己二酸生產中干燥流化床進風過濾系統的改造與優化

胡忠樸 , 李其濤 , 關 乾 , 曲建海 , 張浩銘

(1.河南神馬尼龍化工有限責任公司 , 河南 平頂山 467013 ; 2.平頂山市普恩科技有限公司 , 河南 平頂山 467000 ; 3.中國平煤神馬集團聯合鹽化有限公司 , 河南 平頂山 467200)

目前工業用的空氣過濾器一般有過濾棉式和袋式:過濾棉式的過濾精度最高達到Ⅱ級,可過濾>5 μm的固體懸浮物;布袋式的過濾器最高級別達到Ⅲ級,可過濾>3 μm的固體懸浮物,雖然風量較大,但過濾級別較低,在對產品純度要求高的場合,過濾精度達不到使用要求。目前己二酸的生產實踐中,己二酸漿料經過離心脫水后,進入流化床干燥器,在干燥器內與熱空氣進行熱量交換除去水分,得到純度為99.8%的精己二酸。在干燥過程中經過加熱后的空氣直接與己二酸粉料接觸,空氣的純凈度對產品質量影響較大。本文主要討論空氣過濾系統在實現高通量和高純凈度方面的改造過程與應用效果。

1 空氣過濾系統現狀及存在問題

外界空氣首先通過金屬網狀過濾器,在金屬網狀過濾器外側敷設有5 cm厚的過濾棉,過濾器后連接風機,經風機加壓后進入干燥流化床底部布風板。布風板采用傾斜式格柵設計,在去除物料水分的同時,為干燥器內物料提供向后流動的動力。此種過濾棉式過濾器最高過濾精度可達到Ⅱ級,在實際使用場合,新更換濾棉過濾效果較好,隨著時間推移或惡劣天氣影響,濾棉更換頻繁,消耗較大。在己二酸干燥工段生產工藝中,單臺干燥流化床進風需求約為17 500 Nm3/h。在裝置實際運轉過程中發現,10 μm以上直徑的固體顆粒灰塵較多,會快速堵塞濾棉,致使濾棉通風量急速下降,造成熱空氣與己二酸粉料混合換熱不均勻,從而出現流化床內結塊、己二酸成品粉料灰分超標等異常現象。隨著濾棉灰塵附著,過濾器前后壓差迅速攀升,由正常時的0.6 kPa上漲至2 kPa,此時5 μm以下直徑的固體顆粒會突破濾棉的束縛而進入到流化床內。從成品物料的統計分析結果可以看出,隨著過濾器前后壓差的上漲,分析指標中的灰分上升迅速,呈現明顯的正比例關系。為解決上述生產過程中出現的問題,考慮設計一套階梯型、高通量、高精度空氣過濾系統,以適應當前生產的需要。設計思路為:組合不同過濾精度的設施,按照直徑大小依次實現對空氣中固體污染顆粒的過濾,最終得到Ⅳ級較為純凈的空氣。

2 實施技術改造過程

2.1 技術改造思路

通過優選,過濾系統采用箱體結構,箱體一側設置為進氣口,與大氣相通,另一側為出氣口與風機連接,由風機提供過濾動力,并將過濾好的純凈空氣送入干燥流化床內。箱體內部安裝多重空氣過濾組件,包括沿水平方向依次排列的水簾除塵組件、金屬除霧網組件、空氣過熱加熱組件、一級過濾組件、二級過濾組件以及三級過濾組件,其中水簾除塵組件靠近進氣口端。設計示意圖見圖1。

圖1 設計示意圖

2.2 箱體過濾系統各組件的設計與優化

水簾除塵組件支架頂部設4根噴淋管,每根噴淋管設有10只噴淋頭,每2根噴淋管上的噴淋頭交錯排列;循環水泵連通水槽和噴淋管。使用時,循環水泵加壓,使得水槽中的水通過噴淋管從噴淋頭噴出,獲得水簾并落入水槽,水槽內的水得到循環利用。

金屬除霧網組件包括6～25層金屬除霧網,優選11層金屬除霧網,從300～800目(18～48 μm)以50為公差的等差數列順次疊加排列,可以過濾掉空氣中的霧滴。空氣過熱加熱組件包括管式換熱器支架以及設于管式換熱器支架上的管式換熱器,管式換熱器殼程壓力為1.0～1.5 MPa,采用中壓蒸汽加熱,除去空氣中的水分得到約150 ℃的熱空氣。

一級過濾組件包括過濾金屬網支架和設于過濾金屬網支架上的5～15層過濾金屬網,優選的8層過濾金屬網,按目數從100～450目(33～150 μm)以50為公差的等差數列順次疊加排列。

二級過濾組件包括若干布袋、布袋支架以及固定卡子,布袋袋口朝向進氣口方向,并由布袋固定卡子連接固定與布袋支架上,布袋材料為純棉,其過濾精度為3 μm。布袋分為7組,每組100個,布袋的面積為30×30 cm2。

三級過濾組件包括玻璃纖維網支架以及設于玻璃纖維網支架上的玻璃纖維網。使用時,由風機提供空氣過濾動力,空氣由進氣口進入箱體內,并依次通過水簾除塵組件、金屬除霧網組件、空氣過熱加熱組件、一級過濾組件、二級過濾組件以及三級過濾組件,最后得到Ⅳ級較為純凈的空氣。各組件設計排列示意圖見圖2。

圖2 各組件設計排列示意圖

3 效果分析

空氣過濾系統改造投用后,穩定可靠,新設計投用的多重模組式空氣過濾裝置,過濾負荷均衡的分擔與各過濾組件,降低了過濾器對大氣中顆粒物的過濾壓力,延長了濾棉、濾布等過濾介質的使用壽命,進一步提高了過濾精度。特別是水簾過濾組件的引進大幅度降低了后續高精度過濾組件的維護成本,過濾箱體前后壓差在實際運轉中處于較低且相對穩定的態勢,保證了干燥流化床對大風量、高純凈度氣體的要求。同時,高純凈度氣體的使用,減少了粉料在熱量交換過程中雜質的數量,提高了產品的質量。

4 結論

高通量空氣過濾系統根據空氣中各種雜質的性質,利用多重過濾組件對空氣中雜質的體積由大至小進行過濾,提高了對空氣的過濾效果,能夠使空氣的凈化度達到國家標準Ⅳ類級別。分級過濾模式使過濾負荷分布較為均勻,增加了過濾介質的使用壽命,也延長了空氣過濾器的連續運行時間,從而提高了生產效率。通過設置的水簾除塵組件,使空氣中的大顆粒灰塵得以洗滌去除。金屬除霧網組件以及空氣過熱加熱組件,先過濾掉空氣中霧滴,再使水分充分蒸發,有效地降低了過濾空氣的濕度。裝置由風機提供空氣過濾的動力,空氣在進氣口產生負壓,與大氣間形成的壓差使得氣體通過該過濾系統,同時大面積的過濾設計滿足了大風量的要求,適用于高通量、高精度空氣利用場合,為其他化工行業類似系統的改造與優化提供了借鑒與參考。