PTA裝置中離心機與壓力過濾機的技術(shù)分析對比

祁燕龍

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽 471012)

1 裝置簡介

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司PTA裝置采用英國BP－Amoco公司的專利技術(shù)，公稱生產(chǎn)能力22.5萬t/a，小時生產(chǎn)量為32 t，年開工時間7 600 h。2000年5月一次投料生產(chǎn)成功。2003年10月，在不改變原工藝條件的情況下對裝置的“瓶頸”進行擴能改造，裝置生產(chǎn)能力達到32.5萬t/a，小時生產(chǎn)能力 42 t［1］。

2 工藝流程

2.1 離心機工藝流程

離心機和壓力過濾機屬于PTA裝置中精制單元的一級分離設(shè)備。其工藝原理為在0.46 MPa、152℃的條件下，根據(jù)對苯二甲酸(PTA)與對甲基苯甲酸(PT酸)在水中溶解度的不同將PT酸除去，從而達到精制的目的。BP－Amoco的專利技術(shù)采用三臺離心機并聯(lián)操作，2003年擴能后又增上了一臺離心機。

自第五結(jié)晶器BD605來的漿料經(jīng)離心機進料泵BG605加壓后送入四臺離心機BM701A/B/C/D，分離后的含水量10%～20%的濾餅通過除鹽水打漿后進入再打漿罐BD702進行后續(xù)工藝處理。被分離的富含PT酸的母液進入母液罐BD703，然后經(jīng)冷卻送入下游污水廠。

2.2 壓力過濾機工藝流程

2011年裝置經(jīng)過改造增上一臺壓力過濾機BM701，用以取代先前的四臺離心機。自第五結(jié)晶器來的漿料由BG605送入壓力過濾機進料罐BD701，然后由壓力過濾機進料泵BG701將漿料送入壓力過濾機BM701，部分漿料溢流回BD701，其余漿料在轉(zhuǎn)鼓表面形成濾餅后經(jīng)過再打漿送入BD702，富含PT酸的母液被送入BD703。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 離心機的結(jié)構(gòu)及工作原理

洛陽石化PTA裝置采用SHARPLES P6100型離心機。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 離心機結(jié)構(gòu)簡圖

一個下端稍呈錐形的圓柱形轉(zhuǎn)筒在外殼內(nèi)高速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速2 000 r/min。在轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，螺旋輸送器和轉(zhuǎn)筒呈同一方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1 985 r/min。漿料經(jīng)過一根位于轉(zhuǎn)筒中部的靜止進料管被送到螺旋輸送器底端，然后通過螺旋軸體的入口進入離心機內(nèi)部。由于液體與固體的密度不同，各自所產(chǎn)生的離心力也不相同，固體密度大，離心力也大，因此緊貼轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，液體由于密度小，比固體更靠近軸心，使固液明顯分層。液體由于流動性好，沿螺旋越過環(huán)堰從上部溢出，固體的流動性差需要通過重力及螺旋輸送器的推力把固體物料推向設(shè)在轉(zhuǎn)鼓下部的固體排料口。該離心機單機正常進料量10.76 t/h，最大16.5 t/h，濾餅含濕 12%，濾液含固 0.3%［2］。

3.2 壓力過濾機的結(jié)構(gòu)及工作原理

壓力過濾機由成都云翔飛機專用附件廠設(shè)計制造，其工作原理如圖2所示。

圖2 壓力過濾機工作原理圖

過濾時，轉(zhuǎn)鼓下部浸入漿料中，轉(zhuǎn)鼓的整個外腔充滿高壓蒸汽。濾液在壓力作用下，透過過濾介質(zhì)進入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，匯集在轉(zhuǎn)鼓下部，然后由吸液管和空心軸排出。而固體顆粒則被截留在濾布表面形成濾餅，濾餅轉(zhuǎn)出液面后，先后經(jīng)過一次脫水區(qū)，洗滌區(qū)，二次脫水區(qū)，最后轉(zhuǎn)入卸料區(qū)，經(jīng)過刮刀從濾布表面卸除，濾布經(jīng)再生后一個過濾循環(huán)即告完成，下一個循環(huán)開始。壓力過濾機設(shè)計干基產(chǎn)量46.5 t/h，濾餅含濕量＜12%。

4 公用工程消耗

4.1 電力消耗

四臺離心機的驅(qū)動電機均為6 kV高壓電機，軸功率320 kW，以年工作時間7 600 h，電價0.58元計，四臺離心機的年耗電量為9.728×106kW·h，折合人民幣564.2萬元。

壓力過濾機驅(qū)動電機額定功率為15 kW，進料泵驅(qū)動電機30 kW，進料罐攪拌器電機22 kW，年耗電量為5.092×105kW·h，折合人民幣29.5萬元。

4.2 除鹽水消耗

四臺離心機均設(shè)計有管沖洗水1.5 t/h，再打漿水9 t/h，年耗水量3.192×105t。除鹽水單價7元，折合人民幣223.4萬元。

壓力過濾機設(shè)計噴淋水和再打漿水消耗40 t/h，由于其下料溫度的下降，致使后路二次分離冷卻水用量下降6 t/h，所以年除鹽水消耗2.584×105t，折合人民幣180.9萬元。

4.3 蒸汽消耗

離心機再打漿水和管沖洗水加熱器使用0.43 MPa蒸汽，單價155元，用量3.4 t/h，折合人民幣400.5萬元。但是考慮到PTA裝置富產(chǎn)0.43 MPa蒸汽，一般不將此項費用計入動力消耗。

壓力過濾機反吹氮氣和噴淋水加熱器分別用0.63 MPa和1.41 MPa蒸汽，該壓力等級蒸汽為裝置自產(chǎn)蒸汽，平時大量排廢，所以此處不計入動力消耗。

4.4 潤滑油消耗

每臺離心機都配有獨立復(fù)雜的潤滑油系統(tǒng)。泄漏是該系統(tǒng)的難點問題，從而導(dǎo)致大量潤滑油的非正常消耗和現(xiàn)場衛(wèi)生的臟、亂、差。2010年所加潤滑油是萬利得150為684桶，長城HLM－46為228桶。

壓力過濾機主電機齒輪箱、進料泵軸承箱、進料罐攪拌器齒輪箱容量分別為 6.8、5.5、38.7 L，2011年10月投用后至今無需換油，從未泄漏。與離心機相比，加油量可以忽略不計。

4.5 堿液的消耗

為保證離心機的分離效果，根據(jù)生產(chǎn)需要，周一、三、五分別對一臺離心機進行定期堿洗作業(yè)。2010年堿洗次數(shù)總計173次。

每次堿洗用濃度5%的堿液約2.5 t，該濃度堿洗單價為150元，以此計算每年用堿432.5 t，折合人民幣64 875元。

壓力過濾機無定期堿洗作業(yè)安排，通常根據(jù)其過濾效果安排堿洗作業(yè)。2012年前半年壓力過濾機堿洗次數(shù)總計14次。

壓力過濾機每次堿洗時用濃度5%的堿液約15 t，以此計算，估計全年堿洗用堿420 t，折合人民幣63 000元。壓力過濾機自2011年10投用至今，因濾布破于2012年5月檢修過一次。很顯然，與離心機相比，壓力過濾機的故障率極低，運行穩(wěn)定性良好。大量減少了工人的勞動量，有利于裝置的平穩(wěn)運行。

5 設(shè)備及工藝穩(wěn)定性對比

5.1 設(shè)備檢修率

離心機屬于高速轉(zhuǎn)動設(shè)備，并且由于其結(jié)構(gòu)的特殊性配備有獨立復(fù)雜的潤滑油系統(tǒng)。這就導(dǎo)致其更難操作，設(shè)備故障率高，主要體現(xiàn)為:底部軸承易磨損，齒輪箱故障，油系統(tǒng)溫度壓力波動泄漏、皮帶斷裂等。2010年離心機檢修57次。

5.2 PT 酸的控制

離心機和壓力過濾機的主要作用是除掉PT酸，因此產(chǎn)品中PT酸含量充分反映了其工藝性能的優(yōu)劣。工藝要求產(chǎn)品中PT酸含量不大于150×10－6，壓力過濾機對PT酸的控制效果要明顯優(yōu)于離心機，并且很少出現(xiàn)PT酸超標(biāo)的情況。

5.3 產(chǎn)品排廢

無論是離心機還是壓力過濾機，在分離PT酸的時候都會造成部分PTA顆粒的損失，母液固含量能準(zhǔn)確反映出該部分加工損失。為2012年上半年壓力過濾機母液固含量，除5月25日前后壓力過濾機因濾布破造成固含量迅速上升外，其余時間均能將固含量穩(wěn)定控制在0.5%左右。

另據(jù)下游污水廠反饋，2010年污水廠共清理過兩次池底污泥(主要成分為PTA顆粒)，每次600 t，共1 200 t。2012年6月污水廠清污200 t，以此計算全年清污約400 t。以目前PTA行情7 000元/t計，全年累計減少加工損失折合人民幣560萬元。

表1所示為離心機和壓力過濾機在公用工程消耗、產(chǎn)品質(zhì)量控制、產(chǎn)品排廢、人工勞動量消耗等方面的綜合對比，從該表不難看出壓力過濾機的綜合性能要優(yōu)于離心機。

表1 離心機與壓力過濾機綜合對比表

6 總結(jié)

與離心機相比，壓力過濾機的綜合技術(shù)性能更加優(yōu)良，總結(jié)如下:①節(jié)能降耗。以電、除鹽水和產(chǎn)品排廢量的明顯降低為代表，壓力過濾機的投用節(jié)省了大量費用。②操作簡單平穩(wěn)，工藝性能良好。壓力過濾機操作簡單，故障率低，能有效控制產(chǎn)品中PT酸的含量。③節(jié)省人力勞動。壓力過濾機的投用免去了頻繁的堿洗、補充潤滑油及檢修作業(yè)，極大地降低了人工勞動量。