離心機分離效果不理想的原因分析及對策

摘要：離心機是回收裝置中的重要生產(chǎn)設(shè)備，分離效果的好壞直接或間接地影響著整個腈綸廠的平穩(wěn)生產(chǎn)，如果分離效果不好，應(yīng)當查找原因并對其進行合理分析，尋找有效的解決方案，并據(jù)此指導(dǎo)日常的使用及維修工作，最大限度地發(fā)揮出設(shè)備本身的技術(shù)優(yōu)勢，充分為生產(chǎn)服務(wù)。
　　關(guān)鍵詞：離心機　　固相分離　　干燥度　
　　中圖分類號：Ｆ ４０７．６１    文獻標識碼： Ａ  文章編號：１６７２－３７９１（２００７）０２（ｃ）－００９２－０２
　　腈綸廠回收車間現(xiàn)有離心機兩臺，均為臥式螺旋卸料沉降離心機，其中一臺是 １９８８年開工時隨整套設(shè)備由日本引進的，另一臺于２００１年 ５月由日本進口，均為日本 ＴＡＮ ＡＢＥ公司生產(chǎn)，主要技術(shù)依靠西德 Ｆ ｌｏｆｆｗｅｇｗｅｒｋ公司的生產(chǎn)技術(shù)。
　　回收車間在整個腈綸廠的主要作用是對硫氰酸鈉系統(tǒng)中進行除雜、提濃，最后將濃度達 ５６％的硫氰酸鈉溶液送往聚合車間以供配制紡絲原液。在整個腈綸裝置的物料循環(huán)中，硫酸鈉和硫氰酸鈉一起在其中流轉(zhuǎn)，近 ９０％的硫酸鈉在結(jié)晶分離這一步實現(xiàn)與硫氰酸鈉的分離，硫酸鈉的平衡都要靠離心機的分離作用來實現(xiàn)，所以在整個回收裝置中，離心機起著至關(guān)重要的作用，就如同人的腎臟一樣，排除雜質(zhì)，保證血液的清潔流轉(zhuǎn)，離心機的分離效果好壞，直接影響著全車間甚至全廠的平穩(wěn)生產(chǎn)和長周期運行。
　　將硫酸鈉在結(jié)晶工序中進行分離的原理是這樣的：因為硫酸鈉在硫氰酸鈉溶液中溶解度很低，易生成晶體，故將提濃后的硫氰酸鈉液經(jīng)過沉降槽停留沉降，使硫酸鈉晶粒在沉降槽底部逐漸長大（硫酸鈉含量約為１３％～１５％），離心機的作用就是將底部溶液中的硫酸鈉晶體分離出去（其中僅有一小部分被打去蒸發(fā)五效做晶種），分離出的固相經(jīng)溶解罐溶解，打去延遲污水崗由樹脂進行置換并吸附其中的硫氰酸鈉，廢液外排。若離心機的分離效果不好，固相分離物中硫氰酸鈉含量過高，超出污水樹脂的吸附能力，并且環(huán)保要求外排污水中硫氰酸鈉含量不得大于 ２００ｐｐｍ，車間不得不將含高濃度硫酸鈉的硫氰酸鈉倒入系統(tǒng)重新提濃回收，久而久之，硫酸鈉含量會在系統(tǒng)內(nèi)越積越高，最后導(dǎo)致蒸發(fā)、結(jié)晶兩大系統(tǒng)的生產(chǎn)波動，從而影響腈綸裝置的正常生產(chǎn)運行。
　　由以上分離原理可知，在回收裝置中，離心機分離效果注重的是固相的干燥度，即分離出的固相中含有的硫氰酸鈉越少則分離效果越好，下面，就從離心機的工作原理開始，對離心機分離效果不理想的原因進行分析并尋找相應(yīng)的解決方案。
     １）工作原理：臥式螺旋卸料離心機在回收裝置用于懸浮液的固相濃縮，為柱－錐組合型，由兩個獨立回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，一個為圓柱－圓錐型無孔轉(zhuǎn)鼓，一個為帶有螺旋葉片的螺旋，二者同軸水平地套裝在一起。離心機的轉(zhuǎn)筒為逆時針旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓與其內(nèi)的螺旋同心同向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓速度稍快于螺旋。當懸浮液由進料管導(dǎo)入螺旋內(nèi)腔，經(jīng)分配口進入轉(zhuǎn)鼓的沉降區(qū)（圓柱型部分），在離心力作用下，比重較大的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，被螺旋葉片推出沉降區(qū)，通過干燥區(qū)由轉(zhuǎn)鼓小端排出，被澄清的分離液沿螺旋葉片通道流向轉(zhuǎn)鼓的大端由溢流孔排出，懸浮液的固、液兩項由此得到分離。詳見下圖。
           
    轉(zhuǎn)鼓內(nèi)進行的是沉降分離，螺旋的功能是分配由進料管導(dǎo)入的懸浮液，并把積聚在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁的固相物送到轉(zhuǎn)鼓小端的固體排出口。螺旋筒內(nèi)設(shè)有一個懸浮液分配腔，四個懸浮液分配孔，并通過花鍵軸從齒輪箱獲得動力 。下面根據(jù)上圖所示，對離心機分離未達到預(yù)期效果的原因進行分析并尋找相應(yīng)的對策：１轉(zhuǎn)速：一般說來，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，則脫水效果越好，因為轉(zhuǎn)鼓及螺旋內(nèi)的物料在高速下旋轉(zhuǎn)，作用于固體顆粒上的沉降力能達到其重力的數(shù)千倍，可保證固體從懸浮液中完全分離。離心機的轉(zhuǎn)鼓繞其軸作等速旋轉(zhuǎn)，設(shè)轉(zhuǎn)鼓半徑為Ｒ ，轉(zhuǎn)速為ｎ（ｒ／ｍ），則轉(zhuǎn)鼓的回轉(zhuǎn)角速度ω與 ｎ 的關(guān)系為：
       ω＝π ｎ／３０； １／ｓ．　　　?。ǎ保?BR>轉(zhuǎn)鼓的圓周速度　
      ｖ＝ Ｒ ω； ｍ／ｓ． 　　　　　?。ǎ玻?BR>向心加速度為
      ａｎ ＝ －Ｒ ω； ｍ／ｓ２．　　?。ǎ常?BR>    若轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有質(zhì)量為 ｍ 的物料，旋轉(zhuǎn)時將產(chǎn)生一個離心力 Ｆ 為：
     Ｆ ＝－ ｍａｎ ＝ ｍＲ ω２； Ｎ ?。ǎ矗?BR>    被分離的物料在離心力場中所受的離心力與其重力之比值，被稱為分離因數(shù) Ｆ ｒ：
    Ｆ ＝Ｆ ／Ｇ ＝ｍＲ ω２／ｍｇ ＝Ｒ ω２／ｇ Ｎ ；　（５）
    分離因數(shù)是表示離心機分離能力的主要指標，Ｆ ｒ越大物料受的沉降力越大，分離效果越好，因此，對固體顆粒小、液體粘度大的和難分離的懸浮液或乳濁液，要采用分離因數(shù)大（轉(zhuǎn)速高或直徑較大）的離心機。同時，我們從式（５）可知，用提高轉(zhuǎn) 速的辦法比增加轉(zhuǎn)鼓直徑的方法更為直接有效（修改轉(zhuǎn)鼓直徑要修改一系列與之有關(guān)的配件尺寸）；又因為分離因數(shù)的提高是有限度的，Ｆ ｒ的極限值取決于轉(zhuǎn)鼓材料的強度和密度，所以提高轉(zhuǎn)速的方法在實際的應(yīng)用中相對更容易操作一些。但是，提高轉(zhuǎn)速也有它的不利之處，離心速度過高，會使得固相出料過于堅硬而堵塞住螺旋，影響離心機的運轉(zhuǎn)，從而不得不停下離心機進行水洗以清除結(jié)塊的硫酸鈉。離心機轉(zhuǎn)鼓的速度可通過調(diào)節(jié)皮帶輪的大小來實現(xiàn)，在實際的操作中，要對料液的特性和轉(zhuǎn)鼓的直徑及材質(zhì)等各個方面周全考慮，精確地計算出轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速及相應(yīng)的皮帶輪尺寸，才可進行轉(zhuǎn)速的調(diào)整。
     ２）排放時間：排放時間實際上是通過調(diào)整溢流堰的高度來調(diào)整液池深度。由圖中可知，當液池的深度變大，則澄清液在螺旋內(nèi)停留時間較長，澄清液會更清，但澄清液也會竄入固相中而使固相中母液含量升高；反之，若液池的深度小，減少液池深度相當于液相較容易從轉(zhuǎn)鼓內(nèi)溢流出來，而固相在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被沉降的時間延長，則固相出料時間被延長，有利于減少固相出料中母液的含量 。在ＴＡＮ ＡＢＥ 離心機中，澄清液的溢流半徑是可調(diào)的，溢流檔板的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮了合理的調(diào)節(jié)范圍，便于調(diào)節(jié)、拆裝。液池深度的調(diào)節(jié)是通過在轉(zhuǎn)鼓大端蓋上的溢流口設(shè)置來實現(xiàn)的，可將用定位螺釘定位的溢流檔板作徑向移動，從而改變液池的深度，這種調(diào)節(jié)方式需將離心機停車處理。
    如果在某些情況下，改變速度對固相出料沒有明顯的影響時，就可以考慮調(diào)節(jié)液池深度來改變出料的狀態(tài)，通常情況下，這一方法較為有效，且簡單易于操作。需要特別注意的是，所有溢流擋板必須調(diào)整在相同的方位，否則將會導(dǎo)致不平衡。
   ３）轉(zhuǎn)速差：如原理圖所示，螺旋與轉(zhuǎn)鼓同心同向旋轉(zhuǎn)，但二者間有一個轉(zhuǎn)速差。若以ｎｂ表示轉(zhuǎn)鼓的絕對轉(zhuǎn)速，以ｎｓ表示螺旋的絕對轉(zhuǎn)速，△ ｎ 表示二者的差轉(zhuǎn)速，
    則△ｎ＝ｎｓ－ｎｂ
    我們已經(jīng)知道，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速快于螺旋，即 ｎｓ＞ ｎｓ，屬負差轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速差的含義是差轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速之比：
    轉(zhuǎn)差率 ａ＝（△ ｎ／ｎｂ）× １００％