祁燕龍

(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)

1 裝置簡(jiǎn)介

中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司PTA裝置采用英國(guó)BP－Amoco公司的專利技術(shù)，公稱生產(chǎn)能力22.5萬(wàn)t/a，小時(shí)生產(chǎn)量為32 t，年開(kāi)工時(shí)間7 600 h。2000年5月一次投料生產(chǎn)成功。2003年10月，在不改變?cè)に嚄l件的情況下對(duì)裝置的“瓶頸”進(jìn)行擴(kuò)能改造，裝置生產(chǎn)能力達(dá)到32.5萬(wàn)t/a，小時(shí)生產(chǎn)能力 42 t［1］。

2 工藝流程

2.1 離心機(jī)工藝流程

離心機(jī)和壓力過(guò)濾機(jī)屬于PTA裝置中精制單元的一級(jí)分離設(shè)備。其工藝原理為在0.46 MPa、152℃的條件下，根據(jù)對(duì)苯二甲酸(PTA)與對(duì)甲基苯甲酸(PT酸)在水中溶解度的不同將PT酸除去，從而達(dá)到精制的目的。BP－Amoco的專利技術(shù)采用三臺(tái)離心機(jī)并聯(lián)操作，2003年擴(kuò)能后又增上了一臺(tái)離心機(jī)。

自第五結(jié)晶器BD605來(lái)的漿料經(jīng)離心機(jī)進(jìn)料泵BG605加壓后送入四臺(tái)離心機(jī)BM701A/B/C/D，分離后的含水量10%～20%的濾餅通過(guò)除鹽水打漿后進(jìn)入再打漿罐BD702進(jìn)行后續(xù)工藝處理。被分離的富含PT酸的母液進(jìn)入母液罐BD703，然后經(jīng)冷卻送入下游污水廠。

2.2 壓力過(guò)濾機(jī)工藝流程

2011年裝置經(jīng)過(guò)改造增上一臺(tái)壓力過(guò)濾機(jī)BM701，用以取代先前的四臺(tái)離心機(jī)。自第五結(jié)晶器來(lái)的漿料由BG605送入壓力過(guò)濾機(jī)進(jìn)料罐BD701，然后由壓力過(guò)濾機(jī)進(jìn)料泵BG701將漿料送入壓力過(guò)濾機(jī)BM701，部分漿料溢流回BD701，其余漿料在轉(zhuǎn)鼓表面形成濾餅后經(jīng)過(guò)再打漿送入BD702，富含PT酸的母液被送入BD703。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

3.1 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

洛陽(yáng)石化PTA裝置采用SHARPLES P6100型離心機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

一個(gè)下端稍呈錐形的圓柱形轉(zhuǎn)筒在外殼內(nèi)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速2 000 r/min。在轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，螺旋輸送器和轉(zhuǎn)筒呈同一方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1 985 r/min。漿料經(jīng)過(guò)一根位于轉(zhuǎn)筒中部的靜止進(jìn)料管被送到螺旋輸送器底端，然后通過(guò)螺旋軸體的入口進(jìn)入離心機(jī)內(nèi)部。由于液體與固體的密度不同，各自所產(chǎn)生的離心力也不相同，固體密度大，離心力也大，因此緊貼轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，液體由于密度小，比固體更靠近軸心，使固液明顯分層。液體由于流動(dòng)性好，沿螺旋越過(guò)環(huán)堰從上部溢出，固體的流動(dòng)性差需要通過(guò)重力及螺旋輸送器的推力把固體物料推向設(shè)在轉(zhuǎn)鼓下部的固體排料口。該離心機(jī)單機(jī)正常進(jìn)料量10.76 t/h，最大16.5 t/h，濾餅含濕 12%，濾液含固 0.3%［2］。

3.2 壓力過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

壓力過(guò)濾機(jī)由成都云翔飛機(jī)專用附件廠設(shè)計(jì)制造，其工作原理如圖2所示。

圖2 壓力過(guò)濾機(jī)工作原理圖

過(guò)濾時(shí)，轉(zhuǎn)鼓下部浸入漿料中，轉(zhuǎn)鼓的整個(gè)外腔充滿高壓蒸汽。濾液在壓力作用下，透過(guò)過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，匯集在轉(zhuǎn)鼓下部，然后由吸液管和空心軸排出。而固體顆粒則被截留在濾布表面形成濾餅，濾餅轉(zhuǎn)出液面后，先后經(jīng)過(guò)一次脫水區(qū)，洗滌區(qū)，二次脫水區(qū)，最后轉(zhuǎn)入卸料區(qū)，經(jīng)過(guò)刮刀從濾布表面卸除，濾布經(jīng)再生后一個(gè)過(guò)濾循環(huán)即告完成，下一個(gè)循環(huán)開(kāi)始。壓力過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)干基產(chǎn)量46.5 t/h，濾餅含濕量＜12%。

4 公用工程消耗

4.1 電力消耗

四臺(tái)離心機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均為6 kV高壓電機(jī)，軸功率320 kW，以年工作時(shí)間7 600 h，電價(jià)0.58元計(jì)，四臺(tái)離心機(jī)的年耗電量為9.728×106kW·h，折合人民幣564.2萬(wàn)元。

壓力過(guò)濾機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率為15 kW，進(jìn)料泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)30 kW，進(jìn)料罐攪拌器電機(jī)22 kW，年耗電量為5.092×105kW·h，折合人民幣29.5萬(wàn)元。

4.2 除鹽水消耗

四臺(tái)離心機(jī)均設(shè)計(jì)有管沖洗水1.5 t/h，再打漿水9 t/h，年耗水量3.192×105t。除鹽水單價(jià)7元，折合人民幣223.4萬(wàn)元。

壓力過(guò)濾機(jī)設(shè)計(jì)噴淋水和再打漿水消耗40 t/h，由于其下料溫度的下降，致使后路二次分離冷卻水用量下降6 t/h，所以年除鹽水消耗2.584×105t，折合人民幣180.9萬(wàn)元。

4.3 蒸汽消耗

離心機(jī)再打漿水和管沖洗水加熱器使用0.43 MPa蒸汽，單價(jià)155元，用量3.4 t/h，折合人民幣400.5萬(wàn)元。但是考慮到PTA裝置富產(chǎn)0.43 MPa蒸汽，一般不將此項(xiàng)費(fèi)用計(jì)入動(dòng)力消耗。

壓力過(guò)濾機(jī)反吹氮?dú)夂蛧娏芩訜崞鞣謩e用0.63 MPa和1.41 MPa蒸汽，該壓力等級(jí)蒸汽為裝置自產(chǎn)蒸汽，平時(shí)大量排廢，所以此處不計(jì)入動(dòng)力消耗。

4.4 潤(rùn)滑油消耗

每臺(tái)離心機(jī)都配有獨(dú)立復(fù)雜的潤(rùn)滑油系統(tǒng)。泄漏是該系統(tǒng)的難點(diǎn)問(wèn)題，從而導(dǎo)致大量潤(rùn)滑油的非正常消耗和現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生的臟、亂、差。2010年所加潤(rùn)滑油是萬(wàn)利得150為684桶，長(zhǎng)城HLM－46為228桶。

壓力過(guò)濾機(jī)主電機(jī)齒輪箱、進(jìn)料泵軸承箱、進(jìn)料罐攪拌器齒輪箱容量分別為 6.8、5.5、38.7 L，2011年10月投用后至今無(wú)需換油，從未泄漏。與離心機(jī)相比，加油量可以忽略不計(jì)。

4.5 堿液的消耗

為保證離心機(jī)的分離效果，根據(jù)生產(chǎn)需要，周一、三、五分別對(duì)一臺(tái)離心機(jī)進(jìn)行定期堿洗作業(yè)。2010年堿洗次數(shù)總計(jì)173次。

每次堿洗用濃度5%的堿液約2.5 t，該濃度堿洗單價(jià)為150元，以此計(jì)算每年用堿432.5 t，折合人民幣64 875元。

壓力過(guò)濾機(jī)無(wú)定期堿洗作業(yè)安排，通常根據(jù)其過(guò)濾效果安排堿洗作業(yè)。2012年前半年壓力過(guò)濾機(jī)堿洗次數(shù)總計(jì)14次。

壓力過(guò)濾機(jī)每次堿洗時(shí)用濃度5%的堿液約15 t，以此計(jì)算，估計(jì)全年堿洗用堿420 t，折合人民幣63 000元。壓力過(guò)濾機(jī)自2011年10投用至今，因?yàn)V布破于2012年5月檢修過(guò)一次。很顯然，與離心機(jī)相比，壓力過(guò)濾機(jī)的故障率極低，運(yùn)行穩(wěn)定性良好。大量減少了工人的勞動(dòng)量，有利于裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

5 設(shè)備及工藝穩(wěn)定性對(duì)比

5.1 設(shè)備檢修率

離心機(jī)屬于高速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，并且由于其結(jié)構(gòu)的特殊性配備有獨(dú)立復(fù)雜的潤(rùn)滑油系統(tǒng)。這就導(dǎo)致其更難操作，設(shè)備故障率高，主要體現(xiàn)為:底部軸承易磨損，齒輪箱故障，油系統(tǒng)溫度壓力波動(dòng)泄漏、皮帶斷裂等。2010年離心機(jī)檢修57次。

5.2 PT 酸的控制

離心機(jī)和壓力過(guò)濾機(jī)的主要作用是除掉PT酸，因此產(chǎn)品中PT酸含量充分反映了其工藝性能的優(yōu)劣。工藝要求產(chǎn)品中PT酸含量不大于150×10－6，壓力過(guò)濾機(jī)對(duì)PT酸的控制效果要明顯優(yōu)于離心機(jī)，并且很少出現(xiàn)PT酸超標(biāo)的情況。

5.3 產(chǎn)品排廢

無(wú)論是離心機(jī)還是壓力過(guò)濾機(jī)，在分離PT酸的時(shí)候都會(huì)造成部分PTA顆粒的損失，母液固含量能準(zhǔn)確反映出該部分加工損失。為2012年上半年壓力過(guò)濾機(jī)母液固含量，除5月25日前后壓力過(guò)濾機(jī)因?yàn)V布破造成固含量迅速上升外，其余時(shí)間均能將固含量穩(wěn)定控制在0.5%左右。

另?yè)?jù)下游污水廠反饋，2010年污水廠共清理過(guò)兩次池底污泥(主要成分為PTA顆粒)，每次600 t，共1 200 t。2012年6月污水廠清污200 t，以此計(jì)算全年清污約400 t。以目前PTA行情7 000元/t計(jì)，全年累計(jì)減少加工損失折合人民幣560萬(wàn)元。

表1所示為離心機(jī)和壓力過(guò)濾機(jī)在公用工程消耗、產(chǎn)品質(zhì)量控制、產(chǎn)品排廢、人工勞動(dòng)量消耗等方面的綜合對(duì)比，從該表不難看出壓力過(guò)濾機(jī)的綜合性能要優(yōu)于離心機(jī)。

表1 離心機(jī)與壓力過(guò)濾機(jī)綜合對(duì)比表

6 總結(jié)

與離心機(jī)相比，壓力過(guò)濾機(jī)的綜合技術(shù)性能更加優(yōu)良，總結(jié)如下:①節(jié)能降耗。以電、除鹽水和產(chǎn)品排廢量的明顯降低為代表，壓力過(guò)濾機(jī)的投用節(jié)省了大量費(fèi)用。②操作簡(jiǎn)單平穩(wěn)，工藝性能良好。壓力過(guò)濾機(jī)操作簡(jiǎn)單，故障率低，能有效控制產(chǎn)品中PT酸的含量。③節(jié)省人力勞動(dòng)。壓力過(guò)濾機(jī)的投用免去了頻繁的堿洗、補(bǔ)充潤(rùn)滑油及檢修作業(yè)，極大地降低了人工勞動(dòng)量。