压滤机在PTA行业中的应用

压滤机在PTA行业中的应用分析

PTA生产工艺包括氧化和精制2部分，精制是用氢气将4-CBA还原为PT酸并通过分离后得到PTA。对苯二甲酸和PT酸在水中的溶解度差别很大，在150C时，对苯二甲酸在100g水中的溶解度仅为0.03g，而PT酸几乎全部溶解。PTA生产工艺中的精制单元正是利用两者这一物性差别，采用结晶、分离的物理方法将PT酸除去，得到高纯度对苯二甲酸（PTA）。

1传统的分离操作目前大多数PTA生产工艺中，精制单元分离操作通常在150C，0.45MPa的条件下压力离心分离，现通用的压力离心机有立式与卧式2种，我公司原装置采用的为夏普勒斯立式螺旋卸料沉降离心机。卧式沉降离心机与立式离心机在原理上是一致的，能够连续操作，分离性能好，适应性较强，适合现代化的大型生产。

2压力过滤机的应用随着工业的发展，生产规模的不断扩大，市场竞争逐步加剧，降低成本抢占市场成为众多生产厂家的发展之路。压滤机在PTA行业中的试用成功让很多厂家看到了精制单元进行变革的可能性以及变革后所带来的可观效益。同传统的压力离心分离相比，压力过滤具有工艺设备简单、流程短、运行费用低、设备购置费及设备检修费用低的优点，是传统分离工艺技术的很大改进。首先在此讨论一下压滤机的基本结构和工作原理以及在PTA行业中的应用可行性。

2.1旋转框格式加压转鼓过滤机（简称A型）A型加压过滤机是从19世纪50年代初期发明的一种连续运转的转鼓过滤机基础上改进而来，可以在加压和负压状态下运行。基本操作运行步骤如下：在可调泵压的作用下悬浮液在滤网上方被挤压，滤液穿过滤网进入滤液排放系统，截流的固体物料堆积于滤网上方，形成滤饼；随着转鼓的转动，滤饼进入洗涤区，这一步属于粗洗阶段，洗涤液用来自下一级洗涤的洗涤滤液；第三步，加入纯净的洗涤液，清洗滤饼、置换原滤饼中的滤液并收集供上一级洗涤使用；第四步，利用压缩气体进行加压过滤干燥，压缩气体将滤饼中的滤液吹出经冷凝后收集到第一级洗涤工序中使用，排出的气体进入洗气装置处理；第五步，从滤网的背面通入压缩气体，将滤饼从过滤框中吹出，并可以直接进入干燥机进行干燥。

该装置的过滤转鼓分为若干单元室构造，转鼓在其圆周上被分隔成一系列同等大小，类似于漏斗的单元室。圆桶形壳体被室间密封件分割为4 ~5个相互隔离、独立的腔室，转鼓单元室内的母液管连接 到 转 鼓 头 部 由 旋 转 接 头 收 集 到 外 部 装置，转鼓上的单元室随转鼓转动进入不同的腔室可执行不同的工艺：过滤、洗涤、干燥、出料等操作。单元室中滤饼的高度可以通过调整过滤插件的位置来调节。这就是说，所有腔室均可在大气压至机器的最高设计压力间正常运行，卸料方式为滤网背面反吹实现，必要时可以增加一副刮板。这 种 压 滤 机 所 处 理 的 悬 浮 液 的 质 量 浓 度 应 在10 g/L以上，最高可至流动态的极限质量浓度（420g/L）。对于粒径为3!m的物质过滤机能够轻松处理，粒径最低不可小于1!m。单位质量滤饼的比阻力为（1013 ~1015）/m-2。在10 ~100 S之间生成厚度为10 mm的滤饼。滤饼的通常厚度为15 ~25 mm，最高可达165 mm。其最高工作压力可达0.6 MPa，可与当今离心泵可达的输出压力基本匹配，工作温度可以高达200 C。多达5级的滤饼洗涤也能实现。现有的PTA工艺中，物料分离以前即由结晶器排出后，PTA浆料的物理性质如下：温度为149 C；压力为0.55 MPa；密度为1 069（kg/m3）；黏度为0.81 >10-3（Pa·S）；质量分数为35.2%；平均粒度为135!m。通过以上对比，可以清楚的看到，这种旋转框格式压滤机能够很好地完成PTA的分离操作，并且缩短了操作流程，对于工业生产有深远的意义。目前，国内有些PTA厂家已经配置了这样的压滤机，并经过调试取得了满意的效果。

2.2 旋转转鼓式加压转鼓过滤机（ 简称B型）旋转转鼓式加压转鼓过滤机也是一种高效的连续式压滤机，其结构原理与真空过滤机一致，并由真空过滤机发 展 而 来，将 真 空 过 滤 机 的 常 压 操 作（ 转鼓内部为真 空 负 压）发 展 改 进 为 加 压 操 作，由 于 此类压滤机可提高转鼓滤布内外的压差，所以在同等条件下，压滤机比真空过滤机处理量更大，滤饼含湿量更低。

转鼓浸没在倒锥形的进料槽内，通过滤布两侧的压差将母液带走，悬浮的固体颗粒截流。B型压滤机的产量是普通真空过滤机的4 ~10倍。它的结构简单不需要附加的真空系统，而且实现了常压卸料，更加方便了生产的操作。浆料引入压滤机内进行过滤，母液由自己的管路排出，滤饼随着过滤机的旋转进入压滤、清洗区，通过清洗将杂质去除；然后进入干燥区，由于转鼓内外压差，滤饼中的水分被压入转鼓内侧，滤饼得以干燥；最后纯净的滤饼由转鼓内卸料瓦的高压气体反吹进入收集区，然后经旋转阀减压后可直接进入干燥机进行干燥。卸料区的压力略低于收集区，滤饼进入卸料区后，密封卸料区和收集区之间的连接处，如此在卸料区的压力变化不会影响到收集区，降低卸料区的压力移出物料。然后卸料区压力回升以准备下一批物料。B型压滤机的结构形式、原理及滤布特性与旋转真空过滤机一致，旋转真空过滤机用于PTA生产已经十分成熟，有关厂家对此压滤机已进行过使用试验（ 在此不再赘述），证明其代替压力离心机及真空过滤机是完全可行的，且产品品质及物耗要远远好于传统工艺。

3 离心机与压滤机在PTA行业中的应用对比

3.1 离心分离系统60万t的PTA生产项目中，精制单元一般需要配置3台压力离心机全开，常压分离采用真空过滤机，需选用过滤面积l8 m2的旋转真空过滤机2台并联操作，生产能力极为紧张，如需检修需降负荷单台操作。整个精制分离单元配置需5 500 ~ 6 000万元。

3.2 压滤机分离系统压滤机的操作辅助设施少，生产能力大。A型压滤机平方英尺的生产能力随着转鼓以0. 5，l. 0和2. 0 r / min旋 转，滤 饼 产 量 分 别 为l63. 3，326. 6和653. 2 kg / h（ 干基），对于60万t / a的PTA工程，配置2台7 m2的压滤机可以满足日常的生产需求。B型压滤机每平方英尺的产量不小于l. l t / h，且产量还可以调整转速压力获得提高。对于年产60万t PTA工程，也仅需配置2台8 m2的压滤机即可。一次性投资如下：2台A型压滤机，400万欧元；2台B型压滤机，230万欧元，再加卸压装置费22. 5万欧元，需252. 5万欧元。与传统的分离工艺相比，压滤机的设备购置费方面也有极大的优势。

3.3 可操作性鉴于离心机的工作原理，离心机必须在高速旋转下完成生 产 分 离，所 以 为 保 证 它 的 安 全 性，联 锁多，机械结构 及 油 系 统 极 为 复 杂，并 且 附 属 设 备 也多。对于压滤机而言，结构简单，转速低，不需要复杂的油系统，开停车方便。又因为不需要真空系统以及相关的静设备，节约了空间，能够更好地在有限的空间内安装布置设备。同时省去了多套的控制系统，降低了控 制 的 复 杂 性，使 整 个 操 作 变 得 安 全 可靠。3.4 检修费用低离心机一次性检修费用，从PTA的生产经验上来讲，需要投入至少十几万以上人民币，但是对于压滤机一次性检修费用仅需要2 ~ 3万元；并且平时也不需要备用更多的备品备件，可以有效地节约流动资金。压滤机结构简单，与离心机比较拆装更为简单，可有效地节约劳动成本。3.5 运行费用低60万t PTA的生产中，所需要的离心机主电机功率500 kW左右，而压滤机的电机功率60 kW左右，仅电费一项，每年工作8 000 h可节约电费650万人民币左右。

压滤机技术支持：188517-18517