PTA装置中离心机与压力过滤机的技术分析对比

祁燕龙

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南洛阳 471012)

1 装置简介

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司PTA装置采用英国BP－Amoco公司的专利技术，公称生产能力22.5万t/a，小时生产量为32 t，年开工时间7 600 h。2000年5月一次投料生产成功。2003年10月，在不改变原工艺条件的情况下对装置的“瓶颈”进行扩能改造，装置生产能力达到32.5万t/a，小时生产能力 42 t［1］。

2 工艺流程

2.1 离心机工艺流程

离心机和压力过滤机属于PTA装置中精制单元的一级分离设备。其工艺原理为在0.46 MPa、152℃的条件下，根据对苯二甲酸(PTA)与对甲基苯甲酸(PT酸)在水中溶解度的不同将PT酸除去，从而达到精制的目的。BP－Amoco的专利技术采用三台离心机并联操作，2003年扩能后又增上了一台离心机。

自第五结晶器BD605来的浆料经离心机进料泵BG605加压后送入四台离心机BM701A/B/C/D，分离后的含水量10%～20%的滤饼通过除盐水打浆后进入再打浆罐BD702进行后续工艺处理。被分离的富含PT酸的母液进入母液罐BD703，然后经冷却送入下游污水厂。

2.2 压力过滤机工艺流程

2011年装置经过改造增上一台压力过滤机BM701，用以取代先前的四台离心机。自第五结晶器来的浆料由BG605送入压力过滤机进料罐BD701，然后由压力过滤机进料泵BG701将浆料送入压力过滤机BM701，部分浆料溢流回BD701，其余浆料在转鼓表面形成滤饼后经过再打浆送入BD702，富含PT酸的母液被送入BD703。

3 设备结构及工作原理

3.1 离心机的结构及工作原理

洛阳石化PTA装置采用SHARPLES P6100型离心机。其结构如图1所示。

图1 离心机结构简图

一个下端稍呈锥形的圆柱形转筒在外壳内高速转动，转速2 000 r/min。在转筒内部，螺旋输送器和转筒呈同一方向旋转，转速1 985 r/min。浆料经过一根位于转筒中部的静止进料管被送到螺旋输送器底端，然后通过螺旋轴体的入口进入离心机内部。由于液体与固体的密度不同，各自所产生的离心力也不相同，固体密度大，离心力也大，因此紧贴转鼓内壁，液体由于密度小，比固体更靠近轴心，使固液明显分层。液体由于流动性好，沿螺旋越过环堰从上部溢出，固体的流动性差需要通过重力及螺旋输送器的推力把固体物料推向设在转鼓下部的固体排料口。该离心机单机正常进料量10.76 t/h，最大16.5 t/h，滤饼含湿 12%，滤液含固 0.3%［2］。

3.2 压力过滤机的结构及工作原理

压力过滤机由成都云翔飞机专用附件厂设计制造，其工作原理如图2所示。

图2 压力过滤机工作原理图

过滤时，转鼓下部浸入浆料中，转鼓的整个外腔充满高压蒸汽。滤液在压力作用下，透过过滤介质进入转鼓内腔，汇集在转鼓下部，然后由吸液管和空心轴排出。而固体颗粒则被截留在滤布表面形成滤饼，滤饼转出液面后，先后经过一次脱水区，洗涤区，二次脱水区，最后转入卸料区，经过刮刀从滤布表面卸除，滤布经再生后一个过滤循环即告完成，下一个循环开始。压力过滤机设计干基产量46.5 t/h，滤饼含湿量＜12%。

4 公用工程消耗

4.1 电力消耗

四台离心机的驱动电机均为6 kV高压电机，轴功率320 kW，以年工作时间7 600 h，电价0.58元计，四台离心机的年耗电量为9.728×106kW·h，折合人民币564.2万元。

压力过滤机驱动电机额定功率为15 kW，进料泵驱动电机30 kW，进料罐搅拌器电机22 kW，年耗电量为5.092×105kW·h，折合人民币29.5万元。

4.2 除盐水消耗

四台离心机均设计有管冲洗水1.5 t/h，再打浆水9 t/h，年耗水量3.192×105t。除盐水单价7元，折合人民币223.4万元。

压力过滤机设计喷淋水和再打浆水消耗40 t/h，由于其下料温度的下降，致使后路二次分离冷却水用量下降6 t/h，所以年除盐水消耗2.584×105t，折合人民币180.9万元。

4.3 蒸汽消耗

离心机再打浆水和管冲洗水加热器使用0.43 MPa蒸汽，单价155元，用量3.4 t/h，折合人民币400.5万元。但是考虑到PTA装置富产0.43 MPa蒸汽，一般不将此项费用计入动力消耗。

压力过滤机反吹氮气和喷淋水加热器分别用0.63 MPa和1.41 MPa蒸汽，该压力等级蒸汽为装置自产蒸汽，平时大量排废，所以此处不计入动力消耗。

4.4 润滑油消耗

每台离心机都配有独立复杂的润滑油系统。泄漏是该系统的难点问题，从而导致大量润滑油的非正常消耗和现场卫生的脏、乱、差。2010年所加润滑油是万利得150为684桶，长城HLM－46为228桶。

压力过滤机主电机齿轮箱、进料泵轴承箱、进料罐搅拌器齿轮箱容量分别为 6.8、5.5、38.7 L，2011年10月投用后至今无需换油，从未泄漏。与离心机相比，加油量可以忽略不计。

4.5 碱液的消耗

为保证离心机的分离效果，根据生产需要，周一、三、五分别对一台离心机进行定期碱洗作业。2010年碱洗次数总计173次。

每次碱洗用浓度5%的碱液约2.5 t，该浓度碱洗单价为150元，以此计算每年用碱432.5 t，折合人民币64 875元。

压力过滤机无定期碱洗作业安排，通常根据其过滤效果安排碱洗作业。2012年前半年压力过滤机碱洗次数总计14次。

压力过滤机每次碱洗时用浓度5%的碱液约15 t，以此计算，估计全年碱洗用碱420 t，折合人民币63 000元。压力过滤机自2011年10投用至今，因滤布破于2012年5月检修过一次。很显然，与离心机相比，压力过滤机的故障率极低，运行稳定性良好。大量减少了工人的劳动量，有利于装置的平稳运行。

5 设备及工艺稳定性对比

5.1 设备检修率

离心机属于高速转动设备，并且由于其结构的特殊性配备有独立复杂的润滑油系统。这就导致其更难操作，设备故障率高，主要体现为:底部轴承易磨损，齿轮箱故障，油系统温度压力波动泄漏、皮带断裂等。2010年离心机检修57次。

5.2 PT 酸的控制

离心机和压力过滤机的主要作用是除掉PT酸，因此产品中PT酸含量充分反映了其工艺性能的优劣。工艺要求产品中PT酸含量不大于150×10－6，压力过滤机对PT酸的控制效果要明显优于离心机，并且很少出现PT酸超标的情况。

5.3 产品排废

无论是离心机还是压力过滤机，在分离PT酸的时候都会造成部分PTA颗粒的损失，母液固含量能准确反映出该部分加工损失。为2012年上半年压力过滤机母液固含量，除5月25日前后压力过滤机因滤布破造成固含量迅速上升外，其余时间均能将固含量稳定控制在0.5%左右。

另据下游污水厂反馈，2010年污水厂共清理过两次池底污泥(主要成分为PTA颗粒)，每次600 t，共1 200 t。2012年6月污水厂清污200 t，以此计算全年清污约400 t。以目前PTA行情7 000元/t计，全年累计减少加工损失折合人民币560万元。

表1所示为离心机和压力过滤机在公用工程消耗、产品质量控制、产品排废、人工劳动量消耗等方面的综合对比，从该表不难看出压力过滤机的综合性能要优于离心机。

表1 离心机与压力过滤机综合对比表

6 总结

与离心机相比，压力过滤机的综合技术性能更加优良，总结如下:①节能降耗。以电、除盐水和产品排废量的明显降低为代表，压力过滤机的投用节省了大量费用。②操作简单平稳，工艺性能良好。压力过滤机操作简单，故障率低，能有效控制产品中PT酸的含量。③节省人力劳动。压力过滤机的投用免去了频繁的碱洗、补充润滑油及检修作业，极大地降低了人工劳动量。