雙級(jí)活塞推料離心機(jī)在氯乙酸生產(chǎn)中的應(yīng)用

[關(guān)鍵詞]雙級(jí)活塞推料離心機(jī);三足離心機(jī);氯乙酸
　　[摘　要]介紹了雙級(jí)活塞推料離心機(jī)的工作原理及在氯乙酸生產(chǎn)中的應(yīng)用,并與三足離心機(jī)的性能進(jìn)行了比較,分析了使用中應(yīng)注意的問(wèn)題及故障處理方法。
　　[中圖分類號(hào)]TQ114.15　　[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B　　[文章編號(hào)]1008-133X(2007)12-0036-03
　　氯乙酸是一種重要的氯堿下游產(chǎn)品。近幾年來(lái),隨著生產(chǎn)裝置規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)進(jìn)步,我國(guó)氯乙酸產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高,國(guó)際市場(chǎng)不斷拓展。平煤集團(tuán)開(kāi)封東大化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱“開(kāi)封東大公司”)現(xiàn)有氯乙酸生產(chǎn)能力8000t/a,還有2萬(wàn)t/a的氯乙酸工程正在建設(shè)中,預(yù)計(jì)2007年年底投產(chǎn)。
　　我國(guó)氯乙酸生產(chǎn)工藝多采用間歇式醋酸氯化法,以硫磺粉為催化劑,控制其用量約為乙酸總量的3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),采用二級(jí)串聯(lián)氯化。主釜在90℃下通氯氣,控制反應(yīng)溫度為96～100℃;副釜反應(yīng)溫度為85～90℃。當(dāng)反應(yīng)物料相對(duì)密度為1.35時(shí)即為反應(yīng)終點(diǎn),保溫1h后加入循環(huán)母液冷卻結(jié)晶,緩慢冷卻至25℃左右,經(jīng)抽濾或通過(guò)離心機(jī)分離氯乙酸與母液,得到產(chǎn)品。多數(shù)氯乙酸生產(chǎn)企業(yè)采用三足式上出料離心機(jī)分離氯乙酸與母液,勞動(dòng)強(qiáng)度大,單機(jī)生產(chǎn)能力小,限制了生產(chǎn)效益的發(fā)揮。
　　開(kāi)封東大公司于2000年在氯乙酸生產(chǎn)中引進(jìn)了HR400-N型雙級(jí)活塞推料離心機(jī)(材質(zhì)為鈦),取得了較好的使用效果。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐,總結(jié)了一些HR400-N型雙級(jí)活塞推料離心機(jī)使用中應(yīng)注意的問(wèn)題及常見(jiàn)故障的處理方法。
　　1　雙級(jí)活塞推料離心機(jī)的工作原理
　　雙級(jí)活塞推料離心機(jī)是一種連續(xù)操作的高效過(guò)濾式離心機(jī),在全速下完成所有的操作工序,如進(jìn)料、分離、洗滌、干燥和卸料等,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　需要分離的物料通過(guò)進(jìn)料管連續(xù)進(jìn)入離心機(jī),由進(jìn)料分配器把物料均勻地撒到第1級(jí)轉(zhuǎn)鼓的篩網(wǎng),大部分母液得到過(guò)濾,并經(jīng)液體收集罩排出機(jī)外。不僅旋轉(zhuǎn)而且往復(fù)運(yùn)動(dòng)的第1級(jí)轉(zhuǎn)鼓又把形成的濾餅推到第2級(jí)轉(zhuǎn)鼓,使濾餅在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有足夠的停留時(shí)間,并獲得更大的離心力,濾餅達(dá)到很低的含濕率。濾餅又被連續(xù)地排出轉(zhuǎn)鼓,經(jīng)固體收集槽,按指定方向排出機(jī)外。當(dāng)對(duì)固體產(chǎn)品的純度有要求時(shí),在該離心機(jī)內(nèi)可以進(jìn)行非常有效的洗滌,洗滌液沖洗濾餅后,經(jīng)篩網(wǎng)、收集罩排出機(jī)外。主電機(jī)帶動(dòng)套裝的內(nèi)外轉(zhuǎn)鼓全速旋轉(zhuǎn),物料由進(jìn)料管連續(xù)引入,均勻分布到內(nèi)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)段濾網(wǎng)壁上,在離心力作用下,液相物穿過(guò)濾網(wǎng)和轉(zhuǎn)鼓壁濾孔排出,經(jīng)排液管排出機(jī)外,固相物截留在內(nèi)轉(zhuǎn)鼓,形成環(huán)形濾餅層。內(nèi)外轉(zhuǎn)鼓同速旋轉(zhuǎn)的同時(shí),在活塞推動(dòng)下,內(nèi)轉(zhuǎn)鼓連續(xù)軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng),因而推料盤推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)鼓濾餅層不間斷地向外移動(dòng),排出內(nèi)轉(zhuǎn)鼓,進(jìn)入外轉(zhuǎn)鼓進(jìn)一步分離并形成環(huán)形濾餅層,內(nèi)轉(zhuǎn)鼓外端面則推動(dòng)外轉(zhuǎn)鼓濾餅層不間斷地向外移動(dòng)排出外轉(zhuǎn)鼓,經(jīng)刮料槽排出機(jī)外,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)料、分離、出料的生產(chǎn)過(guò)程。
                     
    內(nèi)轉(zhuǎn)鼓的往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用滑閥式二位四通閥自動(dòng)控制,液壓系統(tǒng)中的油`泵將油從油池經(jīng)濾油器吸入油泵,將液壓油通過(guò)主軸推桿中油孔送到復(fù)合油缸中的左右腔內(nèi),一側(cè)入油,則另一側(cè)卸荷的油液經(jīng)皮帶輪內(nèi)腔放回油池。借助于壓力油推動(dòng)活塞,移動(dòng)碰撞換向閥桿的換向來(lái)改變滑閥中活塞位置,進(jìn)一步控制活塞左右移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)鼓的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
    2　雙級(jí)活塞推料離心機(jī)與三足式離心機(jī)的比較
    2.1　雙級(jí)活塞推料離心機(jī)轉(zhuǎn)速高、分離效果好
    離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的母液在離心力場(chǎng)中所受的離心力與其重力的比值即為離心加速度與重力加速度的比值。分離因數(shù)以Fr表示,Fr越大,離心分離的推動(dòng)力就越大,離心分離機(jī)的分離性能也越好,采用高轉(zhuǎn)速比加大轉(zhuǎn)鼓直徑更易于提高Fr,雙級(jí)活塞推料離心機(jī)正是利用高的轉(zhuǎn)速加大了分離效果。
    Fr=m2/900
    式中:r—離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓半徑,m;n—離心機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min。
    由上式可知雙級(jí)推料活塞離心機(jī)比三足式離心機(jī)分離因數(shù)大。
    開(kāi)封東大公司原使用三足式離心機(jī)SS-1000,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn),物料由上部加入轉(zhuǎn)鼓,均勻分布到轉(zhuǎn)鼓壁,在離心力作用下液相物穿過(guò)濾布和轉(zhuǎn)鼓壁濾孔排出,經(jīng)排液管排出機(jī)外,固相物截留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi),停機(jī)后人工從上部卸料。SS系列離心機(jī)主要特點(diǎn)是上部卸料,間歇操作過(guò)濾。雖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、各操作工序可按要求任意調(diào)整、濾渣能得到充分洗滌、固相顆粒不易破損等優(yōu)點(diǎn),但操作過(guò)程繁瑣。氯乙酸晶粒與母液從結(jié)晶釜進(jìn)入抽濾箱,經(jīng)抽濾除去母液,再人工裝入離心機(jī)后甩干,勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低。出料、包裝人工操作,過(guò)程長(zhǎng),受外界影響因素多,產(chǎn)品極易受到污染,影響質(zhì)量。
   HR400-N型雙級(jí)活塞推料離心機(jī)可連續(xù)進(jìn)料,且洗滌、出料同時(shí)進(jìn)行,還可在出料時(shí)進(jìn)行包裝,節(jié)省了操作時(shí)間,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí)消耗降低,大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了工作環(huán)境。
    2.2　雙級(jí)推料離心機(jī)生產(chǎn)能力強(qiáng),明顯降低消耗
    2.2.1　實(shí)際處理母料的能力
    設(shè)HR400-N濾餅厚度為1cm,則處理量為:Q=0.37×3.14×0.04×0.01×60×50=1.39(m3/h)。
    取氯乙酸堆積密度為1.5kg/m3,則離心機(jī)處理氯乙酸質(zhì)量m=2090kg/h,三足式離心機(jī)生產(chǎn)能力約350kg/h,約是HR400-N生產(chǎn)能力的1/6。SS-1000的過(guò)濾面積為1.2m2,而HR400-N的過(guò)濾面積為0.3m2,便于清洗保養(yǎng)。
    2.2.2　功率消耗
    HR400-N電機(jī)功率為20.5kW。SS-1000與HR400-N具有相同生產(chǎn)能力時(shí)需6臺(tái)電機(jī),功率為6×7.5=45(kW),電耗約是HR400-N的2.2倍。
    3　雙級(jí)推料離心機(jī)使用中應(yīng)注意的問(wèn)題及常見(jiàn)故障的處理方法
    3.1　電氣系統(tǒng)的問(wèn)題
    電氣系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)鼓電機(jī)、油泵電機(jī)及其電氣控制系統(tǒng),是離心機(jī)啟動(dòng)、關(guān)?？刂频暮诵?。正確操作與使用是電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證,要遵守操作規(guī)程。雙級(jí)推料離心機(jī)開(kāi)動(dòng)、停車的程序是:開(kāi)車前的檢查和準(zhǔn)備啟動(dòng)油泵電機(jī)啟動(dòng)主電機(jī)(離心機(jī)設(shè)置了油泵和主電機(jī)連鎖控制,只有開(kāi)啟油泵后主電機(jī)才能啟動(dòng))均勻加入母液開(kāi)始分離工作。停車的操作是:停止供應(yīng)母液轉(zhuǎn)鼓內(nèi)剩余物料包裝完畢停主電機(jī)轉(zhuǎn)鼓系統(tǒng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)之后,停油泵電機(jī)沖洗、清理轉(zhuǎn)鼓、機(jī)身。除正確操作外,還要注意以下問(wèn)題。
    (1)做好電氣系統(tǒng)的防腐、防潮工作。氯乙酸和母液都具有很強(qiáng)的腐蝕性,車間設(shè)備都不同程度地受到這些介質(zhì)的污染,其中各種繼電器觸點(diǎn)最容易受到損壞,嚴(yán)重的不能正常吸合接通。要嚴(yán)格培訓(xùn)操作人員,在操作中避免各種介質(zhì)對(duì)電器的污染,定期檢查、保養(yǎng),安裝設(shè)備時(shí)控制柜盡量遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場(chǎng),把損害降到最小。
    (2)禁止超負(fù)荷工作,超負(fù)荷進(jìn)母液將額外增大電機(jī)的負(fù)荷,嚴(yán)重的甚至燒毀電器。
     3.2　液壓系統(tǒng)的問(wèn)題
    液壓系統(tǒng)可完成推料、卸料及軸承潤(rùn)滑工作,由油箱、濾油器、油泵、節(jié)流閥、復(fù)合油缸、壓力表和必要的管路、管接頭等組成。其原理簡(jiǎn)圖如圖2所示。
                        
    實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,油壓必須保持一定值,且流量可調(diào)。用節(jié)流閥調(diào)節(jié)油壓系統(tǒng)的流量以控制推料次數(shù),并且通過(guò)穩(wěn)定液壓系統(tǒng)的壓力保證油壓系統(tǒng)工作平穩(wěn)。而復(fù)合油缸是油缸、換向閥和分配閥的組合體,用來(lái)實(shí)現(xiàn)推料盤的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力是機(jī)器正常工作的保證,設(shè)備出廠時(shí)已設(shè)在2.0～2.2MPa。通過(guò)調(diào)節(jié)復(fù)式節(jié)流閥的開(kāi)口度,可增大或減少?gòu)?fù)合油缸的流量,即可調(diào)節(jié)推料次數(shù)。
    液壓系統(tǒng)的故障有的是單個(gè)液壓元件失效引起的,有的是系統(tǒng)中各液壓元件綜合因素造成的。大多數(shù)故障可通過(guò)系統(tǒng)油壓的變化和控制柜上油泵電流表反映出來(lái)。因此,壓力表和電流表是最重要的觀測(cè)及安全元件,一旦發(fā)現(xiàn)壓力和電流不是正常值或波動(dòng)過(guò)大,應(yīng)立即停機(jī)檢查,排除故障。
    另外,液壓油的品質(zhì)也是油壓系統(tǒng)正常工作的保證。由于壓力較高,一定要選用耐磨抗泡沫液壓油,牌號(hào)要符合使用要求,開(kāi)封東大公司選用68#耐磨抗泡沫液壓油,使用效果很好。正常情況下,要定期檢查油的品質(zhì),黏度減小較多或被水乳濁程度較大時(shí),應(yīng)過(guò)濾、補(bǔ)充液壓油,保持油箱內(nèi)液壓油的液位。液壓油被污染時(shí)(如油箱里混入其他介質(zhì)),應(yīng)立即更換,以免損壞油泵、油缸和其他液壓元件。要定期檢查油箱中磁鐵吸附金屬屑量及金屬屑直徑來(lái)判斷軸承和軸套的磨損情況,以安排設(shè)備檢修。
    3.3　機(jī)械系統(tǒng)的問(wèn)題
    雙級(jí)活塞推料離心機(jī)的機(jī)械部分包括回轉(zhuǎn)體(主軸、轉(zhuǎn)鼓、篩網(wǎng)、空心軸、推桿、活塞、布料斗、推料盤等)、機(jī)殼(前機(jī)殼、中機(jī)殼、門蓋等)和機(jī)座(油箱、軸承箱等)等。機(jī)械系統(tǒng)的故障通常是由于零部件的磨損、摩擦、變形、腐蝕或連接處失效、松動(dòng)以及震動(dòng)造成的,但是誤操作帶來(lái)的影響也不可忽視。
    離心機(jī)轉(zhuǎn)速較高,轉(zhuǎn)鼓中的物料分布不均勻,易引起離心機(jī)震動(dòng),甚至引發(fā)故障停機(jī)。使用過(guò)程中,要及時(shí)掌握離心機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,對(duì)離心機(jī)進(jìn)行定期狀態(tài)監(jiān)測(cè)(包括油質(zhì)、油壓、油溫),再對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié),發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理或檢修。
    潤(rùn)滑部分的工作過(guò)程是:潤(rùn)滑油從油箱經(jīng)濾油器進(jìn)入油泵,經(jīng)主壓油管進(jìn)入多支油管(分油器),再經(jīng)4個(gè)分支油管進(jìn)入主軸承、主軸后軸承、中間軸承。主軸承采用迷宮式密封,防止物料進(jìn)入油路。主軸承要定期更換。
    3.4　推料次數(shù)的選取
    如物料在離心機(jī)內(nèi)停留時(shí)間太短,會(huì)使離心機(jī)“拉稀”;但停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則會(huì)降低生產(chǎn)能力。所以要選取適當(dāng)?shù)耐屏洗螖?shù)。
    3.5　板網(wǎng)間隙的選取
    HR400-N是條形板網(wǎng),間隙過(guò)大,細(xì)晶氯乙酸進(jìn)入母液,增加能耗;間隙太小,母液難以分離。所以板網(wǎng)間隙的選取要適中。
    4　結(jié)語(yǔ)
    具有分離功能的裝置較多,采用何種設(shè)備能滿足工藝需求需要不斷的探索。氯乙酸產(chǎn)品的分離經(jīng)歷了真空抽濾、三足式離心機(jī)到連續(xù)工作的雙級(jí)活塞推料離心機(jī),是不斷創(chuàng)新的結(jié)果,希望本文能給生產(chǎn)者提供借鑒。