臥式螺旋過濾離心機在氯化聚乙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用

周文斌，謝 濱

（寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司，浙江 寧波 315204）

氯化聚乙烯工業(yè)化生產(chǎn)通常采用水相懸浮法和酸相懸浮法，目前國內(nèi)多數(shù)廠家都采用水相懸浮法生產(chǎn)工藝。水相懸浮法生產(chǎn)過程中含5%～10%鹽酸的CPE物料需濾去鹽酸并用水洗滌，脫除殘余的鹽酸后進入下一步工序，目前物料過濾洗滌多采用釜式間歇洗滌和水平真空帶式過濾機[1-2]，釜式間歇洗滌存在鹽酸無法全部回收、洗滌水和污水量大、勞動強度大、能耗高等缺點，而水平真空帶式過濾機存在設(shè)備體積較大、敞口操作酸霧大、污水量大、使用維護困難等缺點。

本文針對含5%～10%鹽酸的CPE物料特性，參考其他工業(yè)項目中采用的臥式螺旋過濾離心機，設(shè)計制造了專用的臥式螺旋過濾離心機。該臥式螺旋過濾離心機具有過濾洗滌效率高，過濾洗滌后CPE物料的含濕率及鹽酸含量低等優(yōu)點，并且設(shè)備采用完全封閉的結(jié)構(gòu)，較好地解決了水平真空帶式過濾機敞口操作酸霧大的環(huán)保問題。

1 臥式螺旋過濾離心機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及材質(zhì)選用

1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理

臥式螺旋過濾離心機是一種連續(xù)操作的過濾式離心機，由螺旋、轉(zhuǎn)鼓、濾網(wǎng)、差速系統(tǒng)、機殼、循環(huán)潤滑油系統(tǒng)、進料管、洗滌液系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。該離心機的主要技術(shù)參數(shù)為：轉(zhuǎn)鼓大端內(nèi)徑 450 mm；轉(zhuǎn)鼓錐角 2×10°；轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速2 000 r/min；分離因數(shù) 1 187；差轉(zhuǎn)速 5～40 r/min；擺線差速比 1∶43。

圖1 臥式螺旋過濾離心機結(jié)構(gòu)示意圖

懸浮液從進料管進入螺旋內(nèi)腔，并通過螺旋小頭接近錐端底部的噴料口進入轉(zhuǎn)鼓，在離心力場作用下料漿中的液相通過設(shè)置在轉(zhuǎn)壁上的篩網(wǎng)被分離出去，固相顆粒則被截留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)；同時，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固相顆粒在離心力和螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的差速作用下從轉(zhuǎn)鼓小端向轉(zhuǎn)鼓大端運動，在此運動過程中，由于回轉(zhuǎn)直徑的加大，離心力得到快速遞增，固相從初始進入時的高含濕量固相到排出轉(zhuǎn)鼓時達到低含濕量固相，從而實現(xiàn)固液相自動、連續(xù)的分離。離心機和其他分離機械相比，不僅能得到含濕量低的固相和高純度的液相，而且具有節(jié)省勞力、減輕勞動強度、改善勞動條件，連續(xù)運轉(zhuǎn)、自動控制、操作安全可靠和占地面積小等優(yōu)點。

1.2 離心機部件材質(zhì)選用

在水相懸浮法生產(chǎn)CPE過程中，高密度聚乙烯和氯氣反應(yīng)會產(chǎn)生5%～10%的稀鹽酸，氯化反應(yīng)后的稀鹽酸和CPE混合物中含有20%～25%的CPE，因此臥式螺旋過濾離心機除了要求分離效率高、過濾后CPE含鹽酸量少外，還要求離心機具有良好的耐高溫、鹽酸腐蝕性能。鹽酸是還原性強腐蝕性酸，目前金屬材料中只有一些貴金屬如鉭、鋯、鉑、金、銀等和少數(shù)合金，如鎳鉬鐵合金（哈氏合金B(yǎng)）、含鉬高硅鐵對鹽酸有良好耐蝕性。鉭、含鉬高硅鐵雖然耐酸腐蝕性能優(yōu)異，但機械、加工性能不良。非金屬材料中的合成橡膠和塑料對鹽酸也有良好耐腐蝕性[3]。普通離心機由于轉(zhuǎn)鼓、螺旋、濾網(wǎng)等主要零件可用碳鋼或不銹鋼制造，在酸性介質(zhì)中，設(shè)備容易腐蝕，使用壽命短。

由于離心機的轉(zhuǎn)鼓和螺旋在運行過程中高速旋轉(zhuǎn)，同時要求濾網(wǎng)與螺旋之間的間隙盡可能小，降低分離后CPE顆粒的含酸量，因此要求轉(zhuǎn)鼓和螺旋加工及安裝精度要高。螺旋和濾網(wǎng)采用TA9（鈀含量在0.18%～0.20%）制造，轉(zhuǎn)鼓采用不銹鋼襯四氟，離心機投入運行后在半個月內(nèi)就出現(xiàn)濾網(wǎng)磨損破裂導(dǎo)致無法繼續(xù)使用。分析其主要原因為氯化母液溫度偏離要求值（離心機要求氯化母液溫度小于70℃，鹽酸濃度小于10%，實際母液溫度可能高于70℃）、氯化母液中含有較硬塊料磨損濾網(wǎng)、濾網(wǎng)裝配間隙不均、轉(zhuǎn)鼓襯四氟厚度不均磨損濾網(wǎng)，濾網(wǎng)可能存在材料耐酸性能差、材料脆性大、焊接缺陷等導(dǎo)致濾網(wǎng)腐蝕和破損現(xiàn)象的發(fā)生。

針對上述問題，在材質(zhì)的選擇方面，經(jīng)過反復(fù)選材發(fā)現(xiàn)鋯及鋯合金具有優(yōu)良的耐鹽酸性，在沸點以下一切濃度和溫度的鹽酸中，不論酸中充氣與否，腐蝕率都很低，約在0.01 mm/a以下。因此轉(zhuǎn)鼓和濾網(wǎng)選用特殊的鋯合金材質(zhì)，而螺旋采用加工性能和耐酸腐蝕性能都較好的鈦合金（鈀含量在0.25%～0.30%），同時通過改進濾網(wǎng)制備工藝和平整度、適當調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鼓和螺旋間隙、提高濾網(wǎng)厚度和耐酸性能、把關(guān)濾網(wǎng)焊接質(zhì)量等措施加以解決。

2 生產(chǎn)應(yīng)用分析

2.1 過濾洗滌工藝流程

水相懸浮法生產(chǎn)氯化聚乙烯裝置的過濾洗滌采用臥式螺旋過濾離心機，其工藝流程為：（1）來自氯化反應(yīng)釜的母液（液固比4∶1～6∶1，液體含5%～10%鹽酸）用泵輸送進入離心機螺旋內(nèi)腔；（2）離心分離出的5%～10%鹽酸溶液直接排至鹽酸儲罐用于其他裝置的氯化氫尾氣吸收；（3）轉(zhuǎn)鼓中的CPE顆粒經(jīng)熱水或后工序的堿水洗滌后排入下一工序的中和釜用碳酸鈣處理。

2.2 生產(chǎn)運行參數(shù)的優(yōu)化

（1）螺旋差速的設(shè)定。差速越小，CPE顆粒在離心機內(nèi)停留時間長，分離出來的CPE顆粒含水量相對低，但離心機的生產(chǎn)負荷降低；反之，差速越大，分離出來的CPE顆粒含水量增高，但離心機的生產(chǎn)負荷增高。根據(jù)裝置的生產(chǎn)負荷，通過調(diào)試，調(diào)節(jié)差速30～35 r/min可以分離得到含酸量小于30%的CPE顆粒，基本可滿足下一工序的生產(chǎn)要求。

（2）濾網(wǎng)孔徑的選擇。濾網(wǎng)孔徑太小，CPE顆粒易堵塞濾網(wǎng)孔道造成拉稀，CPE顆粒含酸量高；濾網(wǎng)孔徑太大，CPE顆粒含酸量相對較低，但分離得到的5%～10%鹽酸中含CPE細顆粒較多。對一般生產(chǎn)CPE135A裝置，根據(jù)原料高密度聚乙烯的粒徑分布，濾網(wǎng)孔徑為0.7～1.2 mm較合適。

（3）濾網(wǎng)與螺旋間隙的調(diào)整。根據(jù)濾網(wǎng)品質(zhì)和安裝情況，通過螺旋推料器調(diào)整墊片，濾網(wǎng)與螺旋間隙為0.8 mm較合適。

2.3 與帶式過濾機運行技術(shù)經(jīng)濟比較

對比公司現(xiàn)有的帶式過濾機和試運行的臥式螺旋過濾離心機，主要從脫酸洗滌效果、運行效率、運行維護費用、操作勞動強度、環(huán)保等幾方面進行了比較分析，見表1。

表1 不同脫酸方式技術(shù)經(jīng)濟比較

從表1可看出，臥式螺旋過濾離心機與水平真空帶式過濾機的噸CPE（干產(chǎn)品）脫酸運行時間相當，但其脫酸效果、設(shè)備維護費用、水耗、電耗、勞動強度、產(chǎn)品品質(zhì)、環(huán)保等方面明顯優(yōu)于帶式過濾機。節(jié)水約5 t水/t CPE（干產(chǎn)品）、節(jié)電約25 kW·h/t CPE（干產(chǎn)品），以年產(chǎn)20 000 t CPE計，每年可節(jié)約約90萬元，并減少了后處理水洗脫酸時間、減輕了勞動強度、改善了現(xiàn)場環(huán)境。

3 結(jié)論

（1）臥式螺旋過濾離心機具有自動化程度高、過濾速度快、過濾洗滌效果好等特點，其運行主要指標為：過濾洗滌后物料含酸量<30%，每噸CPE（干產(chǎn)品）可節(jié)水約5 t、節(jié)電約25 kW·h/t CPE（干產(chǎn)品）。

（2）與水平真空帶式過濾機相比，臥式螺旋過濾離心機的進料、脫酸都是在密閉空間工作，運行時外泄的酸氣、酸霧較少，且無酸水滲漏情況，改善工作環(huán)境。

收稿日期：2018-05-28

2018全球化工50強揭曉巴斯夫領(lǐng)跑榜單

近日，美國《化學(xué)與工程新聞》雜志（C&EN）公布最新的“全球化工50強”揭榜，巴斯夫今年依然雄踞榜首。

2018年加上被中國化工集團收購的先正達，中國化工企業(yè)有4家公司進入50強。分別是中國石化排第3；臺塑排第6、先正達第34位、萬華化學(xué)位列第43。2017年中國僅有兩家企業(yè)入圍，分別是中國石化和臺塑。

排名前10名的企業(yè)分別為：巴斯夫、陶氏杜邦、中國石化、沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司、英力士、臺塑、?？松梨凇⒗驳掳腿麪?、三菱化學(xué)、LG化學(xué)。

根據(jù)C&EN，這50家公司2017年的化學(xué)產(chǎn)品銷售額合計為8510億美元，只有9家公司的銷售額下降，得益于強勁的經(jīng)濟增長和石油價格的上漲。這也預(yù)示全球化工業(yè)務(wù)進一步強勁復(fù)蘇。

上榜的50家企業(yè)有48家盈利能力上升，去年的收益達1 086億美元，同比增長了14.4%。這些公司中僅13家公布利潤減少，并且沒有一家公司虧損。

近年來，全球化工行業(yè)迎來并購潮，使得榜單有較大變化。陶氏杜邦首次出現(xiàn)在第2位。未來，林德收購普萊克斯，以及潛在的收購利安德巴塞爾收購布拉斯科，會影響未來的排名。