在聚氯乙烯树脂生产过程中,干燥是整个生产的最后工序,离心机是干燥工序的关键设备之一,其运行是否正常,将影响干燥的生产能力及质量指标,严重时甚至会影响整个聚氯乙烯装置的正常运行。离心机主要是将物料在进入干燥床前进行脱水处理,一般聚氯乙烯浆料含有质量分数为70%～75%的水分,经离心机脱水后,滤饼含水量控制在20%～25%,再进入干燥床进行干燥。由此可见,离心机是聚氯乙烯生产过程中的关键设备。
目前,国内外聚氯乙烯浆料脱水系统都是采用卧式螺旋离心机来完成脱水工艺。新疆天业股份有限公司石河子化工厂(以下简称石河子化工厂)现有两套ＰＶＣ生产线,一套是6万ｔ/ａ,一套是10万ｔ/ａ。6万ｔ/ａＰＶＣ浆料脱水系统采用的是重庆江北机械厂与法国坚纳公司合作新开发生产、在石河子化工厂试用的Ｄ6ＮＣ卧式螺旋离心机,10万ｔ/ａＰＶＣ浆料脱水系统采用的是日本巴工业株式会社生产的ＴＲＨ050卧式螺旋离心机。下面将国产与进口离心机的主要性能、技术参数、安装工艺要求进行对比及阐述。
工作原理聚氯乙烯悬浮液通过浆料泵输送,经加料管进入转鼓,由于离心力的作用,转鼓内的悬浮液很快分成两相,较重的固相沉积在转鼓壁上形成沉渣层,较轻的液相则形成分离液层,在螺旋推料器的作用下沉渣和分离液向相反的方向运动,沉渣被推送到锥段干燥区,进一步脱水后经出渣口排出,分离液从大端溢流口排出。悬浮液分离脱水的效果可以通过改变溢流半径来增减干燥区长度加以调节。
从工作原理上讲,国产与进口卧式螺旋离心机相同,只是在进料方式上不同。进口离心机是前进料,国产离心机是后进料,但脱水原理都是利用离心沉降的方式来分离悬浮液,因卧式螺旋离心机具有在高速运转下连续进料、连续操作、处理能力大、结构紧凑等优势,被聚氯乙烯树脂行业公认为设备。
主要性能及参数对比国产离心机与进口离心机主要参数及性能对比见表1。
在性能及参数对比中,进口离心机转鼓转速略高于国产离心机;在相对应的转鼓结构中,进口离心机使用了多头螺旋推料,多头螺旋推料器加速了整个推料过程,也减轻了单位时间内螺旋的扭力。进口离心机而国产离心机转鼓直径略大于进口离心机,相对应的长径比(指的是转鼓的有效长度与转鼓的有效直径之比)大于进口离心机,转鼓的直径大,内表面的沉降面积就大,因此国产离心机使用双头螺旋推料器。从运行原理上讲,离心机转鼓的有效直段长度越长,悬浮液在转鼓内停留时间越长,排出清液固含量越低;锥段干燥区长度越长,脱水后滤饼含水量越低。
关于离心机主轴承的润滑,国产离心机采用脂润滑,脂润滑对操作有严格要求,需每天加入定量油脂(5～10ｍｇ),进口离心机但加多了主轴承会发热,加少了会缩短主轴承运行寿命,脂润滑要求每年更换主轴承。进口离心机采用强制油循环,强制油循环因润滑充分,进口离心机通常可以运行一年半至两年后更换主轴承,但强制油循环一方面增加了能耗;另一方面在运行及检修过程中工作现场油渍大,操作人员需对油压、回油量加以控制,并定期更换油质。在外型尺寸上,国产离心机占据了很大的优势,结构紧凑、维修方便、占地面积小;并且设计了变频启动、振动数显,还能直观地在显示屏上看到运行参数。在以上参数对比中,最关键的部件是差速器,它处于整套设备的心脏部位,所以国产与进口离心机都对它分别设计了过载保护。
安装工艺要求对比在引进进口离心机时,石河子化工厂走访了行业内很多企业,通过学习和了解,更加深了对离心机工艺要求的认识,从而也吸取了各企业的长处,为离心机的整个安装过程奠定了一定的基础。图1为进口离心机运行状态时的机组,有较严格的气流方向要求,否则很难使设备达到理想状态。图1中的(1)为分离母液的排出口侧面接管排气,是自然排风口;(2)为强制进风口,该离心机设计有中间仓,依靠进风的风量封住固相及液相排出的气流,起到密封作用。在离心机运转时,进口离心机因离心作用使腔内为负压,吸进等于吸出,故离心机固相及液相有气流排出;(3)为强制排风口,此气流不排出,会造成离心机下料仓气阻,增加了运行电流及振动,严重时易搭桥造成事故(脱水滤饼有一定的水含量,流动性非常差)。在考虑强制排风时,计算排风量要留有余量,因为进口离心机中间仓有外来气体介入。
图2为国产离心机运行状态时机组,国产离心机无中间仓,依靠迷宫式密封及软密封来完成固液两相密封。图2中(1)为自然排风口,由设备厂家自带汽水分离罐,按分离罐上端法兰口配管就能满足排气要求;(2)为强制排气口,国产离心机虽无外来气体的介入,为使其能够达到运行状态,应考虑强制排风。
4 结 语
目前Ｄ6ＮＣ卧式螺旋离心机是国内产出量的离心机,石河子化工厂是国内第1家使用该离心机的,经过半年多的带负荷运行,该机仍然保持着良好的运行状况,各项技术指标在控制范围内。总之离心机能否达到运行指标主要是看设备的综合环节及运行系统是否完善,工艺装备要为设备运行创造满足、适宜的运行条件,设备运行工况要与工艺要求相适宜。只有对新设备技术进行深入的学习和广泛的了解,才能保证稳产、高产的实现。
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