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| 倪鐘俠 摘要:就PTA 裝置離心機(jī)堵料的原因進(jìn)行探討,介紹為消除堵料現(xiàn)象對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造的情況以及實(shí)施后的效果。 關(guān)鍵詞:PTA;離心機(jī);堵料;改造 立螺式離心機(jī)是PTA 裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一,用以分離氧化漿料中的粗對(duì)苯二甲酸。自投產(chǎn)以來,常常發(fā)生因堵料而導(dǎo)致離心機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)現(xiàn)象,嚴(yán)重威脅著氧化裝置的安穩(wěn)長滿優(yōu)生產(chǎn)。其中,第三級(jí)離心機(jī)（TM2302） 與前二級(jí)離心機(jī)不同,由于它直接與干燥崗位相通而又沒有切斷設(shè)備,一旦發(fā)生堵料現(xiàn)象就要使工藝降液位、空運(yùn)轉(zhuǎn),然后進(jìn)行人工通料,對(duì)產(chǎn)量、消耗均有很大的影響,因而第三級(jí)離心機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性對(duì)PTA 生產(chǎn)有著舉足輕重的作用。 1 離心機(jī)運(yùn)行的工況條件以及結(jié)構(gòu)特征 1.1 技術(shù)參數(shù) 型號(hào): P26000 外形尺寸: 4 400 mm ×4 130mm ×1 510 mm 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速: 2 100 r/ min 螺旋轉(zhuǎn)速: 2 055r/ min 主要材質(zhì):SUS317 L 功率:160 kW 工作壓力:常壓 工作溫度:105 ℃ 介質(zhì):TA、HAc 、H2O 和催化劑（催化劑中含有四溴乙烷等） 進(jìn)料:TA 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)46 % ,出料:TA 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)78 % 1.2 離心機(jī)的基本結(jié)構(gòu)特征及工作原理 離心機(jī)主要包括上下機(jī)殼、機(jī)架及轉(zhuǎn)子。上機(jī)殼與轉(zhuǎn)子部件相連,且是離心機(jī)濾液收集出口的地方;下機(jī)殼是分離出來的濾餅的收集器。濾餅從下部經(jīng)膨脹節(jié)排入TM2303 （螺旋輸送器） 后進(jìn)入干燥機(jī),干燥后成產(chǎn)品被輸送到儲(chǔ)罐內(nèi)。離心機(jī)轉(zhuǎn)子由主軸、齒輪箱、螺旋輸送器和扭矩臂等組成。 TA 料漿從轉(zhuǎn)子下部中心管進(jìn)入機(jī)內(nèi),經(jīng)離心分離后的濾餅由轉(zhuǎn)子內(nèi)的螺旋輸送器輸送至下錐體底部出口排出,由于離心力的作用,沿內(nèi)壁進(jìn)入下機(jī)殼下面的TM2303。 2 造成離心機(jī)堵料的原因分析 離心機(jī)的介質(zhì)中含有大量強(qiáng)氧化性的濃醋酸,并且含有對(duì)奧氏體不銹鋼具有腐蝕作用的溴離子,濾液和濾餅中的溴離子濃度都比較高。 在生產(chǎn)過程中,不管在TM2302 離心機(jī)的進(jìn)料還是在出料中,Br - 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都已超過了300 ×10 - 6 ,達(dá)到了可以使不銹鋼產(chǎn)生點(diǎn)蝕的濃度。濾餅從離心機(jī)底部排出時(shí),濾餅受離心力作用,被甩至筒體內(nèi)壁,沿內(nèi)壁下落。在此過程中,由于筒體內(nèi)處于105 ℃高溫,被滯留的濾餅將蒸發(fā)出部分水和醋酸,使濾餅中Br - 的濃度不斷提高,在局部區(qū)域可達(dá)到正常數(shù)值的2 倍以上。 SUS317L 不銹鋼是一種具有較強(qiáng)鈍化能力的金屬,在無活性陰離子存在的時(shí)候其鈍化膜的溶解及修補(bǔ)處于平衡狀態(tài),因此,在一般酸性介質(zhì)中具有很好的耐腐蝕性能。在分離崗位,它對(duì)對(duì)苯二甲酸具有良好的耐腐蝕性,但在TA 離心機(jī)崗位,介質(zhì)中存在著大量強(qiáng)氧化性的醋酸和較高濃度的Br - , 而Br - 是一種具有很高活性的陰離子,當(dāng)金屬表面在強(qiáng)氧化性醋酸的作用下產(chǎn)生活化點(diǎn)時(shí),它能優(yōu)于其它元素迅速吸附在金屬表面,與金屬離子結(jié)合成可溶性的溴化物,生成孔蝕核,在有醋酸存在及105 ℃條件下,被破壞了的鈍化膜不能得到修補(bǔ),孔蝕核逐漸長大而形成蝕孔,在蝕孔內(nèi),金屬處于活化態(tài),電位較低,形成陽極,孔外鈍化膜電位較高,形成陰極,它們組成一個(gè)腐蝕電池,陽極不斷地被腐蝕,因而蝕孔不斷地變深變大,而陰極鈍化膜仍受到保護(hù),于是形成了點(diǎn)蝕[1 ] : M（Fe 、Cr 、Ni） →Mn + + ne Mn + + nBr - →MBr n O2 + 2H+ + 4e →2OH- OH- + H+ →H2O 這種點(diǎn)蝕,點(diǎn)子多而密,但不深,根據(jù)實(shí)物測量,在1cm2 的范圍內(nèi),點(diǎn)蝕可多達(dá)100 點(diǎn),無規(guī)律排布,大小不一,大的直徑有1mm ,小的只有針尖大小,深度一般均在015 mm 以內(nèi),這些點(diǎn)蝕,使筒體的內(nèi)壁變得粗糙（見圖1） 。  由于內(nèi)壁粗糙,容易吸附固體物料,在分離過程中,濾餅在下筒體出口處受離心力的作用下,被甩向筒壁,固體顆粒被吸附在筒壁上,越積越多,形成了物料的堆積,筒體內(nèi)壁由于腐蝕而形成的粗糙表面,容易吸附濾餅,是形成堵料的重要原因。 在TM2302 出口的濾餅中, 含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的醋酸和2 %的水、78 %的固體對(duì)苯二甲酸,它們形成糊狀物質(zhì),這種糊狀物質(zhì)具有較大的粘度和較強(qiáng)的附著力,使物料在沿筒壁下降的過程中被吸附在已腐蝕了的表面粗糙的內(nèi)壁上,越積越厚,zui后在轉(zhuǎn)子支架上方將離心機(jī)轉(zhuǎn)子包容,導(dǎo)致通道被物料堵塞,造成了自上而下的堵料現(xiàn)象（見圖2） 。另外,在TM2302 離心機(jī)筒體的下方,裝有2 只膨脹節(jié),其結(jié)構(gòu)見圖3 所示。   它的防塵翻邊寬達(dá)15 mm ,形成一個(gè)臺(tái)階,這樣的結(jié)構(gòu),易使物料在2 只膨脹節(jié)的上部開始堆積,再由于物料的粘性、筒壁的粗糙等原因,使物料的堆積逐步沿膨脹節(jié)向上,形成自下而上的堵料（見圖2） ,這種自下而上和自上而下的堵料路線是相互交叉的。 離心機(jī)一旦處于堵料狀態(tài),濾餅的輸送受阻,旋轉(zhuǎn)件之間的摩擦力增大,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng),扭矩值、振動(dòng)值超標(biāo),zui終導(dǎo)致離心機(jī)主機(jī)聯(lián)鎖停機(jī);由于振動(dòng)超標(biāo),往往引起主機(jī)零部件嚴(yán)重?fù)p壞。 3 減少堵料的對(duì)策 離心機(jī)的堵料問題早在氧化裝置建成的1984年就發(fā)生了。后來,對(duì)此進(jìn)行過幾次改造,均未取得明顯的效果,一直采用停機(jī)通料的辦法,隨著時(shí)間的推移,腐蝕加深,堵料就越來越頻繁了。根據(jù)上面的分析可知,堵料的原因是由于鹵素離子的存在,對(duì)筒體產(chǎn)生了點(diǎn)蝕,從而使物料附著以及下部膨脹節(jié)凸臺(tái)引起物料堆積導(dǎo)致堵料,針對(duì)以上情況,提出了3條對(duì)策: （1） 在筒體下部增設(shè)錐形內(nèi)套,使濾餅不易粘附在壁上而靠自重下落。離心機(jī)濾餅中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22 %的液體,使它成為糊狀,糊狀物質(zhì)在受點(diǎn)蝕而變得凹凸不平的表面易被吸附而堆積,因此,在離心出料段增設(shè)一只錐形內(nèi)筒（見圖3） ,這樣一方面筒體原已被點(diǎn)蝕的內(nèi)壁被隔離,另一方面,濾餅被甩至錐體時(shí),增設(shè)的錐形內(nèi)壁光滑,摩擦力很小,使濾餅受重力作用而下落,避免了自上而下堵料的可能性。 （2） 減少1 只膨脹節(jié),改變內(nèi)襯套的結(jié)構(gòu)筒體的下方原來有2 只膨脹節(jié),現(xiàn)將上面一只去掉,以直管代替,對(duì)下面一只膨脹節(jié)進(jìn)行改造,原來向內(nèi)凸出的內(nèi)襯套去掉改換成平整的內(nèi)襯套（見圖3） ,這樣,筒體的下部就象直筒一樣光滑平整,物料就暢通無阻,從而,濾餅自下而上的堆積途徑就被攔腰切斷。 （3） 拆除筒體外壁保溫層,停止伴熱盤管加熱。經(jīng)分析認(rèn)為,外壁保溫使得金屬的耐腐蝕性能降低。在高溫時(shí),在溴化物的作用下, SUS317L 易產(chǎn)生點(diǎn)蝕,而且隨著溫度的增加其耐腐蝕性能隨之下降,因此加熱保溫只能使內(nèi)壁更易產(chǎn)生點(diǎn)蝕,使內(nèi)筒表面變得粗糙,容易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。因而決定拆除保溫、停止盤管加熱,這樣做,一方面減緩了筒體的腐蝕,另一方面,外壁的冷空氣使管壁溫度下降,易于在內(nèi)壁形成一層液膜而降低了摩擦力,使濾餅不產(chǎn)生粘附。 4 運(yùn)行結(jié)果 以上措施實(shí)施以后,離心機(jī)就一直未發(fā)生堵料現(xiàn)象,離心機(jī)的堵料問題得到解決。該措施應(yīng)用于精制裝置的離心機(jī)以后,也取得了相同的效果。隨著堵料問題的解決,離心機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性有了根本的改善。 然而,由于在改造項(xiàng)目中,采用了SUS316L ,在目前的工況條件下,隨著時(shí)間的推移,材料仍然會(huì)產(chǎn)生腐蝕,有可能使濾餅在內(nèi)壁吸附,造成堵料。因此,建議在制作錐形體時(shí),采用高鉬超低碳不銹鋼或鈦材來制造。 |
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