橡胶带式真空过滤机在NaY分子筛水洗过程中应用

2018-03-18朱春燕

山东化工 2018年14期

张伟,朱春燕

(中国石化有限公司催化剂齐鲁分公司，山东淄博 255330)

在催化裂化催化剂制作过程中,改性分子筛是最重要的半成品之一。而NaY分子筛的水洗是制作改性分子筛的第一步。NaY分子筛水洗效果，直接决定着改性分子筛的质量。

自1996年以来，我装置在分子筛洗涤过滤过程中使用间歇式固定盘式真空带式过滤机(BHS带机)。随着日益增加的催化剂产品的市场需求量，BHS带机的生产能力已经不能满足我公司日益发展的需要。橡胶带式滤机是一种新型、高效、连续操作的固液分离设备。生产过程的过滤、洗涤、卸渣、滤布清洗随胶带的运行可依次完成，实现了真正意义上的连续运行，从而过滤效率得到提高，能耗下降。为提高分子筛装置的生产稳定性和连续性，我公司已经在分子筛一次交换过滤洗涤过程中使用橡胶带式滤机。并取得了较好的效果[1]。为进一步提高装置的生产能力和分子筛的质量，拟将橡胶带式滤机用于NaY分子筛的过滤水洗过程。

1 操作参数的选择

在改性分子筛的生产中，NaY物料的过滤不存在离子的交换反应，其过程为一般的水洗过程。NaY滤饼的厚度，带机的真空度以及带机水洗水量决定了NaY物料的水洗效果。选择合适的滤饼厚度，带机的真空度以及带机水洗水量对于分子筛质量的控制以及生产中的能耗具有重要的意义。

1.1 带机真空度

对于不可压缩滤饼，滤液通过这两个多孔层的速率为[2]：

式中： V——滤液量，m3；

θ——过滤时间，s；

A——过滤面积，m2；

△P——滤饼和滤布的总压强降Pa；

L——滤饼厚度，m；

Le——滤布的当量滤饼厚度，m；

μ——滤液粘度，Pa·S；

r——滤饼的比阻，1/m2。

表1和图1分别为不同真空度下滤饼中氧化钠含量的变化及交换段真空度对滤饼形态的影响。由表1和图1中数据可以看出，带机真空度为bMPa时，水洗水在卸料前不能被吸干，将导致浆液的比重下降，影响装置的生产能力。随着真空度的提高，滤饼能保持较平整的状态，水洗水在卸料前能完全被吸干，氧化钠含量降低，产品质量稳步提高。继续提高真空度至a+0.01MPa后，滤饼中氧化钠含量明显降低，合格率基本达到100%。但是当继续提高真空度≥a+0.015MPa时后，滤饼中氧化钠含量却升高，合格率降低至99.9%以下，滤饼中有大量裂纹产生，水洗水通过滤饼裂纹流失，导致水洗效果变差。因此，控制交换段真空度易选取为a+0.01MPa。

表1 带机真空度对滤饼形态的影响

1.2 帯机水洗水量

NaY过滤水洗的目的是为了洗去吸附在分子筛表面的氧化钠和SiO2。根据生产需要，水洗后NaY滤饼中氧化钠含量低于b%即可满足后续工序的需要。因此，在保证NaY滤饼中氧化钠低于b%的条件下，尽量降低帯机水洗水用量，以降低水耗，达到节能减排的目的。

在保持其它操作条件不变，改变水洗水流量，得到滤饼中氧化钠含量的变化如图2所示。从表中数据可以看出，当降低NaY带机水洗水流量为c时，滤饼中氧化钠含量较高，合格率较低，带机的水洗效果较差。当新鲜水的流量提高为c+0.5m3/h时，带机的水洗效果变好，滤饼中氧化钠的合格率提升，但仍低于100%。继续提高水洗水流量至c+1m3/h后，滤饼中氧化钠的合格率开始出现100%的状况，当水洗水流量为c+1.5m3/h时，滤饼中氧化钠合格率达到100%,完全满足生产的需要。而旧BHS带机的水洗水流量一般为c+2.5m3/h。由此可见，使用橡胶带式滤机后，在保证氧化钠的合格率在100%的状况下，NaY带机的水洗水流量可显著降低。

1.3 NaY滤饼厚度

由于橡胶带式滤机的驱动装置为由电机带动的橡胶驱动辊，其运行频率可以进行适当调节，通过调整驱动辊运行速度即可调整过滤时间，即控制滤饼的厚度。原BHS带式滤机驱动装置的局限性，滤饼厚度最大可控制在dmm。橡胶带式滤机滤饼厚度可不受驱动装置的限制，适当增大滤饼的厚度可延长洗涤用水在滤饼内的停留时间，有利于水洗水对NaY滤饼中氧化钠的洗涤，使得产品质量的提高。根据本装置的对于产量的要求，将滤饼厚度在原来滤饼厚度的基础上进行了增大，在保证水洗水量和带机真空度不变的情况下，得到滤饼厚度与氧化钠合格率的关系如图3所示。

图3 滤饼厚度对NaY滤饼中氧化钠合格率的影响

由图3中数据可明显看出，当滤饼厚度由dcm提高至d+1cm后，滤饼中氧化钠的合格率均为100%，说明此时滤饼的水洗效果仍然较好。当继续增大滤饼厚度值d+1.5cm后，滤饼中氧化钠的合格率开始下降，当增大至d+2cm后，滤饼中氧化钠的合格率再次下降。根据本装置的生产能力，将滤饼厚度控制在d+1cm。因此，在保证氧化钠的合格率为100%的状况下，使用橡胶带式滤机后，装置的生产能力明显提高。