水合催化劑陶瓷膜過濾管失效原因分析及對策

程傳成

(河南神馬尼龍化工有限責任公司 ， 河南 平頂山 467013)

陶瓷膜過濾器是環(huán)己醇裝置水合催化劑再生系統(tǒng)中重要的過濾設備，為確保水合催化劑的純度及活性，以免影響后面工序反應及屏蔽泵設備的使用壽命和工作性能，需在水合催化劑再生過程前用過濾器來過濾介質中的雜質。該設備主要由管道、上下錐形封頭、筒體、陶瓷膜過濾管、壓蓋及密封緊固件等組成。主要作用是去除流體中的雜質及有機物，滿足工藝生產及設備使用工況要求。

1 存在的問題

某公司在環(huán)己醇生產過程中，水合工序的水合觸媒(催化劑)需要不間斷的再生以增加活性。水合觸媒再生過程中，需要向觸媒漿料中加入濃度約35%、溫度約90 ℃的過氧化氫，以分解觸媒上附著的有機物，這時漿液內部會殘存下來較多的有機物，通過陶瓷膜過濾器過濾。同時在過濾器的入口設有壓差表來觀察過濾器是否堵塞，為了防止水合觸媒的堵塞及維持濾液量，要通過定時器定期用高純水(WPH)加壓進行反沖洗。該公司陶瓷膜過濾管過濾精度為0.05 μm，材質為復合陶瓷，介質上進下出，介質水合觸媒呈一定的弱酸性。當水合觸媒漿液通過陶瓷膜過濾管時，把含有較多有機物的廢水過濾到殼層，隨后沿管線排出，水合觸媒流到下一程序。在使用過程中發(fā)現，水合觸媒催化劑漿液流經過濾器內陶瓷膜過濾管時，固體雜質對陶瓷膜過濾管上部的迎擊端面沖刷磨損比較嚴重，易堵塞，陶瓷膜過濾管更換頻繁，備件價值高。

2 原因分析

2.1 物料對陶瓷膜過濾管的影響

水合觸媒再生過程中用過氧化氫去除的固體有機物含量較多，未能經過多級過濾，較大的有機物隨著物料一起流過過濾器，對陶瓷膜過濾管端面進行沖刷，造成端面破損、濾芯堵塞，影響過濾效果。

2.2 水沖洗程序對陶瓷膜過濾管的影響

該過濾裝置原始設計的WPH沖洗管線(見圖1)是從陶瓷膜過濾器(19)下部接管法蘭(11)進水加壓沖洗，水洗過程產生的廢水通過陶瓷膜過濾器(19)上部管線接管法蘭(14)排放到污水池，壓力過大里面的細微顆粒會對陶瓷膜過濾管造成傷害，當壓力低時，沖洗效果不佳，達不到工藝要求。

2.3 人員操作對陶瓷膜過濾管的影響

工藝操作過程中，未能徹底排除水合觸媒物料中的氣體，氣體伴隨著介質在管道中流動，管道中的氣體在陶瓷過濾器內容易形成汽蝕、汽錘效應，對陶瓷膜過濾管造成振裂或振斷破壞。

3 改進措施

3.1 增加初次過濾及保護措施

在陶瓷膜過濾器(19)之前增加籃式過濾器(2)，過濾精度為2 mm，初步過濾掉水合觸媒漿液中的固體顆粒，減少固體顆粒對多孔陶瓷膜過濾管(9)端面的磨損，同時陶瓷膜過濾管上部迎擊端面，增加一個和多孔陶瓷膜過濾管(9)上部端面形狀尺寸完全一樣的防沖刷墊片(17)，一定壓力的水合觸媒漿液流向陶瓷膜過濾管(9)上部時，直接沖擊在防沖刷墊片(17)上。防沖刷墊片(17)上加工有與多孔陶瓷膜過濾管(9)尺寸一樣的流道孔，這樣既不影響水合觸媒漿液的流通，又有效地避免了催化劑顆粒對多孔陶瓷膜過濾管(9)的沖擊，利用防沖刷墊片(17)保護作用，不僅有效降低了水合觸媒漿液對多孔陶瓷膜過濾管(9)的沖擊磨損，而且在使用過程中容易操作，成本低廉。檢修更換多孔陶瓷膜過濾管(9)時，防沖刷墊片(17)直接通過管口密封圈(18)固定到多孔陶瓷膜過濾管(9)的入口端面上。改造前后效果見圖1。

1.入口管道 2.籃式過濾器 3.法蘭 4.錐形封頭 5.筒節(jié) 6.密封墊 7.法蘭 8.筒體 9.多孔陶瓷膜過濾管 10.耳式支座 11、12、13、14.接管法蘭 15.接地板 16.出口管道 19.陶瓷膜過濾器

3.2 改變水洗程序

原設計的高純水(WPH)沖洗是從陶瓷膜過濾器(19)下部接管法蘭(11)進水沖洗，水洗過程產生的廢水通過陶瓷膜過濾器(19)上部管線接管法蘭(14)排放到收集池。實施改變沖洗方式技術改造，技改后高純水(WPH)沖洗管線從接管法蘭(14)進水，水洗產生的廢水從接管法蘭(11)管線排放。技改之后水洗過程中的廢水排放更流暢，高純水(WPH)反沖洗多孔陶瓷膜過濾管(9)時沖洗更直接，沖洗更徹底，效果更好，有效減少檢修多孔陶瓷膜過濾管(9)的工作量。技改前后效果見圖2。

圖2 多孔陶瓷膜過濾管技改前后安裝圖

3.3 降低汽蝕、水錘的破壞

本體裝置上增加放空接管，在裝置開車前，水合觸媒漿液管道中的氣體通過放空接管徹底排放出去，減少汽蝕、汽錘對多孔陶瓷膜過濾管(9)的破壞，提高設備運行穩(wěn)定性。

3.4 化學中和

水合觸媒再生過程"中用過氧化氫去除的固體有機物呈弱酸性，可以用化學中和的方法部分去除，減少對陶瓷膜過濾管的堵塞。將筒體上沖洗水接管法蘭(11)作為化學清洗裝置清洗液入口對陶瓷膜過濾管微孔內的雜質進行化學中和，沖洗水接管法蘭(14)作為化學清洗裝置清洗液的出口，與化學清洗機器形成一個化學清洗系統(tǒng)，對陶瓷膜過濾管內的雜質進行化學中和，去除一定比例的陶瓷膜過濾管內的雜質。

3.5 陶瓷膜過濾管精細化管理

為了監(jiān)控掌握每一根陶瓷膜過濾管的使用情況，設備檢修人員在陶瓷膜過濾管上部蓋板表面和陶瓷膜過濾管上都做了數字標示，并一一對應。通過此項措施，能夠更加準確地掌握每一根陶瓷膜過濾管的安裝使用時間、使用天數和使用情況，結合陶瓷膜過濾管使用壽命、報廢更換時間，為陶瓷膜過濾管精細化管理和更換決策做好信息技術支撐。

4 結論

通過對陶瓷膜過濾器前加裝籃式過濾器、陶瓷膜過濾管端面增加金屬防護墊片、增加放空管、改變沖洗方式、對陶瓷膜過濾管微孔內的雜質進行化學中和、精細化維修管理，延長了陶瓷膜過濾管3個月的使用周期，降低了備件費用和檢修成本，達到裝置長周期穩(wěn)定運營的目的。