一种雷尼镍催化加氢反应过滤装置：高效、安全的过滤解决方案

一种雷尼镍催化加氢反应过滤装置：高效、安全的过滤解决方案

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学术论文 A 雷尼镍催化加氢反应过滤装置-潘彦斌 安阳市公安消防大队-谢学洲 摘要：本实用新型涉及一种雷尼镍催化加氢反应过滤装置，属于4-b--设备与工艺领域。该装置包括反应器，内置J型萃取管道，内置环形管道上设有消防喷淋头及供水、乙醇供应管道、氮气供应管道。该装置采用氮气保护，消防喷淋头向反应器内喷洒乙醇，水冲洗反应器壁上残留的雷尼镍，J型萃取管道用于提取上清液。杜绝了原来用滤桶过滤，整个过程需专人严密监控，在滤袋液面以上部分倒入乙醇。 打开反应器接口，全程用乙醇软管冲洗反应器壁上的雷尼镍，防止雷尼镍暴露在空气中干涸、吸收原子氢自燃，造成火灾的安全隐患，若处理不当会引发火灾爆炸。本装置设置的上清液提取管线，加快了过滤速度。概述雷尼镍催化加氢反应的用途在医药、化工等领域有着广泛的应用。XX公司是皮质类固醇原料生产企业，在生产过程中涉及到雷尼镍催化加氢反应的运用。以皮质类固醇原料中间体为溶质，以乙醇为溶剂，以雷尼镍为催化剂，通入高纯度氢气，利用雷尼镍吸收原子氢进行加氢反应。

1 物质危险性分析雷尼镍又称雷尼镍，是由铝镍合金制成的。在铝镍合金中加入30%的液碱，回流，用铝酸钠除去合金中的铝，即可得到多孔镍，俗称雷尼镍。它能加速与其接触的有机可燃物的氧化过程。它是由具有多孔结构的细小镍铝合金晶粒组成的固体非均相催化剂，最早由美国工程师 Raney在植物油氢化过程中用作催化剂。雷尼镍暴露在空气中能自燃，非常危险。因此，应先用水洗去碱后浸入水中，或用乙醇洗去水分后浸入乙醇中密封保存，水或乙醇应高出镍10cm以上。氢气，无色、无味的气体。难液化。 液氢无色透明，极易扩散渗透，微溶于水，不溶于乙醇和乙醚，极易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热或明火能爆炸。比空气轻，在室内使用和储存时，泄漏的气体会上升并停留在屋顶上，不易排出，遇火花会引起爆炸，在空气中燃烧时，火焰呈蓝色，不易发现。闪点32类易燃液体乙醇，为无色液体，有酒香味，能与水混溶，能与乙醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂混溶，易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

与氧化剂接触会引起化学反应或燃烧，在火场中，受热的容器有爆炸的危险。其蒸气比空气重，在较低处能蔓延到相当远的距离，遇火源即着火回燃。本反应用到气态、液态、固态三种可燃物质，有极易燃的物品和点火能量，若与空气、可燃物质混合形成爆炸性混合物，遇干燥的雷尼镍就会自燃，引起火灾爆炸，极其危险。2原工艺操作过程危害分析雷尼镍催化加氢反应是化工生产中广泛应用的一步法单元反应，反应中使用雷尼镍催化剂。反应完成后，需将催化剂从反应液中过滤出来，才能进入下一个单元操作。 原技术所采用的分离方法是将反应液通过内衬尼龙滤袋的不锈钢过滤桶，用真空抽吸至浓缩釜中滤出催化剂。反应后的雷尼镍催化剂仍然具有较高的活性。由于过滤桶是敞开的，在将反应液从催化加氢反应器放入过滤桶的过程中，难免会有少量的催化剂随着溅起的反应液粘附在过滤桶内液面以上的过滤袋上。反应器壁上粘附有残留的雷尼镍。反应液的温度为60℃，其中的溶剂为乙醇，挥发性很强，如果催化剂在很短的时间内暴露在空气中，就会自燃，进而点燃过滤桶或反应器中的溶剂乙醇，引起火灾或爆炸。因此，在过滤过程中，需要人工用乙醇软管冲洗反应器壁上残留的雷尼镍。 整个过滤过程需要专人严密监护过滤桶，在液面以上的乙醇即将蒸发之前将乙醇倒入过滤袋上，以保持过滤袋在液面以上的部分始终处于湿润状态，防止雷尼镍暴露在空气中干燥，吸附的原子氢自燃引燃乙醇，引起火灾。

这种传统方法存在很大的安全隐患。3、改造实施经过讨论分析，我们按照工艺与设备本质安全原则的要求，对设备和操作工艺进行了如下改造：反应器设置保护氮气管道，保护氮气来自动力制氮系统，为97氮气，在过滤过程中，向反应器内通入保护氮气，稀释意外混入空气中的氧含量，使其达不到助燃浓度和不形成爆炸性混合物，从而控制助燃物质；反应器内置J型抽取管道，伸入反应器底部，高出雷尼镍表面5-10cm，排料管呈J型，防止雷尼镍被抽出，并可保留一定量的残液，使镍完全覆盖，防止雷尼镍暴露在空气中自燃，从而控制火源； 反应器内置有配备消防喷头的环形管道，对接不小于0.2bIP的饮用水供应管道，及乙醇供应管道；乙醇供应管道与乙醇高位储罐连接。过滤过程中，消防喷头向反应器内喷洒乙醇，并用水冲洗反应器壁上残留的雷尼镍，防止雷尼镍暴露在空气中自燃，从而控制火源；本次改造涉及雷尼镍催化加氢反应过滤工艺及装置，改造后的操作过程中，在过滤催化剂前会先放出氢气，然后通入9.7氮气驱赶氢气，反应器内的氮气压力维持在0.05MPa左右，静置30分钟左右，使雷尼镍充分沉降，开启浓缩反应器真空。 料液经冷凝器、萃取管线、反应器内的J型萃取管泵入浓缩反应器。

萃取过程中，间歇开启消防喷淋头，喷洒乙醇冲洗釜壁上残留的雷尼镍。过滤完成后，开启消防喷淋头，喷水冲洗釜壁上残留的雷尼镍，将剩余的乙醇稀释到不能支持燃烧的浓度。在下一批使用前，降低温度，放出雷尼镍，保证雷尼镍湿润，不暴露在空气中。嚣，，$ f 、 t 圈 l雷尼镍链式氧化反应 J、过滤 I l 工艺、装置 4 改造后的优点本装置改造后雷尼镍催化加氢反应过滤装置具有以下优点：本装置采用氮气保护，消防喷淋头在反应器内喷洒乙醇和水，冲洗釜壁上残留的雷尼镍。上清液采用J型萃取管道萃取，省去了原来用过滤桶放料、过滤的麻烦。 整个过程需专人严密监护，并在滤袋液面以上部分倒入乙醇，防止雷尼镍暴露在空气中干涸，吸附的原子氢自燃，引起火灾爆炸的安全隐患；整个过滤过程始终保持密闭、氮气微正压保护状态，省去了打开反应器用乙醇软管冲洗反应器壁上的雷尼镍的麻烦，防止雷尼镍暴露在空气中干涸，吸附的原子氢自燃，引起火灾爆炸的安全隐患；改造后采用上清液J型提取管路，加快过滤速度，整个过滤装置运行时间由原来的1～2分钟左右缩短到20分钟左右，是原来的六分之一。

改造后减少了操作人员，原来需要45人配合操作，现在只需要2人就能完成操作，是原来的三分之一。改造后，液体中雷尼镍的含量大大降低，提高了主料的质量，消除了主料中含有雷尼镍在下一步反应中生成二价镍（卤化）影响下一步产品收率和质量的问题。总之，改造后的设备结构简单，工艺操作简便，成本低，效果好，提高了设备​​和工艺的本质提升梁的安全水平，可以很好地应用于雷尼镍催化加氢反应液的过滤。改造实施后，达到了预期的目的，大大降低了安全风险，从设备和工艺的角度提高了本质安全水平。摘要：提升梁是用于提升大型设备的专用提升装置，结构形式多种多样。 本文通过对吊梁的结构强度、刚度、结构稳定性进行分析，完成了吊梁的结构设计。找到吊梁强度、刚度、稳定性、经济性的有机结合的解决方案，保证吊梁的安全使用。1引言吊梁是用于吊运大型物件和结构件的一种起重设备，广泛应用于交通运输、冶金、矿山、铁路救援、海洋工程、船舶制造等各个领域。使用吊梁可以使被吊物体在吊运过程中受到合理的冲击，避免过度的变形和损坏。

吊梁主体一般采用钢板焊接而成，吊装过程中吊梁的选用实际上包括材料的选择、整形、力学性能的计算与校核、制造和合理使用等。吊梁是一种非标准的起重设备，没有统一的结构形式和尺寸，必须根据国家有关技术规范和不同使用场合、用户的不同要求进行设计。本文对吊梁的结构强度、刚度、结构稳定性进行分析，完成吊梁的结构设计，寻找解决吊梁强度、刚度、稳定性、经济性有机结合的有效方法。2概述目前，我国吊梁的类型很多，被吊物体越来越大、越来越重，对吊梁的要求也越来越严格，要求吊梁有足够的强度和刚度，吊梁有足够的稳定性，同时对吊梁的自重也有较高的要求。 这就要求在设计吊梁的时候要考虑到各方的要求，选取合理的方案，保证吊梁使用安全和方便。作者通过对吊梁的强度、刚度、稳定性分析，旨在为吊梁的研制寻求便捷的理论依据，为吊梁的设计寻求新的思路。3 吊梁强度分析为保证吊梁的正常使用，吊梁需要有足够的抵抗破坏的能力，也就是要求吊梁有足够的强度。我们通常所说的吊梁，是一种以弯曲为主要变形的构件，在弯曲时，截面上有两个内力分量：剪力和弯矩。

3 1 悬挂梁剪力、弯矩分析方法 (1)确定截面上剪力、弯矩的基本方法是截面法； (2)用剪力图、弯矩图表示截面上剪力、弯矩的变化情况； (3)剪力图、弯矩图的绘制方法： (D)根据剪力方程、弯矩方程画图、用叠加法画图、根据内力图的某些规律画图。 3 2 提高悬挂梁强度的措施 (1)选择合理的截面：矩形截面比圆形截面合理，工字形截面比矩形截面合理： (2)采用变截面梁：弯矩较大的位置采用较大的截面，弯矩较小的位置采用较小的截面； (3)合理布置荷载和支承位置:例如能将梁上集中荷载适当分散,也可提高挂梁的抗弯强度。以上措施只是从抗弯强度角度考虑,实际工作中还应考虑刚度、稳定性、工艺条件、加工制造等因素。4 挂梁刚度分析为保证挂梁正常工作,挂梁需要有足够的抵抗变形的能力,也就是挂梁需要有足够的刚度。挠度和转角是衡量挂梁弯曲变形的两个基本量。4 1 挂梁变形分析方法 (1)积分法; (2)叠加法。4 2 提高挂梁刚度的措施 (1)改善挂梁截面形状或尺寸,增加截面惯性矩; (2)有条件时减小挂梁跨度或相关长度。

5 挂梁稳定性分析为保证挂梁的正常使用，挂梁在运行过程中需要保持其原有的平衡状态，即挂梁需要具有足够的稳定性。影响挂梁稳定性的因素有：挂梁的截面形状、跨度及约束条件、材料性质等。提高挂梁稳定性的措施（1）选择合理的截面形状，合理增加截面形状的惯性矩、增大惯性半径；（2）改变挂梁的约束条件；（3）合理选择材料。需要注意的是，对于柔性大的梁，用较高强度的钢代替较低强度的钢，由于E值基本相同，不会提高稳定性；对于中等柔性，用较高强度的钢代替较低强度的钢不会有明显效果； 至于柔韧性不强的短杆，本来就是强度问题，高强钢的优越性自然显而易见。6 验证6 1 为检验挂梁性能，采用带有载荷显示钩的起重机或试验机对挂梁进行125倍额定载荷的静载试验；试验保载时间不少于10分钟，卸荷后进行磁粉探伤、超声波探伤。试验结果挂梁经125倍额定载荷静载试验后，无裂纹、永久变形等影响性能和安全的现象。6 2 现场使用符合要求，未出现强度、刚度、稳定性不符合要求的现象。7 结束语挂梁结构设计与吊装工况有关，设计时先确定挂梁最不利工况，并计算相应的载荷。 通过对挂梁的强度、刚度、稳定性分析，选取合理的截面形状和尺寸，最终确定合理的方案，完成挂梁的结构设计。

参考文献： 1 成大机械设计手册M，北京：化学工业出版社，20081 2 GBT 26079，2010，吊梁机S， 3 蒲良贵、季明刚，机械设计EM，北京：高等教育出版社， 4 冯希兰等，工程力学M，北京航空航天大学出版社，20126 作者简介： 李志江(1972-)，男，河北保定人，助理工程师，大学学历，毕业于河北农业大学机械设计制造专业，主要研究方向为：大型设备吊装及风电设备、水电设备吊装等。 郭永胜(1981-)，男，河北保定人，助理工程师，大学学历，毕业于河北工业大学机电工程专业。 主要研究方向为：梁吊及支撑索具设计。