压滤机在合成1，4-丁炔二醇系统中的应用

胡金明

（河南开祥精细化工有限公司，河南 义马 472300）

1 现状

BDO 装置炔化催化剂的置换，目前使用圆盘过滤器（F103）实现废催化剂的分离。在BDO 装置停车后，炔化催化剂的活性降低不可逆转，需对炔化催化剂进行大量置换以满足催化活性要求。使用现有的圆盘过滤器（F103）工作量大且分离效率低，炔化催化剂置换速度慢，对装置负荷的影响周期长。每次处理约1.5 m3催化剂浆液，时间为6 h ～8 h。同时，甩出的稀糊状废催化剂中带有BYD溶液，危废量大，处理费用高且处理手续难度大。单套装置，每天圆盘过滤器F103 需运行3 个周期，员工每班次需完整地操作一次，每周6 d，工作量大。每天约排出废催化剂8 桶（200 L 铁皮桶），约合1.6 t。每年（按300 d 计算）约使用铁皮桶300 d×8 个/ d=2400 个，费用高。

2 必要性

BDO 装置如采用高压隔膜压滤机替换原设计的圆盘过滤器F103 进行炔化催化剂分离，该设备运行效果较好，处理量较大且分离效率高。优点如下。1）回收BYD 溶液，节约生产成本。2）替换F103，节省滤盘采购费用，减少盛放废催化剂的铁皮桶的采购费用。3）排出的催化剂水液含量少，减少了废铜铋催化剂的产生量，进而减少处理难度和处理费用，缓解环保压力。4）大大降低了员工的劳动强度。

3 增加压滤机前后流程对比

增加压滤机前，使用圆盘过滤器进行分离，F102 浓缩循环液进入缓冲槽（V104）中，然后进入圆盘过滤器F103中进行过滤。在整个过滤分离期间，如果F103 的滤盘出现形变或者催化剂的浓度过稀，都会导致过滤失败，清液无法采出。并且圆盘过滤器的滤盘是密封在设备内部，一旦出现无法清液采出的情况，圆盘过滤器就被迫停运，必须将所有滤盘吊出，才能准确找出变形位置，造成的检修工作量巨大。在正常过滤期间，圆盘过滤器需频繁甩盘，来保证过滤效果。圆盘过滤器每天分离物料约5 m3，并且在甩盘之后，过滤后的废催化剂呈糊状，含水量约占60%左右。流程示意如图1 所示。

增加压滤机之后，F102 浓缩循环液进入缓冲槽（V104）中，进入压滤机，压滤机共有29 块滤板，且滤板之间都有透明采出管线，能够准确判断压滤效果，及时调整滤布或者催化剂浓度。压滤后的清液回收至系统，每天分离处理物料可达20 m3，大大提高了工作效率。处理后的滤饼成块状，含水量约在10%～15%。同时在现场安装的过程中，增加了清液回收缓冲罐，缓冲罐出口增设一组袋式过滤器，采用精度为1μm 的滤袋对清液再次进行过滤回收，避免催化剂的细小颗粒进入后系统中。流程示意如图2 所示。

4 压滤机的结构和技术参数

图1 圆盘过滤器分离流程

图2 压滤机分离流程

压滤机的组成有5 个部分。1）机架部分：机架是整套设备的基础，它主要用于支撑过滤机构，由止推板、压紧板、机座、油缸体和主梁等连接组成。设备运行时，油缸体上的活塞杆推动压紧板，将位于压紧板和止推板之间的隔膜板、滤板及滤布压紧，以保证带有压力的滤浆在滤室内进行加压过滤。2）过滤部分：过滤部分是由整齐排列在主梁上的隔膜滤板、厢式滤板和夹在他们之间的滤布组成。过滤开始时，滤浆在进料泵的推动下，经止推板的进料口进入各滤室内，滤浆借助进料泵产生的压力进行固液分离，由于过滤介质（滤布）的作用，使固体留在滤室内形成滤饼，滤液则由排液阀排出。排液阀后采出管线采用透明胶管，能够更为直观的观测过滤效果。3）液压部分：液压部分是主机完成压紧和松开的动力装置，在电气控制系统的作用下，通过油缸、油泵及液压元件来完成的一系列工作；当系统被压紧时，将各个滤室密封，用于过滤；反之，松开时，用于卸料。4）卸料部分：卸料机构主要由两台减速机、传动轴、链轮、链条等部件组成。当压紧板松开后，支撑座位置的电机启动，通过链轮和链条拉动油缸座、压紧板，并拉开第一滤板，止推板位置的电机启动，带动隔板拉开第二部分滤板，通过电控信号传递，使之反转，带动隔板拉开剩余的滤板，这样一个卸料过程完毕。5）电气控制部分：电气控制是整个系统的控制中心，它主要由电控柜、断路器、空气开关、接触器、中间继电器、行程开关以及接近开关等组成，可控制整个压滤循环。

5 压滤机的工作原理

该高压隔膜压滤机摆脱了传统箱式压滤机仅靠流体静压力进料挤压脱水的方式，它在入料初期的工作过程和传统箱式压滤机一样，通过给料泵不断地将物料压入滤室，挤压室内的物料，料浆通过滤布过滤分离，在过滤期结束后即停止入料，滤饼的进一步脱水是采用压缩空气充填隔膜，由隔膜变形产生两维方向的压力，来破坏颗粒间形成的拱桥，将残留在颗粒空隙间的滤液挤出；滤饼中的毛细水，则通过强气流进行穿流置换排出。因而高压隔膜压滤机可以最大限度地降低滤饼的水分。

压滤机工作时， 液压站上的柱塞泵给油缸的无杆腔供油，油缸体上的活塞杆推动压紧板， 将隔膜滤板、厢式滤板及滤布压紧（当达到压力上限时，柱塞泵停止工作）， 使相邻滤板之间形成封闭滤室。然后启动入料泵，含有催化剂的物料由入料泵以0.8 MPa 的压力通过滤板的中心孔进入各滤室（止推板的中心孔和压紧板的侧面两端同时进料）通过入料压力进行固液分离， 利用滤布的透水性， 使催化剂留在滤室内形成滤饼， 滤液由滤板的排水孔排出。待滤饼形成后， 再向隔膜滤板内通入除盐水， 进行压榨， 进一步降低滤饼水分。通过泄压阀排出系统中的压力后，柱塞泵启动给油缸的有杆腔供油，活塞杆收回油缸，第一组滤板松开，通过拉板机构依次拉开每组滤板， 实现最终卸料。至此， 一个压滤循环结束[1]。

6 效益分析

6.1 降低废催化剂处理成本

原F103 分离出的废催化剂为稀糊状，现压滤机分离出的废催化剂为干块状。

单套装置使用F103，每天分离出废催化剂8 桶，1 周运行6 d，一年（300 d）产生废催化剂300 d×8 桶/天=2400桶，2 套装置共计4800 桶，约合4800 桶×0.2 t/桶=960 t；使用压滤机，每天分离出废催化剂8 桶，1 周运行3 d，一年（300 d）产生废催化剂150 d×8 桶/ d=1200 桶，2 套装置共计2 400 桶，约合2400 桶×0.2 t/桶=480 t。

原稀糊状的废催化剂处理费用约600 元/吨（该公司付给处理方），每年处理费用约为600 元/ t×960 t=57.6 万元；现干块状的催化剂外售费用为280 元/ t（处理方付给我公司），每年外售费用为280 元/ t×480 t=13.44 万元。每年节省费用为57.6+13.44=71.04 万元。

6.2 降低原料消耗，提高产能

多回收BYD 溶液（25%）约480 m3。每年多回收BYD溶液（25%浓度）约480 m3，约合成品BDO 溶液120 t，价值96.0 万元。

6.3 减少滤盘采购成本

F103 停用，每年少采购2 套滤盘，滤盘使用周期为一年，单套滤盘费用约为27.0 万元，每年节省采购费用约54.0万元。

6.4 降低催化剂空桶消耗成本

由于排出的催化剂水液含量少，减少了废铜铋催化剂的产生量，使得废催化剂空桶使用数减少2 400 个，空桶费用为80 元/个，合人民币1200 个×80 元/个=19.2 万元。

以上共计产生直接经济效益约为71.04 万元+96.0 万元+54.0 万元+19.2 万元=240.24 万元/年。

同时由于压滤机操作方便，分离效率高，操作频次低，大大降低员工的劳动强度；并且压滤机能够迅速判断无法清液采出的要因，避免了F103 滤盘重复拆装的问题，降低了设备检修频次，间接降低了劳动强度和生产负担[2]。

7 结语

高压隔膜压滤机在Reppe 合成1-4 丁炔二醇过滤系统的生产使用过程中， 突出体现了其对入料的适应能力强、处理能力大、过滤速度快、卸料速度快等优点，故在处理黏度大、粒度细及浓度高的物料领域具有广阔的应用前景。增加了回收BYD 溶液的处理能力， 有效减少了废铜铋催化剂的产生量， 减少了洒落地面造成污染， 进而减少公司危废的处理难度和处理费用， 满足了生产系统的需要， 经济效益显著， 取得了预期效果。