水合催化剂陶瓷膜过滤管失效原因分析及对策

程传成

(河南神马尼龙化工有限责任公司 ， 河南 平顶山 467013)

陶瓷膜过滤器是环己醇装置水合催化剂再生系统中重要的过滤设备，为确保水合催化剂的纯度及活性，以免影响后面工序反应及屏蔽泵设备的使用寿命和工作性能，需在水合催化剂再生过程前用过滤器来过滤介质中的杂质。该设备主要由管道、上下锥形封头、筒体、陶瓷膜过滤管、压盖及密封紧固件等组成。主要作用是去除流体中的杂质及有机物，满足工艺生产及设备使用工况要求。

1 存在的问题

某公司在环己醇生产过程中，水合工序的水合触媒(催化剂)需要不间断的再生以增加活性。水合触媒再生过程中，需要向触媒浆料中加入浓度约35%、温度约90 ℃的过氧化氢，以分解触媒上附着的有机物，这时浆液内部会残存下来较多的有机物，通过陶瓷膜过滤器过滤。同时在过滤器的入口设有压差表来观察过滤器是否堵塞，为了防止水合触媒的堵塞及维持滤液量，要通过定时器定期用高纯水(WPH)加压进行反冲洗。该公司陶瓷膜过滤管过滤精度为0.05 μm，材质为复合陶瓷，介质上进下出，介质水合触媒呈一定的弱酸性。当水合触媒浆液通过陶瓷膜过滤管时，把含有较多有机物的废水过滤到壳层，随后沿管线排出，水合触媒流到下一程序。在使用过程中发现，水合触媒催化剂浆液流经过滤器内陶瓷膜过滤管时，固体杂质对陶瓷膜过滤管上部的迎击端面冲刷磨损比较严重，易堵塞，陶瓷膜过滤管更换频繁，备件价值高。

2 原因分析

2.1 物料对陶瓷膜过滤管的影响

水合触媒再生过程中用过氧化氢去除的固体有机物含量较多，未能经过多级过滤，较大的有机物随着物料一起流过过滤器，对陶瓷膜过滤管端面进行冲刷，造成端面破损、滤芯堵塞，影响过滤效果。

2.2 水冲洗程序对陶瓷膜过滤管的影响

该过滤装置原始设计的WPH冲洗管线(见图1)是从陶瓷膜过滤器(19)下部接管法兰(11)进水加压冲洗，水洗过程产生的废水通过陶瓷膜过滤器(19)上部管线接管法兰(14)排放到污水池，压力过大里面的细微颗粒会对陶瓷膜过滤管造成伤害，当压力低时，冲洗效果不佳，达不到工艺要求。

2.3 人员操作对陶瓷膜过滤管的影响

工艺操作过程中，未能彻底排除水合触媒物料中的气体，气体伴随着介质在管道中流动，管道中的气体在陶瓷过滤器内容易形成汽蚀、汽锤效应，对陶瓷膜过滤管造成振裂或振断破坏。

3 改进措施

3.1 增加初次过滤及保护措施

在陶瓷膜过滤器(19)之前增加篮式过滤器(2)，过滤精度为2 mm，初步过滤掉水合触媒浆液中的固体颗粒，减少固体颗粒对多孔陶瓷膜过滤管(9)端面的磨损，同时陶瓷膜过滤管上部迎击端面，增加一个和多孔陶瓷膜过滤管(9)上部端面形状尺寸完全一样的防冲刷垫片(17)，一定压力的水合触媒浆液流向陶瓷膜过滤管(9)上部时，直接冲击在防冲刷垫片(17)上。防冲刷垫片(17)上加工有与多孔陶瓷膜过滤管(9)尺寸一样的流道孔，这样既不影响水合触媒浆液的流通，又有效地避免了催化剂颗粒对多孔陶瓷膜过滤管(9)的冲击，利用防冲刷垫片(17)保护作用，不仅有效降低了水合触媒浆液对多孔陶瓷膜过滤管(9)的冲击磨损，而且在使用过程中容易操作，成本低廉。检修更换多孔陶瓷膜过滤管(9)时，防冲刷垫片(17)直接通过管口密封圈(18)固定到多孔陶瓷膜过滤管(9)的入口端面上。改造前后效果见图1。

1.入口管道 2.篮式过滤器 3.法兰 4.锥形封头 5.筒节 6.密封垫 7.法兰 8.筒体 9.多孔陶瓷膜过滤管 10.耳式支座 11、12、13、14.接管法兰 15.接地板 16.出口管道 19.陶瓷膜过滤器

3.2 改变水洗程序

原设计的高纯水(WPH)冲洗是从陶瓷膜过滤器(19)下部接管法兰(11)进水冲洗，水洗过程产生的废水通过陶瓷膜过滤器(19)上部管线接管法兰(14)排放到收集池。实施改变冲洗方式技术改造，技改后高纯水(WPH)冲洗管线从接管法兰(14)进水，水洗产生的废水从接管法兰(11)管线排放。技改之后水洗过程中的废水排放更流畅，高纯水(WPH)反冲洗多孔陶瓷膜过滤管(9)时冲洗更直接，冲洗更彻底，效果更好，有效减少检修多孔陶瓷膜过滤管(9)的工作量。技改前后效果见图2。

图2 多孔陶瓷膜过滤管技改前后安装图

3.3 降低汽蚀、水锤的破坏

本体装置上增加放空接管，在装置开车前，水合触媒浆液管道中的气体通过放空接管彻底排放出去，减少汽蚀、汽锤对多孔陶瓷膜过滤管(9)的破坏，提高设备运行稳定性。

3.4 化学中和

水合触媒再生过程"中用过氧化氢去除的固体有机物呈弱酸性，可以用化学中和的方法部分去除，减少对陶瓷膜过滤管的堵塞。将筒体上冲洗水接管法兰(11)作为化学清洗装置清洗液入口对陶瓷膜过滤管微孔内的杂质进行化学中和，冲洗水接管法兰(14)作为化学清洗装置清洗液的出口，与化学清洗机器形成一个化学清洗系统，对陶瓷膜过滤管内的杂质进行化学中和，去除一定比例的陶瓷膜过滤管内的杂质。

3.5 陶瓷膜过滤管精细化管理

为了监控掌握每一根陶瓷膜过滤管的使用情况，设备检修人员在陶瓷膜过滤管上部盖板表面和陶瓷膜过滤管上都做了数字标示，并一一对应。通过此项措施，能够更加准确地掌握每一根陶瓷膜过滤管的安装使用时间、使用天数和使用情况，结合陶瓷膜过滤管使用寿命、报废更换时间，为陶瓷膜过滤管精细化管理和更换决策做好信息技术支撑。

4 结论

通过对陶瓷膜过滤器前加装篮式过滤器、陶瓷膜过滤管端面增加金属防护垫片、增加放空管、改变冲洗方式、对陶瓷膜过滤管微孔内的杂质进行化学中和、精细化维修管理，延长了陶瓷膜过滤管3个月的使用周期，降低了备件费用和检修成本，达到装置长周期稳定运营的目的。