双级活塞推料离心机在氯乙酸生产中的应用

[关键词]双级活塞推料离心机;三足离心机;氯乙酸
　　[摘　要]介绍了双级活塞推料离心机的工作原理及在氯乙酸生产中的应用,并与三足离心机的性能进行了比较,分析了使用中应注意的问题及故障处理方法。
　　[中图分类号]TQ114.15　　[文献标志码]B　　[文章编号]1008-133X(2007)12-0036-03
　　氯乙酸是一种重要的氯碱下游产品。近几年来,随着生产装置规模的扩大和技术进步,我国氯乙酸产业的国际竞争力显著提高,国际市场不断拓展。平煤集团开封东大化工有限公司(以下简称“开封东大公司”)现有氯乙酸生产能力8000t/a,还有2万t/a的氯乙酸工程正在建设中,预计2007年年底投产。
　　我国氯乙酸生产工艺多采用间歇式醋酸氯化法,以硫磺粉为催化剂,控制其用量约为乙酸总量的3%(质量分数),采用二级串联氯化。主釜在90℃下通氯气,控制反应温度为96～100℃;副釜反应温度为85～90℃。当反应物料相对密度为1.35时即为反应终点,保温1h后加入循环母液冷却结晶,缓慢冷却至25℃左右,经抽滤或通过离心机分离氯乙酸与母液,得到产品。多数氯乙酸生产企业采用三足式上出料离心机分离氯乙酸与母液,劳动强度大,单机生产能力小,限制了生产效益的发挥。
　　开封东大公司于2000年在氯乙酸生产中引进了HR400-N型双级活塞推料离心机(材质为钛),取得了较好的使用效果。经过几年的实践,总结了一些HR400-N型双级活塞推料离心机使用中应注意的问题及常见故障的处理方法。
　　1　双级活塞推料离心机的工作原理
　　双级活塞推料离心机是一种连续操作的高效过滤式离心机,在全速下完成所有的操作工序,如进料、分离、洗涤、干燥和卸料等,其结构如图1所示。
　　需要分离的物料通过进料管连续进入离心机,由进料分配器把物料均匀地撒到第1级转鼓的筛网,大部分母液得到过滤,并经液体收集罩排出机外。不仅旋转而且往复运动的第1级转鼓又把形成的滤饼推到第2级转鼓,使滤饼在转鼓内有足够的停留时间,并获得更大的离心力,滤饼达到很低的含湿率。滤饼又被连续地排出转鼓,经固体收集槽,按指定方向排出机外。当对固体产品的纯度有要求时,在该离心机内可以进行非常有效的洗涤,洗涤液冲洗滤饼后,经筛网、收集罩排出机外。主电机带动套装的内外转鼓全速旋转,物料由进料管连续引入,均匀分布到内转鼓内段滤网壁上,在离心力作用下,液相物穿过滤网和转鼓壁滤孔排出,经排液管排出机外,固相物截留在内转鼓,形成环形滤饼层。内外转鼓同速旋转的同时,在活塞推动下,内转鼓连续轴向往复运动,因而推料盘推动内转鼓滤饼层不间断地向外移动,排出内转鼓,进入外转鼓进一步分离并形成环形滤饼层,内转鼓外端面则推动外转鼓滤饼层不间断地向外移动排出外转鼓,经刮料槽排出机外,实现了连续进料、分离、出料的生产过程。
                     
    内转鼓的往复运动采用滑阀式二位四通阀自动控制,液压系统中的油`泵将油从油池经滤油器吸入油泵,将液压油通过主轴推杆中油孔送到复合油缸中的左右腔内,一侧入油,则另一侧卸荷的油液经皮带轮内腔放回油池。借助于压力油推动活塞,移动碰撞换向阀杆的换向来改变滑阀中活塞位置,进一步控制活塞左右移动,从而实现内转鼓的往复运动。
    2　双级活塞推料离心机与三足式离心机的比较
    2.1　双级活塞推料离心机转速高、分离效果好
    离心机转鼓内的母液在离心力场中所受的离心力与其重力的比值即为离心加速度与重力加速度的比值。分离因数以Fr表示,Fr越大,离心分离的推动力就越大,离心分离机的分离性能也越好,采用高转速比加大转鼓直径更易于提高Fr,双级活塞推料离心机正是利用高的转速加大了分离效果。
    Fr=m2/900
    式中:r—离心机转鼓半径,m;n—离心机转速,r/min。
    由上式可知双级推料活塞离心机比三足式离心机分离因数大。
    开封东大公司原使用三足式离心机SS-1000,电动机带动转鼓旋转,物料由上部加入转鼓,均匀分布到转鼓壁,在离心力作用下液相物穿过滤布和转鼓壁滤孔排出,经排液管排出机外,固相物截留在转鼓内,停机后人工从上部卸料。SS系列离心机主要特点是上部卸料,间歇操作过滤。虽具有结构简单、操作方便、各操作工序可按要求任意调整、滤渣能得到充分洗涤、固相颗粒不易破损等优点,但操作过程繁琐。氯乙酸晶粒与母液从结晶釜进入抽滤箱,经抽滤除去母液,再人工装入离心机后甩干,劳动强度大,效率低。出料、包装人工操作,过程长,受外界影响因素多,产品极易受到污染,影响质量。
   HR400-N型双级活塞推料离心机可连续进料,且洗涤、出料同时进行,还可在出料时进行包装,节省了操作时间,提高了生产效率,同时消耗降低,大大减轻了劳动强度,改善了工作环境。
    2.2　双级推料离心机生产能力强,明显降低消耗
    2.2.1　实际处理母料的能力
    设HR400-N滤饼厚度为1cm,则处理量为:Q=0.37×3.14×0.04×0.01×60×50=1.39(m3/h)。
    取氯乙酸堆积密度为1.5kg/m3,则离心机处理氯乙酸质量m=2090kg/h,三足式离心机生产能力约350kg/h,约是HR400-N生产能力的1/6。SS-1000的过滤面积为1.2m2,而HR400-N的过滤面积为0.3m2,便于清洗保养。
    2.2.2　功率消耗
    HR400-N电机功率为20.5kW。SS-1000与HR400-N具有相同生产能力时需6台电机,功率为6×7.5=45(kW),电耗约是HR400-N的2.2倍。
    3　双级推料离心机使用中应注意的问题及常见故障的处理方法
    3.1　电气系统的问题
    电气系统主要包括转鼓电机、油泵电机及其电气控制系统,是离心机启动、关停控制的核心。正确操作与使用是电气系统正常运行的保证,要遵守操作规程。双级推料离心机开动、停车的程序是:开车前的检查和准备启动油泵电机启动主电机(离心机设置了油泵和主电机连锁控制,只有开启油泵后主电机才能启动)均匀加入母液开始分离工作。停车的操作是:停止供应母液转鼓内剩余物料包装完毕停主电机转鼓系统停止转动之后,停油泵电机冲洗、清理转鼓、机身。除正确操作外,还要注意以下问题。
    (1)做好电气系统的防腐、防潮工作。氯乙酸和母液都具有很强的腐蚀性,车间设备都不同程度地受到这些介质的污染,其中各种继电器触点最容易受到损坏,严重的不能正常吸合接通。要严格培训操作人员,在操作中避免各种介质对电器的污染,定期检查、保养,安装设备时控制柜尽量远离操作现场,把损害降到最小。
    (2)禁止超负荷工作,超负荷进母液将额外增大电机的负荷,严重的甚至烧毁电器。
     3.2　液压系统的问题
    液压系统可完成推料、卸料及轴承润滑工作,由油箱、滤油器、油泵、节流阀、复合油缸、压力表和必要的管路、管接头等组成。其原理简图如图2所示。
                        
    实际运行过程中,油压必须保持一定值,且流量可调。用节流阀调节油压系统的流量以控制推料次数,并且通过稳定液压系统的压力保证油压系统工作平稳。而复合油缸是油缸、换向阀和分配阀的组合体,用来实现推料盘的往复运动。液压系统中液压油的压力是机器正常工作的保证,设备出厂时已设在2.0～2.2MPa。通过调节复式节流阀的开口度,可增大或减少复合油缸的流量,即可调节推料次数。
    液压系统的故障有的是单个液压元件失效引起的,有的是系统中各液压元件综合因素造成的。大多数故障可通过系统油压的变化和控制柜上油泵电流表反映出来。因此,压力表和电流表是最重要的观测及安全元件,一旦发现压力和电流不是正常值或波动过大,应立即停机检查,排除故障。
    另外,液压油的品质也是油压系统正常工作的保证。由于压力较高,一定要选用耐磨抗泡沫液压油,牌号要符合使用要求,开封东大公司选用68#耐磨抗泡沫液压油,使用效果很好。正常情况下,要定期检查油的品质,黏度减小较多或被水乳浊程度较大时,应过滤、补充液压油,保持油箱内液压油的液位。液压油被污染时(如油箱里混入其他介质),应立即更换,以免损坏油泵、油缸和其他液压元件。要定期检查油箱中磁铁吸附金属屑量及金属屑直径来判断轴承和轴套的磨损情况,以安排设备检修。
    3.3　机械系统的问题
    双级活塞推料离心机的机械部分包括回转体(主轴、转鼓、筛网、空心轴、推杆、活塞、布料斗、推料盘等)、机壳(前机壳、中机壳、门盖等)和机座(油箱、轴承箱等)等。机械系统的故障通常是由于零部件的磨损、摩擦、变形、腐蚀或连接处失效、松动以及震动造成的,但是误操作带来的影响也不可忽视。
    离心机转速较高,转鼓中的物料分布不均匀,易引起离心机震动,甚至引发故障停机。使用过程中,要及时掌握离心机的运转状况,对离心机进行定期状态监测(包括油质、油压、油温),再对测试结果进行分析、总结,发现异常情况及时处理或检修。
    润滑部分的工作过程是:润滑油从油箱经滤油器进入油泵,经主压油管进入多支油管(分油器),再经4个分支油管进入主轴承、主轴后轴承、中间轴承。主轴承采用迷宫式密封,防止物料进入油路。主轴承要定期更换。
    3.4　推料次数的选取
    如物料在离心机内停留时间太短,会使离心机“拉稀”;但停留时间过长,则会降低生产能力。所以要选取适当的推料次数。
    3.5　板网间隙的选取
    HR400-N是条形板网,间隙过大,细晶氯乙酸进入母液,增加能耗;间隙太小,母液难以分离。所以板网间隙的选取要适中。
    4　结语
    具有分离功能的装置较多,采用何种设备能满足工艺需求需要不断的探索。氯乙酸产品的分离经历了真空抽滤、三足式离心机到连续工作的双级活塞推料离心机,是不断创新的结果,希望本文能给生产者提供借鉴。