雙級推料離心機用于氯化銨脫液的參數設計

陶淵卿，呂麗珍，沙恩典，錢建坤，劉文曄

（1.浙江輕機實業(yè)有限公司，浙江 杭州 3 1 1 4 0 1；2.杭州龍山化工有限公司，浙江 杭州 3 1 1 2 2 8）

雙級推料離心機用于氯化銨脫液的參數設計

陶淵卿1，呂麗珍1，沙恩典1，錢建坤2，劉文曄2

（1.浙江輕機實業(yè)有限公司，浙江 杭州 3 1 1 4 0 1；2.杭州龍山化工有限公司，浙江 杭州 3 1 1 2 2 8）

通過對氯化銨物料特性的研究，針對氯化銨物料特性的變化，進行了離心機參數的設計及部分結構的改進，從而使雙級推料離心機能滿足氯化銨不同物料特性的應用。

離心機；氯化銨；加速盤；轉速；篩網

P系列雙級推料離心機是一種能夠連續(xù)生產的高效分離設備，主要應用于固體含量較高的懸浮液固液分離。如何根據物料的特性正確選擇離心機的運行參數對物料的分離效果將起到關鍵作用。

雙級推料離心機在氯化銨脫液上已得到廣泛的應用，由于其具有產量高、分離后固體殘余含濕率低的優(yōu)點，在氯化銨脫液這一操作單元上正逐漸替代單級推料離心機。

但是由于各純堿廠生產的氯化銨工藝參數不同，導致氯化銨懸浮液的固液比、顆粒大小具有一定的差異。而固液比、顆粒的大小等參數是雙級推料離心機運行參數選擇的重要依據。本文對A化工廠生產的氯化銨物料特性展開研究，就如何選擇適合該物料特性的離心機運行參數，及如何對離心機結構適當的調整進行論述。

1 氯化銨的生產工藝

聯合制堿工藝采用以氨、合成氨生產中的副產品二氧化碳為原料，通過一次碳化、二次吸氨、固體加鹽的循環(huán)，同時生產純堿和氯化銨，其主要反應方程式為：

氯化銨生產的工藝流程如下：

在各聯堿廠生產氯化銨的過程中，雖然工藝流程基本相同，但由于受到某些條件的限制，工藝參數會有些區(qū)別，因此進入離心機分離前氯化銨懸浮液的固液比、氯化銨結晶的顆粒大小會不一樣，從而導致氯化銨通過離心機分離后的效果也差異很大。

2 P系列雙級推料離心機在氯化銨脫液上的應用

2.1 離心機的工作原理

圖1 雙級推料離心機的工作原理

P系列雙級推料離心機是一種連續(xù)操作過濾式離心機（見圖1），氯化銨懸浮液由進口A通過進料管1連續(xù)地供入離心機，并由進料分配器2將物料均勻地分布到第一級轉鼓3上。通過篩網，大部分的液體在這里得到過濾，并由液體收集罩匯集，經罩殼液體出口C、D、E、F排出并收集。固體部分沉積在篩網上形成濾餅，在既旋轉又往復運動的第一級轉鼓3的作用下，濾餅逐漸被推到第二級轉鼓4內，使得濾餅在篩網上的位置結構發(fā)生變化，并獲得更大的離心力。分離后的氯化銨在推料力的作用下，從罩殼的固體收集腔5經出口G排出機外。

2.2 離心機在氯化銨脫液上的參數選擇

我公司P系列雙級推料離心機在氯化銨生產上得到了廣泛的應用，一般氯化銨懸浮液的固液比在5 0%左右，顆粒大小及分布如圖2，按我公司在氯化銨上的標準參數設計，P 8 5的產量能達2 7～2 8 t／h，氯化銨的固體殘余含濕率＜6.5%。若適當降低產量，氯化銨的固體殘余含濕率能夠達到＜6%。

圖2 氯化銨顆粒大小及分布

但是，由于各堿廠生產的工藝參數不同，氯化銨的物料狀況也不一樣，因此在參數設計時要充分考慮物料的特性，并做出相應的調整。

在實際應用中A公司提供的氯化銨物料參數為：固液比為8 0%，顆粒大小及分布見圖3。

圖3 A公司的氯化銨顆粒大小及分布

根據提供的氯化銨工藝參數，在設計離心機參數時選擇篩網參數為：第一級0.1 2 mm，第二級0.1 8mm，轉鼓轉速為：1 0 1 1r／m i n。

在調試時發(fā)現分離效果達不到要求，不但產量低，殘余含濕率高達1 2%。通過取樣對氯化銨進行物料特性分析，從進料管用量筒取氯化銨懸浮液自然沉降1h，顆粒未完全沉降。取氯化銨懸浮液在T G 1 6－WS試管離心機上進行沉降分離，在1 0 0 0 0分離因數下分離6 0m i n，顆粒達到完全沉降狀態(tài)，固液比（體積比）只有3 0%。氯化銨顆粒經W i n n e r 2 1 1 6激光粒度儀檢測，其顆粒大小及分布見圖4。

圖4 激光粒度儀檢測氯化銨顆粒大小及分布

在此物料參數下，要滿足氯化銨分離后的殘余含濕率＜7%，必須對離心機的運行參數進行調整。

2.2.1 篩網間隙的調整

雙級推料離心機篩網的作用主要是截留固體顆粒，而讓母液從篩網的間隙中穿透過去，以達到過濾分離的目的。而當懸浮液的固液比太低，由于受篩網過濾面積的限制，導致液體在離心機分離區(qū)域內來不及從篩網的縫隙中排出，造成拉稀現象或分離后固體的殘余含濕率偏高。根據顆粒分布圖4，同時考慮到母液中的含固量的要求，將篩網間隙調整為：第一級0.1 8mm，第二級0.2 0mm。通過對篩網間隙的調整，氯化銨懸浮液經離心機分離后的殘余含濕率降為9.5%。

2.2.2 離心機轉速及推料次數的調整

同時我們又通過變頻對轉鼓轉速及推料次數進行了調整，在推料次數不變的情況下，對轉鼓轉速進行了調整，調整后的分離效果見表1 。

表1 離心機轉速調整后的參數（一）

接著我們又通過變頻，將推料次數調整至6 7次／m i n，在此推料次數下，又對轉鼓轉速進行了調整，調整后的分離效果見表2。

表2 離心機推料次數調整后的參數（二）

從表1可以得出轉速的變化對固體的殘余含濕率有明顯的影響，隨著轉速的提高，殘余含濕率隨之降低；從表2可以得出物料在這種情況下，推料次數的變化對殘余含濕率的影響并不明顯。通過對表1、表2的分析，我們決定將轉鼓轉速調整為1 3 2 8轉／m i n，而推料次數保持不變。

2.2.3 離心機加速盤的調整

經過對篩網及轉速的調整，氯化銨的殘余含濕率降到了7.8%，此時產量在2 0t／h左右，但殘余含濕率還沒達到標準＜7%的要求。

通過進一步的分析，我們認為是由于濾餅比阻過大導致殘余含濕率偏高。我們知道，濾餅在形成開始時就是動態(tài)的多孔介質，同時濾餅還在不斷的變形，其原因首先是流體要給顆粒以作用力，尤其是拖拽力，使顆粒在濾餅中發(fā)生位移，其次是沉積到濾餅上的顆粒具有動能，該動能可以轉變?yōu)閴耗?，給已形成的濾餅以壓縮力，造成孔隙率的降低，濾餅比阻的增大。由上所述，我們要減小液體對顆粒的作用力以及顆粒相對濾餅的動能，就必須對懸浮液進行加速，使懸浮液的線速度接近轉鼓內壁的線速度。

從牛頓第二定律得知：

，因此無論是液體對顆粒的作用力還是顆粒對濾餅的壓力大小都取決于懸浮液到達轉鼓內壁時的線速度與轉鼓內壁線速度的差值。差值越小，顆粒在濾餅中發(fā)生的位移量越小，顆粒對濾餅的壓力也就越小，因此濾餅的孔隙率就會相對較大。

基于以上分析，我們采用了離心加速盤。希望通過離心加速盤對氯化銨懸浮液的加速，來達到增大濾餅孔隙率的效果，以期達到降低氯化銨固體殘余含濕率的目的。通過更換離心加速盤，在保持產量2 0t／h的情況下，氯化銨固體殘余含濕率降至＜6.5%，滿足了用戶的要求。

3 結 論

在雙級推料離心機的固液分離中，對分離物料的顆粒大小及分布、固液比和物料的黏度都有一定的要求。否則對分離的效果會產生重大的影響，甚至于造成不能分離。但是在實際運用中會由于物料參數較難改變，我們可以通過對物料的分析，針對物料的具體情況，通過對離心機參數的改變及結構的改變來滿足物料的分離，充分達到用戶的要求。

［1］ 史素琴.氯化銨干燥工藝路線和主要設備的選擇［J］.純堿工業(yè)，2 0 0 9（5）

［2］ 羅茜，徐新陽.關于過濾理論與濾餅可壓縮性的探討—第二部分：濾餅的可壓縮性及比阻［J］.過濾與分離，1 9 9 9（2）

T Q 0 5 1.8

B

1 0 0 5－8 3 7 0（2 0 1 2）0 4－2 7－0 3

2 0 1 2－0 6－1 1

陶淵卿（1 9 6 2—），工程師，任職于浙江輕機實業(yè)有限公司，主要從事分離機械的開發(fā)及應用。