PTA裝置增上國(guó)產(chǎn)壓力過(guò)濾機(jī)改造效果分析

孫中田

（1.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065；2.中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南 洛陽(yáng)471012）

PTA裝置增上國(guó)產(chǎn)壓力過(guò)濾機(jī)改造效果分析

孫中田

（1.西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065；2.中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司，河南 洛陽(yáng)471012）

本文介紹了中石化某分公司PTA裝置精制單元增上壓力過(guò)濾機(jī)替代四臺(tái)壓力離心機(jī)的設(shè)備國(guó)產(chǎn)化流程改造，并從電、水、設(shè)備故障率、產(chǎn)品質(zhì)量等方面對(duì)兩種設(shè)備的使用情況進(jìn)行了對(duì)比分析。

PTA；離心機(jī)；壓力過(guò)濾機(jī)

1 背景

中石化某分公司精對(duì)苯二甲酸（PTA）裝置是引進(jìn)BP-AMOCO的先進(jìn)技術(shù)，日本千代田公司總承包，2000年5月一次投料成功，裝置設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力是22.5萬(wàn)噸。2002年10月至2003年5月在原裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)備性能最佳化擴(kuò)容改造，精制單元主要增加了一臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)料高速泵和一臺(tái)壓力離心機(jī)。改造后的PTA裝置仍然包括氧化單元，精制單元以及配套公用工程系統(tǒng)三部分，年產(chǎn)PTA32.5萬(wàn)噸。

在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，四臺(tái)壓力離心機(jī)全部投用。由于壓力離心機(jī)運(yùn)行工況很不穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在故障率高，檢修費(fèi)用高、能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量控制難度大、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等，給裝置生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)很多不利影響[1]。因此，通過(guò)調(diào)研，借鑒中國(guó)石化系統(tǒng)內(nèi)部相關(guān)企業(yè)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，在2011年10月檢修中，對(duì)精制單元離心過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)性改造，增上了臥式轉(zhuǎn)鼓壓力過(guò)濾機(jī)來(lái)代替壓力離心機(jī)。目前，裝置經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行檢驗(yàn)，壓力過(guò)濾機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 壓力離心機(jī)

PTA裝置中壓力離心機(jī)由日本TOMOE公司制造的，實(shí)體立杯式P6100型，主要工作部件離心機(jī)主要由電機(jī)轉(zhuǎn)速輸入及支撐系統(tǒng)、差速器、離心分離轉(zhuǎn)子等幾部分組成。

懸浮漿料通過(guò)下部殼體進(jìn)料管進(jìn)入離心機(jī)的錐形漏斗，錐形漏斗將漿料向外折轉(zhuǎn)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋內(nèi)壁，漿料在離心力的作用下通過(guò)螺旋裝置上的孔到達(dá)固液分離裝置。螺旋與轉(zhuǎn)筒以相同方向、但稍低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。密度較大的PTA顆粒被甩到轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁，轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋將PTA粒子連續(xù)卷到成角度的轉(zhuǎn)筒殼底上，并通過(guò)位于轉(zhuǎn)筒加長(zhǎng)部分下端排出孔排出。母液被螺旋向上輸送，通過(guò)轉(zhuǎn)筒頂部的排液孔排出。

2.2 壓力過(guò)濾機(jī)

目前，國(guó)內(nèi)PTA精制單元產(chǎn)品分離部分改造主要分為一步法和兩步法[2]。為了降低投資成本和減少流程改動(dòng)，我公司改造選用了兩步法，即一臺(tái)壓力過(guò)濾機(jī)替代四臺(tái)壓力離心機(jī)，之后真空過(guò)濾系統(tǒng)不改造。壓力過(guò)濾機(jī)選用了國(guó)產(chǎn)成都云翔飛機(jī)專(zhuān)用附件廠生產(chǎn)的臥式轉(zhuǎn)鼓式壓力過(guò)濾機(jī)。

壓力過(guò)濾機(jī)運(yùn)行時(shí)，漿料由下部進(jìn)料口進(jìn)入，使轉(zhuǎn)鼓下部至溢流口之間浸入料漿中。濾液在外腔高壓蒸汽壓力作用下，透過(guò)濾布進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，匯集在轉(zhuǎn)鼓下部，然后經(jīng)由吸液管排出。同時(shí)固體顆粒在濾布表面形成濾餅，濾餅先后轉(zhuǎn)出漿料液面，進(jìn)入一次脫水區(qū)、洗滌區(qū)、二次脫水區(qū)，最后到達(dá)卸料區(qū)，完成一個(gè)循環(huán)。

3 改造流程簡(jiǎn)介

3.1 原流程

離心機(jī)進(jìn)料泵將上游結(jié)晶器來(lái)的漿料加壓送至四臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的壓力離心機(jī)，漿料在壓力離心機(jī)中進(jìn)行固液分離。富含雜質(zhì)PT酸（對(duì)甲基苯甲酸）的液相母液部分最終送入污水廠進(jìn)行處理，固相對(duì)苯二甲酸濾餅與脫離子水按比例混合進(jìn)入再打漿罐中（漿料濃度控制45%～50%）進(jìn)行濾餅再打漿，之后進(jìn)入過(guò)濾機(jī)。

3.2 改造后流程

流程改造后，主要增加了三種設(shè)備[3]：壓力過(guò)濾機(jī)進(jìn)料緩沖罐BD-701、壓濾機(jī)進(jìn)料泵BG-701和壓力過(guò)濾機(jī)BM-701。原離心機(jī)進(jìn)料泵將漿料壓送至BD-701，經(jīng)BG-701加壓送入BM-701，BM701轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壓力保持在400KPa左右，轉(zhuǎn)鼓外壓力保持比轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壓力高50KPa左右，為過(guò)濾提供動(dòng)力，濾液走以前流程，濾餅經(jīng)打漿水沖入再打漿罐，配置成45%～50%濃度的漿料。

4 改造效果分析

4.1 節(jié)電

一臺(tái)壓力過(guò)濾機(jī)代替四臺(tái)離心機(jī)后，裝置節(jié)電效果最為明顯。每臺(tái)離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為6kV高壓電機(jī)，額定功率200 kW，配有額定功率2.2KW油泵兩臺(tái)。以年工作時(shí)間8400h，每度電價(jià)0.60元計(jì)，四臺(tái)離心機(jī)的年耗電量折合人民幣412萬(wàn)元／年。而壓力過(guò)濾機(jī)電機(jī)為380V電機(jī)，額定功率為15kW，進(jìn)料泵BG701電機(jī)額定功率為30kW，進(jìn)料罐BD701攪拌器電機(jī)額定功率為22kW，年耗電量折合人民幣31萬(wàn)元／年。

4.2 節(jié)水

改造前，每臺(tái)離心機(jī)管沖洗水和再打漿水工藝控制分別為1.5t／h和10t／h，此處均使用除鹽水，四臺(tái)離心機(jī)共耗除鹽水46t／h，年耗除鹽水量3.864×105t。壓力過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)用水處主要有噴淋水和再打漿水，通過(guò)工藝操作優(yōu)化壓力過(guò)濾機(jī)耗除鹽水量約40t／h，年除鹽水消耗3.36×105t，除鹽水單價(jià)按7元／噸計(jì)，改造后節(jié)約用除鹽水6t／h，折合人民幣約35萬(wàn)元／年。

4.3 故障率

壓力離心機(jī)是PTA裝置中操作難度大、故障率高的設(shè)備之一，故障主要體現(xiàn)為：底部穩(wěn)定軸承磨損[4]，齒輪箱故障，油系統(tǒng)超溫超壓及泄漏等，2010年離心機(jī)檢修57次，檢維修費(fèi)用約220萬(wàn)。每次檢修后或油系統(tǒng)泄露時(shí)，都需要及時(shí)對(duì)油系統(tǒng)注油，2010年全年加注萬(wàn)利得150牌號(hào)的潤(rùn)滑油684桶，長(zhǎng)城HLM-46牌號(hào)的潤(rùn)滑油228桶，約14萬(wàn)元。

壓力過(guò)濾機(jī)自2011年10月投用至今，因?yàn)V布破僅檢修過(guò)三次并且無(wú)需換油，從未泄漏。

4.4 產(chǎn)品質(zhì)量

PTA是聚酯（PET）生產(chǎn)的基本原料，而PTA產(chǎn)品中主要控制指標(biāo)4-CBA（對(duì)羧基苯甲醛）和PT酸，其中PT酸含量的高低將直接影響PET及后序紡絲生產(chǎn)。而離心機(jī)和壓力過(guò)濾機(jī)的主要作用就是將PTA產(chǎn)品中雜質(zhì)PT酸分離出去，工藝要求產(chǎn)品中PT酸含量70～150mg／kg，以滿足下游PET生產(chǎn)的品質(zhì)要求。壓力離心機(jī)長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)行易發(fā)生機(jī)械故障、堵塞，造成分離效果變差，導(dǎo)致PTA產(chǎn)品中PT酸含量增加。

4.5 加工損失

PTA產(chǎn)品損失主要體現(xiàn)在精制單元壓力離心機(jī)或壓力過(guò)濾機(jī)過(guò)濾后母液中固含量的高低上。固含量高，說(shuō)明母液中含PTA量大，反之，說(shuō)明母液中含PTA量小，產(chǎn)品損失率低。2011年1～8月和2012年精制單元母液中固含量平均約為0.65%和0.35%。正常生產(chǎn)時(shí)，精制母液量達(dá)50t／h以上，以年工作時(shí)間8 400h計(jì)，年跑損PTA約1260噸。跑損的PTA最終沉積在化纖污水廠污水池底部，每年約清池兩次，清出的PTA水撈料由于含雜質(zhì)較多，以正品7%的價(jià)格出廠，按目前我公司PTA結(jié)算價(jià)格6 950元／噸計(jì)算，全年累計(jì)減少加工損失折合人民幣814萬(wàn)元。

4.6 其他

根據(jù)生產(chǎn)需要，壓力離心機(jī)的堿洗周期為每周一、三、五，每次堿洗一臺(tái)壓力離心機(jī)，來(lái)保證壓力離心機(jī)的分離效果。而壓力過(guò)濾機(jī)通常根據(jù)其過(guò)濾效果安排堿洗作業(yè)，一般堿洗周期為20天左右，2012年壓力過(guò)濾機(jī)堿洗次數(shù)總計(jì)18次。目前，通過(guò)優(yōu)化堿洗流程，延長(zhǎng)堿泡時(shí)間，壓力過(guò)濾機(jī)每次堿洗耗堿量與壓力離心機(jī)相同，這樣，既降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，又相應(yīng)減少了外排堿性污水量，減輕環(huán)保壓力。

5 總結(jié)

壓力過(guò)濾機(jī)與壓力離心機(jī)相比，有以下優(yōu)勢(shì)：第一，節(jié)電效果最為明顯。第二，操作簡(jiǎn)單平穩(wěn)，故障率極低，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。第三，分離精度高，減少了產(chǎn)品跑損，降低加工損失。第四，有效控制產(chǎn)品質(zhì)量，特別是產(chǎn)品中PT酸的含量的控制。第五，堿洗周期長(zhǎng)，同時(shí)降低了外排污水量。實(shí)踐證明，壓力過(guò)濾機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好，裝置生產(chǎn)運(yùn)行成本大幅降低。

[1]錢(qián)廣華，李居海.PTA裝置立式離心機(jī)常見(jiàn)故障分析[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2006，27（3）：27～28.

[2]鄭曉靜.壓力過(guò)濾機(jī)在PTA生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].聚酯工業(yè)，2012，25（3）：15～16.

[3]姚玉英，陳長(zhǎng)貴，柴誠(chéng)敬.化工原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，1999.

[4]殷瑞民.壓力離心機(jī)穩(wěn)定軸承改造[J].通用機(jī)械，2011，10：30～33.

TQ245.12

A

1671-0037（2014）01-62-1.5

2013年12月6日。

孫中田（1983.12-），男，在讀工程碩士，工程師，研究方向：材料工程。