离心机在PVC固液分离中的常见问题及解决方法

2019-09-26施海荣王保军

上海化工 2019年9期

李强施海荣王保军

海申机电总厂（象山）（浙江宁波 315718）

聚氯乙烯（PVC）是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物，为一种白色粉末，密度在1.35～1.45 g/cm3之间。PVC树脂根据聚合度不同分为8种牌号，分别为：SG-1，SG-2，SG-3，SG-4，SG-5，SG-6，SG-7 以及HPVC（高聚合度聚氯乙烯），目前国内比较常见的为SG-5型。SG-5型主要用来制造PVC水管及其他高强度管材。

1 PVC生产工艺流程（电石法）

国内常见的PVC生产工艺采用电石为原料。电石经水解生成乙炔，乙炔气经过精制，与烧碱车间来的氯化氢反应生成粗氯乙烯，粗氯乙烯精馏除杂后采用悬浮法工艺生成PVC，PVC浆料经脱除氯乙烯单体、离心机脱水干燥后即得成品，最后包装存储。具体流程见图1。

图1 聚氯乙烯生产工艺流程

2 卧螺离心机的结构及工作原理

卧螺离心机是PVC浆料固液分离（即脱水干燥）的关键设备，主要由限矩保护装置、差速器、螺旋、转鼓、机罩、机座、润滑系统、主电机（包括机架）组成，具体如图2所示。

图2 卧螺离心机的结构

离心机的工作原理是：PVC浆料经进料管（1）送入螺旋体（5）上的物料分配器内，通过高速旋转的螺旋体均匀分布到转鼓（4），在主机高速旋转产生的离心力作用下，密度较大的PVC固相颗粒被快速沉积到转鼓内壁上，与转鼓作相对运动的螺旋体叶片连续将其刮下并推向转鼓小端排渣口，分离后的清液经转鼓大端堰板开口溢流出转鼓。螺旋与转鼓之间的相对运动由差速器来实现。差速器的外壳与转鼓连接，差速器输出轴与螺旋连接，差速器输入轴与限矩保护装置连接。主电机带动转鼓旋转的同时也带动了差速器外壳的旋转，差速器输入轴与限矩保护装置相连，在差速器速比的作用下，将扭矩传递给螺旋体，从而实现离心机对PVC物料的连续分离。

3 常见问题及解决方法

卧螺离心机在PVC固液分离中不可避免地会出现一些问题，及时解决问题、积累经验是卧螺离心机操作技能提升的重要过程。

3.1 PVC干粉返冲

PVC干粉返冲问题一般出现在新工艺线设备的初始调试阶段。由于在施工过程中没有充分考虑到离心机停止运行后，干燥塔内的高温气流会沿着管道将螺旋输送机内的PVC干粉由离心机出料口返吹向离心机内腔，造成PVC干粉在离心机机罩内壁及出渣部位腔体内部堆积。当停机时间过长，再次开机运行时，就会出现启动电流异常高，导致开机报警等“过电流”保护停机现象的发生。当PVC高温气流“返冲”进入主轴承座部件后，会随着主轴承润滑油进入润滑油站，大直径的PVC干粉颗粒会直接停留在润滑站过滤油网上，造成过滤油网堵塞；小直径的PVC干粉颗粒和蒸汽会直接随着润滑油进入主轴承，产生液压油“乳化”现象，同时导致主轴承因润滑不畅而“烧毁”。

将距离心机渣相排料端螺旋输送机1 m处的单导程输送叶片去除，使螺旋输送机输送的PVC干粉在该处形成“料封”，起到封堵干燥塔内高温气流“返冲”通道的作用，可避免PVC干粉的返冲。

3.2 处理后的液相含固率高

液相固含率较高的现象一般出现在新工艺线设备的初始调试阶段。由于在运转过程中，离心机机罩内腔处于负压状态，且压力小于离心机两端出口处的压力，因而出渣口处的PVC干粉和出液口处的高温蒸汽会因为气压差的作用而窜入到机罩内腔，二者混合后，顺着离心机罩壳“肚皮”板流至离心机液相出口，造成离心机处理后的液相含固率升高。

该问题的解决方法是去除离心机机罩内腔的压力差，保持机罩内腔与出渣口、出液口处的压力一致。常用方法是在离心机出渣、出液口或在机罩内腔增设稳压管。

3.3 离心机处产生塑化片

PVC生产过程中若聚合工艺不正常（会导致PVC浆料中夹带着一些不规则的固体大颗粒）或者进料温度高于80℃，离心机螺旋体与转鼓之间间隙过小时，螺旋体在“刮料”过程中就极易产生塑化片。

通过合理调整螺旋体与转鼓内壁之间的间隙，同时减小螺旋叶片刮料厚度，可避免塑化片现象的出现。

3.4 差速器运行温升过快

差速器运行温升过快的原因主要有：（1）差速器腔体注入的润滑油量偏少，由于润滑不充分，行星齿轮摩擦加剧导致温升过高，长期高温运行容易造成滑动轴承与行星轴高温黏合或齿轮损坏；（2）差速器腔体注入的润滑油量过多，造成润滑油温度升高、体积膨胀，差速器腔体内部因预留空间过小，导致内腔压力过大，使轴颈处骨架密封损坏，从而导致润滑油外泄；（3）短时间内进料波动幅度大且频繁，造成差速器瞬间负载变化异常、滑动轴承磨损加剧，使油温升高。

解决方法：（1）严格控制差速器内腔预留腔体空间，一般预留总腔体空间的15%左右作为膨胀空间；（2）定期更换和检查润滑油油质；（3）严格按工艺规程控制离心机进料量、进料浓度和进料时间。

3.5 分离效果不佳

PVC物料特性，如：牌号（PVC型号）、物料温度、物料内异类物质含量、聚合不正常物(爆聚料或粗料)、聚合程度、黏度、含固率、氯乙烯残留等，对离心机的分离效果都会产生影响。理论上，PVC浆料牌号越大越容易分离。

离心机用于PVC浆料的固液分离时，要获得良好的分离效果，PVC浆料进料应满足以下几点要求：进料温度控制在80℃以下；浆料含固率控制在25%±5%；氯乙烯残留量一般控制在10%以下。

3.6 进料管断裂

3.6.1 进料管在启动过程中出现断裂

如果离心机在停机前未进行全面冲洗，未将螺旋筒体锥段内的积料冲洗干净，那么离心机停机后，上方的积料会由于本身重力作用堆积在螺旋筒体锥段内的一侧，离心机再次启动后，偏重引起离心机振动，从而导致进料管颤动，其因与螺旋体高速摩擦而断裂。

解决方法：采用带喷淋装置的双层进料管，在停机前必须通过进料管的夹套对离心机进行彻底冲洗，以确保螺旋筒体内无积料。

3.6.2 进料管在运行过程中出现断裂

进料管在运行过程中出现断裂，一般是由以下原因所引起：（1）进料浓度不稳定；（2）进料压力不稳定；（3）管路系统有振动。

解决方法：改进生产工艺，保证进料浓度、进料压力的稳定；经常检查离心机与设备管路的螺栓连接情况。

3.7 常见的电器故障及解决措施

（1）离心机在运行中出现变频器“过热”保护，电器元件因积灰、受潮出现频繁“短路”现象。原因分析：根据参数设定值，在外部环境温度超过40℃时变频器会因“过热”而保护停机；温度太高且温度变化较大时，元器件内部易出现结露现象，导致其绝缘性能大大降低，甚至引发“短路”事故。解决方法：使电器控制柜与周围环境尽量隔离或将其单独放置在有空调的专用操作室内，以避免高温、灰尘以及腐蚀性气体对电器元件的危害。

（2）离心机在运行过程中出现恒速过电压报警。这可能是由于输入电压偏高或运行过程中存在外力拖动电机运行。可通过将电压调至正常范围、取消外动力或加装制动电阻来避免该现象的发生。

（3）离心机在运行过程中出现主电机过温故障。这可能是由于主电机温度传感器接线松动或主电机温度过高；可检测温度传感器接线并排除故障、降低载频或采取其他散热措施对电机进行散热处理。

（4）变频器频繁报过流和过压。原因可能是电机参数设置不正确、加减速时间不合适或负载波动。可重新设置电机参数，进行电机调谐，或者设置合适的加减速时间。