板框厢式隔膜压滤机
化工项目蜡精制装置年以前主要采用两台 GPY – S – 40 型圆盘式过滤机对蜡液第一次过滤, 滤液罐系统采用抽真空技术,滤液进入滤液罐,产品 收率为 98% ,其余少量蜡被白土吸附掉。 停工检修时,对蜡白土精制工艺进行了改造:新增一套 流程,该流程以两台厢式自动压滤机过滤为一次过 滤,并进行配套的工艺流程及自动控制设计,以达到 提高精制蜡收率和产品质量的目的。 此次蜡白土精 制工艺流程改造时,保留原圆盘过滤机的流程,与厢式自动压滤机的流程互为备用。 经过 5 年运行经济 效益显著。
工艺流程分析
圆盘过滤机工艺流程
反应釜中的蜡液自流到圆盘过滤机进行第一次过滤,滤液罐上部抽真空, 滤液被抽入滤液罐。 当滤液罐液位达到 30% ~ 50% 时,板框过滤泵 启动,滤液 进入板框过滤机进行第二次过滤,产品进入成品罐。
采用厢式自动压滤机工艺流程
蜡液自反应釜(底由一次过滤供料泵输送到两台厢式自动 过滤机进行第一次过滤,新增 一个立式滤液罐滤液进入滤液罐。当滤液罐液位达到 30% ~ 50% 时,二次过滤 泵,原来的三台蒸汽往复泵,保留一 台,其余两台更换为离心泵,带变频) 启动,滤液被 送至板框过滤机 进行第二次过滤,产 品进入成品罐。
一次过滤部分的区别
通过分析对比以上两种流程得出,一次过滤是 精制的关键,一次过滤效果的好坏决定了后续工作 的质量。 圆盘过滤机的过滤是借助于负压作用在过滤表 面两侧的压力差,使悬浮液中的固体颗粒与蜡液分离,过滤表面的网孔小于固相颗粒的直径,这样使液 体流过过滤表面,而固相颗粒因为负压附着在过滤 表面上形成滤饼,过滤表面两侧的压力差由真空泵 所产生的负压维持。 单台厢式自动压滤机是间歇操作加压的一种固 液分离设备,由机架、滤板、液压系统、电气系统及其 它附属装置等组成的一种分离机械。 由一次过滤泵 把原料送入厢式自动压滤机,在一定压力的作用下 通过滤板、滤布,形成一定厚度的滤饼,滤饼是主要 的过滤介质。
厢式压滤机的选型
新增流程的核心设备为两台厢式自动压滤机, 厢式自动压滤机的选取非常重要。
设备本体进入厢式压滤机的物料主要有两大类:石蜡和 微晶蜡,并且要求连续生产。 精制系统原处理量为 12 m3 / h,考虑到发展的需要,选取厢式压滤机每台 的过滤能力≥15 m3 / h,每台压滤机过滤面积 100 m2 。 选用1 000 mm × 1 000 mm 的滤板,单块滤板过 滤面积大,整机占地面积小,解决了平面位置紧张、 厢式压滤机不易布置的难题。 进入厢式压滤机的蜡液物性条件:生产石蜡时, 工作温度为 100 ~ 130 ℃ ,工作压力为 0 ~ 1. 6 MPa, 处理介质为白土石蜡液;生产微晶蜡时,工作温度为 140 ~ 185 ℃ ,工作压力为 0 ~ 1. 6 MPa,处理介质为 白土微晶蜡液。 针对以上物性,选取厢式压滤机的 滤板和衬板为钢结构滤板,该滤板具有强度高、耐高 温、高压、使用寿命长的特点。 厢式压滤机的横梁采用 450 mm 高、40 mm 厚 A3 钢板配对制做,保证滤板移动中不偏移。 横梁包 衬 304 不锈钢钢板,机架连接部位打定位销。 针对 物料易凝固的特点,横梁加装蒸汽伴热装置,可随意调节温度,自动保持温度。 保证滴落的蜡液不会在 横梁表面凝固并逐渐堆积。 厢式压滤机的滴落液接 蜡盘,要求厂家带蒸汽伴热。 要求过滤后蜡液中的白土含量≤0. 02% ,故滤 板采用暗流四孔道排液,一进四出式。 流速快、强度 高、过滤周期短,可提高生产率。
液压系统
厢式压滤机的压紧、松开、保压、泄压、自动拉板 均由液压控制。 液压系统选用不漏油,动作灵敏可靠,无误 动作,所有液压件、泵、马达最高压力达 31. 5 MPa, 所有液压件在高压时不能损坏。 要求配带自动滤布振打装置对滤布挂架系统进 行振打,使滤饼自动剥落,在滤布挂架两侧装有掉落 滤布挂杆的保护滤板及滤布装置,降低操作工的劳 动强度,实现自动化控制。
单控台制厢系式统自动压滤机是间歇操作的,改造厢式 自动压滤机设计配置了液压系统、电气系统和智能 快速切断阀等设施,通过可编程控制器(PLC)控制 和监视智能快速切断阀的开关状态,实现自动进料, 过滤后自动吹风洗涤,自动拉开拉板卸渣等全过程 的自动控制。 配置 PLC(可编程) 微电脑智能控制,操作方 便:触摸人机界面实现人机对话及现场控制;自动故 障检测与报警,提示故障原因、位置及处理方法;误 动作和误操作保护与提示功能,安全可靠;全自动、 半自动、手动运行随意转换;紧急停止保护电路设 计,确保运行安全;任意设定取板和拉板时间,方便 使用;机旁临时停机开关,可以就近操作,随意启停; 系统停电记忆功能,来电后在停车步恢复运行;全清 零复位功能,清除系统记忆和数据,使系统初始化。单台厢式压滤机实现了自身工作的自动化,压 滤机装满白土渣后需要停止进料,进行卸渣,需要切 换另一台压滤机。 改造新增压力变送器,每台压滤 机配带 6 个风动快速切断阀,可达到两台压滤机之 间自动切换;另一台提前半小时热风自动预热,并备 有人工按钮切换,汽缸阀备用手动手轮现场操作。 自动切换见图 4,实现两二台压滤机交互连续循环 工作。 最大限度降低等待时间,提高压滤机工作效 率。 通过气动快速切断阀自动切换,单台压滤机可以实现进料、吹风、试压等全过程自动控制;同时,通 过压力变送器可以实现两台压滤机之间联机自动切 换。 自动切换控制原理如图 5 所示。 6 个风动快速 切断阀是和厢式压滤机自动工作相配合的,采用正 反吹风系统,使滤饼两侧都能被风均匀吹过,尽可能 地多吹出滤饼中的蜡,使滤饼含蜡量降低,提高精制 收率。 风动阀门动作表如表 1 所示。 为保证风动快 速切断阀性能的安全可靠,采用德国 SOMO 进口带 手轮的阀门。 可以自动、手动同时操作。
其他设备选型
造新增 4 台离心泵,分别是到厢式压滤机的 一次过滤泵和到板框过滤机的二次过滤泵,一开一 备。 由于输送介质为含白土的蜡液,对泵的材质要 求高,要求耐磨耐冲刷的合金钢。 结合实际,选取离 心泵型号 65AY100 × 2A,壳体Ⅱ类,ZG230 – 450,过 流部件为Ⅲ类,ZG1Cr13Ni。 离心泵应用变频技术, 变频器均采用富士公司生产的进口产品。 离心泵变 频后,有两个优点:一是可以节能;二是变频后转速 降低,可以减少白土对离心泵的冲刷,延长泵的使用 寿命。
节能与环保
蒸汽采用新增厢式自动压滤机的工艺进行生产时, 停用两台蒸汽往复泵。 另一台蒸汽往复泵是作为二 次过滤泵的备用泵,平时不用。 蒸汽往复泵使用的 蒸汽为 1. 0 MPa 的主蒸汽,不能用 0. 3 MPa 乏汽代 替,因此蒸汽耗量非常大。 停用后能减少蒸汽消耗 7 500 t / a。
水、电 采用新增厢式自动压滤机的工艺进行生产时, 停用原装置的真空系统。 原装置的真空系统由两台 WWY – 300 型真空泵和两座汽液分离罐及抽真空 冷却器 FB600 – 85 – 16 – 4 组成。 真空泵的电机功 率为每台 30 kW,停用两台真空泵后每年减少电能 432 000 kW·h。 停用抽真空冷却器每年节约循环 水 1 800 m3 。
环保 采用新增厢式自动压滤机工艺时,充分考虑国 家清洁生产的要求,与原圆盘过滤机相比,厢式压滤机滤液封闭在压滤机的管道内,无带白土的热气放 出,对环境空气没有污染。 原圆盘过滤机的输送泵 为蒸汽往复泵,往复泵的密封经常被摩擦损坏,更换 频繁,蜡液经常从拉杆处泄漏,增加污蜡量,也增加 了劳动量,改造后采用离心泵不泄漏,噪声很小。
效果效益分析
采用厢式压滤机精制过滤石蜡和微晶蜡原料, 过滤效果好,满罐分析合格,达到提高精制蜡收率, 提高产品质量的目的,其中用厢式压滤机过滤微晶 蜡在国内属首次应用。 厢式压滤机过滤后白土渣含蜡量为 21% ,与圆 盘过滤机产生的白土渣含蜡量 45% 相比,白土渣含 蜡量降低了 23% ,产品的精制收率由 98% 提高到 99% 。蜡产品的收率提高 1 个百分点,新增石蜡年创 效 400 万元,新增微晶蜡年创效 95 万元。 停用蒸汽 往复泵减少蒸汽消耗 7 500 t / a,年增效 100 万元,项 目总资 252 万元,扣除其它成本费用,年增效益 300 万元,当年收回投资。
结论
厢式压滤机替换圆盘过滤机,蜡产品的精制收 率由 98% 提高到 99% ,厢式压滤机一次过滤后白土 渣平均含蜡量 22% ,与圆盘过滤机相比降低了 23 个百分点。 厢式压滤机单台工作实现全自动,两台之间的 转换全自动,整个系统自动化程度高,性能稳定可 靠,降低操作人员劳动强度。 厢式压滤机投用后,基 本无烟气,大大改善操作环境,符合国家清洁生产的 要求。
