浅谈烛式过滤器在粗己二酸增稠器上的选型与应用

2011-02-09王红珍樊飞鹏李晓辉

河南化工 2011年7期

李楷,王红珍,王贞,陆辉,樊飞鹏,李晓辉

(1.山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司,山西临猗 044100;2.西安石油大学化学化工学院,陕西西安 710065)

1 己二酸生产中粗酸增稠器选型的必要性

粗增稠器是硝酸氧化醇酮合成己二酸过程中的关键设备之一。来自粗结晶器的己二酸晶浆如果不经增稠,直接送入离心机,会造成离心机负荷加大,脱水效果差,分离效果降低。下一工序离心机必须选用更高功率、更多台数才能满足生产需求。这样不仅动力消耗增大,设备投资和维护费用也要增加。

目前工业生产中一般采用Messo卧式11室结晶器,这种结晶器产生的粗己二酸结晶颗粒细小,粒度分布范围宽广。若增稠器性能不好,滤液中“逃晶”含量多,不仅会影响产品收率,降低经济效益;生产系统还会因这些“逃晶”的不断积累,造成堵塞。

由于离心机对己二酸进料浓度较为敏感:若增稠器底部固液比达不到离心机的进料要求,会影响离心机工作效果。晶浆太稀,滤饼来不及生成,料液直接流出转鼓,并可冲走先已形成的滤饼;使离心机无法实现正常的分离及推料;若增稠器底部出料浓度过高,则流动性差,易使滤渣分布不均,引起转鼓的振动,无法保证设备连续稳定运转,影响机器的工作寿命。同时还会加大增稠器的负荷,离心机也会因进料浓度高,黏度增大而降低分离效果。

因此在硝酸氧化KA油工业生产己二酸的过程中,为保证工业生产过程顺利进行,必段采用合适的粗己二酸增稠器(简称粗酸增稠器,下同)。

2 粗酸增稠器选型的注意事项

2.1 必须满足产品的技术要求

2.1.1 工艺条件

从结晶器出来的己二酸晶浆浓度为20%(质量分数)左右,己二酸的离心机进料浓度要求为45%左右。作为一种增浓设备,己二酸粗增稠器必须满足物料的增浓要求,其次要考虑过滤精度和速度,既要防止过滤精度低,过滤速度快,“逃晶”多的过速现象,又要防止因过滤精度高而增加系统阻力,影响过滤速率的过缓现象。

2.1.2 材质要求

含己二酸的硝酸悬浮溶液,具有较强的腐蚀性,故过滤元件一般选用耐腐蚀的材质304L和PTFE。

2.1.3 生产控制

离心机对进料浓度很敏感。浓度过大或过小都会引起离心机的振动,甚至破坏机器。因此自动化操作一方面保证了增稠器出料浓度的稳定,另一方面也保证了离心机工作的稳定,从而实现产品质量的稳定和生产控制的便捷。

2.1.4 维护保养

如果设备维护不方便,一方面会造成检修时间长、检修工作量大、设备利用率低等不利影响,另一方面设备故障率高、停车次数多等也加大了员工的劳动强度,增加了设备的运行成本和维护费用,影响了工业生产系统的长周期稳定运行。所以维护保养是否方便也是增稠器选型需要考虑的因素。

2.2 公用工程的匹配

选用粗酸增稠器必须有以下公用工程条件:①热水。因为己二酸晶体易结晶堵塞。所以无论旋转滤拍式还是烛式过滤式首先必须有90℃热水以满足增稠器冲洗要求。②电源。满足相应的生产负荷,一般70 kt/a己二酸生产线选用三相四线制、25-30 kW、380 V、50 Hz。③气源。粗增稠系统有大量自调阀。仪表空气必须经过除油、除尘、除水,保证洁净。压力一般设定0.7 MPa(G)左右,一方面保证满足任何阀门动作压力的需求,另一方面保证工厂供仪表空气压缩机故障时紧急供气时间。

3 粗酸增稠器的工作流程

从粗酸结晶器出来的约20%(质量分数)的己二酸晶浆,通过粗酸增稠器进料泵进入增稠器,在增稠器内完成固液分离和晶浆增浓的过程。增浓后的己二酸晶浆在重力作用下送至离心机分离脱水,滤去的部分母液进入母液酸回收系统,并控制清液中固含量≤0.3%。粗增稠器的详细流程图见图1。

图1 粗酸增稠器工艺流程

粗酸增稠器增稠的目的主要是利用过滤系统将己二酸晶浆中部分母液抽出,己二酸颗粒被拦截留下,为离心机提供合适的进料浓度。目前己二酸生产线上获得应用的增稠器主要有旋转滤拍式过滤器和烛式过滤器。

4 旋转滤拍式过滤器和烛式过滤器比较

4.1 工作原理不同

4.1.1 旋转滤拍式过滤器

该增稠器有4个安装在水平空心主轴上旋转的圆盘形滤框组成,每个滤框分为12个独立的扇形滤拍。操作时以0.5～3 r/min的转速沉浸在己二酸溶液中旋转。滤网材质为304L不锈钢金属丝网。在每次回转过程中,通过经由空心主轴的抽吸、滤网的过滤及反洗、滤饼的机械剥离等连续操作,达到己二酸晶浆增浓的目的。在12组滤拍中,一般10组抽吸过滤、一组通过刮料板刮掉滤饼,另一组反洗。刮下来的己二酸滤饼沉入增稠器底部,用螺旋输送器输出,而后送入离心机实现分离脱水过程。旋转滤拍式增稠器的结构图如图2所示。

图2 旋转滤拍式过滤器结构示意图

4.1.2 静态烛式过滤器

该增稠器工作时己二酸晶浆连续进入增稠器并充满整个壳体,晶浆经过烛式过滤器实现固液分离和增稠,清液从连接滤芯的悬挂管被抽出,经气液分离装置后进入母液罐。滤出的己二酸晶浆经工艺气体反吹剥落后,沉入增稠器底部,经壳体下方的下料阀排出,作为离心机进料,完成离心、脱水处理。烛式过滤器的结构如图3所示。

图3 烛式过滤器结构示意图

4.2 设备性能不同

旋转滤拍过滤器和烛式过滤器性能各异,下面主要从稳定性、.安全性、方便性、环保性和经济性进行对比(见下页表1)。

4.3 生产控制不同

旋转滤拍式过滤器自动化程度低,手动操作比较多;烛式过滤器采用全自动化操作,可实现在线清洗、吹除卸料、在线清除残液。这里我们重点介绍烛式过滤器的生产控制。

4.3.1 工作参数设定

烛式过滤器进液—过滤—反吹剥落滤饼—反洗滤布等工序。主要靠压差变送器、时间和流量变速器控制实现全自动工作。一般各工序操作周期设定15～30 min,压差控制器动作值设定为0.30～0.45 MPa

表1 旋转滤拍式过滤器和烛式过滤器性能比较

4.3.2 自控系统控制

粗己二酸晶浆在泵压推动下通过流量计进入增稠器,到达设定时间或过滤器充满后触发进料阀进行过滤。滤液穿过滤布,在烛芯上部清液区汇集并溢流排出。滤饼留在滤布外形成滤饼层,当滤饼层达到一定的厚度,时间或压差上升到系统设定值,结束过滤。滤芯拦截一定量杂质后,内外腔室压差增加,当压差超过设定值,触发控制碟阀自动反吹洗,再用反吹气将滤饼吹掉,汇集到增稠器内锥体段。当滤饼从排放口排出后,卸料阀关闭,进入增稠准备。

4.3.3 报警系统

主要监控仪器为压差变送器和流量变送器。压差变送器与孔板配套,提供精确的流量测量和控制压差测量,两者关系为:Q2=KΔp/ρ(Q:流体流量,Δp:压差,ρ:流体密度)。PLC根据差压变送器送来的信号判断过滤器是否正常运行,如果出现滤芯破损,压力下降或滤芯堵,压力升高等异常,压差变送器立刻发出报警讯号,通知检修,保证正常运行。