橡膠帶式真空過濾機(jī)在NaY分子篩水洗過程中應(yīng)用

張 偉,朱春燕

(中國(guó)石化有限公司催化劑齊魯分公司，山東 淄博 255330)

在催化裂化催化劑制作過程中,改性分子篩是最重要的半成品之一。而NaY分子篩的水洗是制作改性分子篩的第一步。NaY分子篩水洗效果，直接決定著改性分子篩的質(zhì)量。

自1996年以來，我裝置在分子篩洗滌過濾過程中使用間歇式固定盤式真空帶式過濾機(jī)(BHS帶機(jī))。隨著日益增加的催化劑產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量，BHS帶機(jī)的生產(chǎn)能力已經(jīng)不能滿足我公司日益發(fā)展的需要。橡膠帶式濾機(jī)是一種新型、高效、連續(xù)操作的固液分離設(shè)備。生產(chǎn)過程的過濾、洗滌、卸渣、濾布清洗隨膠帶的運(yùn)行可依次完成，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的連續(xù)運(yùn)行，從而過濾效率得到提高，能耗下降。為提高分子篩裝置的生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性，我公司已經(jīng)在分子篩一次交換過濾洗滌過程中使用橡膠帶式濾機(jī)。并取得了較好的效果[1]。為進(jìn)一步提高裝置的生產(chǎn)能力和分子篩的質(zhì)量，擬將橡膠帶式濾機(jī)用于NaY分子篩的過濾水洗過程。

1 操作參數(shù)的選擇

在改性分子篩的生產(chǎn)中，NaY物料的過濾不存在離子的交換反應(yīng)，其過程為一般的水洗過程。NaY濾餅的厚度，帶機(jī)的真空度以及帶機(jī)水洗水量決定了NaY物料的水洗效果。選擇合適的濾餅厚度，帶機(jī)的真空度以及帶機(jī)水洗水量對(duì)于分子篩質(zhì)量的控制以及生產(chǎn)中的能耗具有重要的意義。

1.1 帶機(jī)真空度

對(duì)于不可壓縮濾餅，濾液通過這兩個(gè)多孔層的速率為[2]：

式中 ： V——濾液量，m3；

θ——過濾時(shí)間，s；

A——過濾面積，m2；

△P——濾餅和濾布的總壓強(qiáng)降Pa；

L——濾餅厚度，m；

Le——濾布的當(dāng)量濾餅厚度，m；

μ——濾液粘度，Pa·S；

r——濾餅的比阻，1/m2。

表1和圖1分別為不同真空度下濾餅中氧化鈉含量的變化及交換段真空度對(duì)濾餅形態(tài)的影響。由表1和圖1中數(shù)據(jù)可以看出，帶機(jī)真空度為bMPa時(shí)，水洗水在卸料前不能被吸干，將導(dǎo)致漿液的比重下降，影響裝置的生產(chǎn)能力。隨著真空度的提高，濾餅?zāi)鼙３州^平整的狀態(tài)，水洗水在卸料前能完全被吸干，氧化鈉含量降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高。繼續(xù)提高真空度至a+0.01MPa后，濾餅中氧化鈉含量明顯降低，合格率基本達(dá)到100%。但是當(dāng)繼續(xù)提高真空度≥a+0.015MPa時(shí)后，濾餅中氧化鈉含量卻升高，合格率降低至99.9%以下，濾餅中有大量裂紋產(chǎn)生，水洗水通過濾餅裂紋流失，導(dǎo)致水洗效果變差。因此，控制交換段真空度易選取為a+0.01MPa。

表1 帶機(jī)真空度對(duì)濾餅形態(tài)的影響

1.2 帯機(jī)水洗水量

NaY過濾水洗的目的是為了洗去吸附在分子篩表面的氧化鈉和SiO2。根據(jù)生產(chǎn)需要，水洗后NaY濾餅中氧化鈉含量低于b%即可滿足后續(xù)工序的需要。因此，在保證NaY濾餅中氧化鈉低于b%的條件下，盡量降低帯機(jī)水洗水用量，以降低水耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

在保持其它操作條件不變，改變水洗水流量，得到濾餅中氧化鈉含量的變化如圖2所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)降低NaY帶機(jī)水洗水流量為c時(shí)，濾餅中氧化鈉含量較高，合格率較低，帶機(jī)的水洗效果較差。當(dāng)新鮮水的流量提高為c+0.5m3/h時(shí)，帶機(jī)的水洗效果變好，濾餅中氧化鈉的合格率提升，但仍低于100%。繼續(xù)提高水洗水流量至c+1m3/h后，濾餅中氧化鈉的合格率開始出現(xiàn)100%的狀況，當(dāng)水洗水流量為c+1.5m3/h時(shí)，濾餅中氧化鈉合格率達(dá)到100%,完全滿足生產(chǎn)的需要。而舊BHS帶機(jī)的水洗水流量一般為c+2.5m3/h。由此可見，使用橡膠帶式濾機(jī)后，在保證氧化鈉的合格率在100%的狀況下，NaY帶機(jī)的水洗水流量可顯著降低。

1.3 NaY濾餅厚度

由于橡膠帶式濾機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置為由電機(jī)帶動(dòng)的橡膠驅(qū)動(dòng)輥，其運(yùn)行頻率可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)輥運(yùn)行速度即可調(diào)整過濾時(shí)間，即控制濾餅的厚度。原BHS帶式濾機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的局限性，濾餅厚度最大可控制在dmm。橡膠帶式濾機(jī)濾餅厚度可不受驅(qū)動(dòng)裝置的限制，適當(dāng)增大濾餅的厚度可延長(zhǎng)洗滌用水在濾餅內(nèi)的停留時(shí)間，有利于水洗水對(duì)NaY濾餅中氧化鈉的洗滌，使得產(chǎn)品質(zhì)量的提高。根據(jù)本裝置的對(duì)于產(chǎn)量的要求，將濾餅厚度在原來濾餅厚度的基礎(chǔ)上進(jìn)行了增大，在保證水洗水量和帶機(jī)真空度不變的情況下，得到濾餅厚度與氧化鈉合格率的關(guān)系如圖3所示。

圖3 濾餅厚度對(duì)NaY濾餅中氧化鈉合格率的影響

由圖3中數(shù)據(jù)可明顯看出，當(dāng)濾餅厚度由dcm提高至d+1cm后，濾餅中氧化鈉的合格率均為100%，說明此時(shí)濾餅的水洗效果仍然較好。當(dāng)繼續(xù)增大濾餅厚度值d+1.5cm后，濾餅中氧化鈉的合格率開始下降，當(dāng)增大至d+2cm后，濾餅中氧化鈉的合格率再次下降。根據(jù)本裝置的生產(chǎn)能力，將濾餅厚度控制在d+1cm。因此，在保證氧化鈉的合格率為100%的狀況下，使用橡膠帶式濾機(jī)后，裝置的生產(chǎn)能力明顯提高。

2 結(jié)論

(1) 經(jīng)優(yōu)化后，橡膠帶機(jī)濾機(jī)用于NaY分子篩的過濾水洗獲得了較大的成功，橡膠帶式濾機(jī)可顯著提高裝置的生產(chǎn)能力，降低裝置的水耗。

(2) 根據(jù)本裝置的生產(chǎn)要求，在保證氧化鈉合格率為100%的情況下，交換段真空度為a+0.01MPa，水洗水流量為c+1.5m3/h，帶機(jī)濾餅厚度為d+1cm，為生產(chǎn)的最優(yōu)條件。