了热媒入塔温度、尾气出塔温度等工艺参数与喷雾千燥工序能耗的关系,定量分析
了催化剂胶体固含量、循环热风比率等因素对喷雾千燥工序能耗的影响。同时,提出了各影响因素设置
时的注意事项和降低喷雾干燥工序能耗的建议,提供了该工序相关エ艺参数的参考控制范圆,为同类装
置的工艺设计及实际操作提供参考。
关键词:喷雾干燥能耗影响因素热媒胶体固含量催化裂化催化剂循环热风
近年来,成品油市场持续走俏,中石化、中石多,单位干空气携带水分的能力也越强。在生产
油、中海油及地方炼厂不断建设新的炼油装置或能力一定的前提下,所需热风风量减少,也相应地
对现有装置进行扩能改造。作为提高炼厂轻油收减少了尾气所带走的热量,降低了喷雾干燥的热
率、提高炼厂经济效益主要手段的催化裂化产能量消耗,提高热风的利用率及热效率。但进塔热
也在同步新建或扩大。伴随着新建催化裂化装置风温度不可太高,如当进喷雾干燥塔的热媒温度
的上马及老装置的扩能,裂化催化剂的市场需求高于700℃时,雾化液滴在与热空气接触的瞬间
也呈同步上升态式
即被迅速干燥,这种干燥方式存在如下缺点:1)千
喷雾干燥是裂化催化剂制备装置中能耗较髙燥程度不均衡;2)催化剂球形度不好,筛分分布不
的生产工序,据统计,喷雾干燥工序占整个裂化催合理;3)催化剂强度不够、磨损指数较高,使用过
化剂生产装置总能耗的20%~40%。因此,针对程中容易破碎;4)温度接近材料蠕化温度,影响相
唢雾于燥能耗影响因素进行分析并采取相应的节应设备及管道的使用寿命。
能措施,对降低企业生产成本、提高企业竞争力及2.2出塔尾气温度的影响
促进催化剂制备行业可持续发展具有深远而重要
在进塔热风温度一定的情况下,出塔尾气温
的意义。
度越低,进出塔温差越大,热媒传递给催化剂胶体
用于干燥的热能就越大,热风利用率就越高。但
1喷雾干燥工序能耗的影响因素
尾气排放温度也不可过低,当尾气温度低于某
喷雾干爍工序作为裂化催化剂制备的关鍵工值如接近物料露点温度时,催化剂中的水分会因
序,其能耗的高低直接影响着产品的生产成本。结露而析出,影响干燥的效果。
经系统査找,喷雾干燥工序能耗的影响因素主要2.3催化剂胶体固含量的影响
有:1)热媒入塔温度;2)出塔尾气温度;3)喷雾胶
喷雾干燥的目的是利用高温空气将成胶浆料
体固含量;4)气固分离设备效率;5)循环热风。
收稿日期:2014-08-27。
2喷雾干燥工序能耗影响因素分析
作者简介:罗金莲,女,1990年毕业于浙江大学有机化
1热媒入塔温度的影响
エ专业,エ学学士,高级工程师,长期从事催化剂制备
在出塔温度恒定的条件下,热媒的入塔温度
工艺设计工作,具有裂化催化判制备大型化、分子筛
制备大型化等多项催化剂制备方面专有技术和专利,
(又称热风温度)越高,带入的总热量就越高,单位
已发表论文多篇。联系电话:0730-8720724;E
质量的热风传递给催化剂胶体雾滴的热量就越
mail: jinlianluo@ 163 com
2015年第4期(第32卷)
罗金莲等.喷雾干燥能耗影响因素探讨
19
中水分蒸发随尾气带出,得到符合要求的干燥产
蒸发水分所需要的热_W(2490+1.882
品。因此,在喷雾干燥过程中为了获得高温空气,
に向干燥系输入的热
L(12-10
需要消耗大量的燃料气或电等能源,为了降低喷式中,W一一千燥器水分蒸发量,kgH-O/h;2
雾干燥系统的能耗,最直接、最有力的手段是尽可干燥器出口温度,C;ム一干气用量,kg/s;z2
能地提高喷雾进料浆液的固含量,减少水分蒸发干燥器出口空气焓,kg千空气;一环境空气
量。国内某大型装置喷雾进料浆液的固含量与水焓,kJ/kg干空气。
分蒸发量之间的关系见表1。
没有热风循环时干燥模型见图1。
表1固含量与水分蒸发量的关系
L
固含量(m),%蒸发水分量/(kg?h-1)变化率,%
14250
oa「预热器」B,r4十燥器4-ak
QP
图1连续干燥过程热量衡算示意(无热风回用)
4750
图1中各符号含义:①H0、H1、H2,分别为环境
从表1可以看出:以30%(m,下同)为基准
空气湿度、预热器出口空气湿度、干燥器出口空气
随着固含量的増加,蒸发水分量显著减少;相反,湿度(kgH10/kg千空气);2、别为环境空气温
当固含量降低时,蒸发水分量显著增加。根据各度、预热器出口温度(℃);3。、1、2:分别为环境
催化剂厂已有的操作经验及工业实验结果,采用空气焰、预热器出口空气娢、干燥器出口空气焓
35%的固含量可保证生产装置长周期平稳运行,(?/kg干空气);④い、ム、ム:分别为环境空气于
比传统工艺的28%~30%固含量可减少34%。空气量、预热器出口干空气量、干燥器出口干空气
23%的水分素发量,可降低相应比率燃料气耗量,量(kg千空气/h);⑤G1、G分别为干燥器入口物
节能效果突出。
料量、干燥器出口物料量(kg/h):6x1、x2分别为于
2.4气固分离设备效率的影响
燥器入口湿含量、千燥器出口湿含量(kgH2O/kg
喷雾干燥是为了获得符合要求的固体颗粒,湿物料);⑦X1、X2分别为干燥器入口湿含量、干燥
因其尾气含有大量的固体颗粒,需使用气固分离器出口湿含量(kgH2O/kg干物料);⑧61、02分别为
设备对其进行分离。设备的分离效率直接决定着湿物料进人、离开干燥器的温度(℃)。
工序能耗,进而影响整个装置的能耗。喷雾干燥
根据物料衡算、热量衡算及空气特性有:a)
工序单位产品能耗与分离效率之间的关系是:
水分蒸发量W=G1[1-(1ーx1)/(1ー2)];b)干
单位产品能耗=
空气用量L=W/(H2-H1);c)预热器所需热负荷
工序总能耗
p=L(2-l0)。
塔下产品量+(总产品量一塔下产品量)x分离效率
当引人循环热风时,其干燥模型见图2,各符
从上式可以看出:气固分离设备分离效率越号含义同前。
高、单位产品能耗就越低。
回用风比率,X=环气中干空气质基
2.5循环热风的影响
喷雾干燥的尾气温度较高,如果尾气全部排
放,尾气将带走大量的热,不仅降低了喷雾干燥的
Eno/预热器H1,4,
干燥器巧,,2
混合点
热利用率,而且喷雾尾气系统的处理负荷能力也
将增大了;为了减少热污染,喷雾尾气处理系统需
Qp X,,8,,15 o
要消耗更多的喷淋冷却水。热风回用率对喷雾干
图2连续干燥过程热量衡算示意
燥热效率η的影响可由下式表达
(部分热风回用