filter press在PTA行業(yè)中的應(yīng)用分析

PTA生產(chǎn)工藝包括氧化和精制2部分，精制是用氫氣將4-CBA還原為PT酸并通過(guò)分離后得到PTA。對(duì)苯二甲酸和PT酸在水中的溶解度差別很大，在150C時(shí)，對(duì)苯二甲酸在100g水中的溶解度僅為0.03g，而PT酸幾乎全部溶解。PTA生產(chǎn)工藝中的精制單元正是利用兩者這一物性差別，采用結(jié)晶、分離的物理方法將PT酸除去，得到高純度對(duì)苯二甲酸（PTA）。

1傳統(tǒng)的分離操作目前大多數(shù)PTA生產(chǎn)工藝中，精制單元分離操作通常在150C，0.45MPa的條件下壓力離心分離，現(xiàn)通用的壓力離心機(jī)有立式與臥式2種，我公司原裝置采用的為夏普勒斯立式螺旋卸料沉降離心機(jī)。臥式沉降離心機(jī)與立式離心機(jī)在原理上是一致的，能夠連續(xù)操作，分離性能好，適應(yīng)性較強(qiáng)，適合現(xiàn)代化的大型生產(chǎn)。

2壓力過(guò)濾機(jī)的應(yīng)用隨著工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)逐步加劇，降低成本搶占市場(chǎng)成為眾多生產(chǎn)廠家的發(fā)展之路。filter press在PTA行業(yè)中的試用成功讓很多廠家看到了精制單元進(jìn)行變革的可能性以及變革后所帶來(lái)的可觀效益。同傳統(tǒng)的壓力離心分離相比，壓力過(guò)濾具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、流程短、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)及設(shè)備檢修費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)分離工藝技術(shù)的很大改進(jìn)。首先在此討論一下壓濾機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理以及在PTA行業(yè)中的應(yīng)用可行性。

2.1旋轉(zhuǎn)框格式加壓轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)A型）A型加壓過(guò)濾機(jī)是從19世紀(jì)50年代初期發(fā)明的一種連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，可以在加壓和負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行。基本操作運(yùn)行步驟如下：在可調(diào)泵壓的作用下懸浮液在濾網(wǎng)上方被擠壓，濾液穿過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入濾液排放系統(tǒng)，截流的固體物料堆積于濾網(wǎng)上方，形成濾餅；隨著轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)，濾餅進(jìn)入洗滌區(qū)，這一步屬于粗洗階段，洗滌液用來(lái)自下一級(jí)洗滌的洗滌濾液；第三步，加入純凈的洗滌液，清洗濾餅、置換原濾餅中的濾液并收集供上一級(jí)洗滌使用；第四步，利用壓縮氣體進(jìn)行加壓過(guò)濾干燥，壓縮氣體將濾餅中的濾液吹出經(jīng)冷凝后收集到第一級(jí)洗滌工序中使用，排出的氣體進(jìn)入洗氣裝置處理；第五步，從濾網(wǎng)的背面通入壓縮氣體，將濾餅從過(guò)濾框中吹出，并可以直接進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)行干燥。

該裝置的過(guò)濾轉(zhuǎn)鼓分為若干單元室構(gòu)造，轉(zhuǎn)鼓在其圓周上被分隔成一系列同等大小，類(lèi)似于漏斗的單元室。圓桶形殼體被室間密封件分割為4 ~5個(gè)相互隔離、獨(dú)立的腔室，轉(zhuǎn)鼓單元室內(nèi)的母液管連接 到 轉(zhuǎn) 鼓 頭 部 由 旋 轉(zhuǎn) 接 頭 收 集 到 外 部 裝置，轉(zhuǎn)鼓上的單元室隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入不同的腔室可執(zhí)行不同的工藝：過(guò)濾、洗滌、干燥、出料等操作。單元室中濾餅的高度可以通過(guò)調(diào)整過(guò)濾插件的位置來(lái)調(diào)節(jié)。這就是說(shuō)，所有腔室均可在大氣壓至機(jī)器的最高設(shè)計(jì)壓力間正常運(yùn)行，卸料方式為濾網(wǎng)背面反吹實(shí)現(xiàn)，必要時(shí)可以增加一副刮板。這 種 壓 濾 機(jī) 所 處 理 的 懸 浮 液 的 質(zhì) 量 濃 度 應(yīng) 在10 g/L以上，最高可至流動(dòng)態(tài)的極限質(zhì)量濃度（420g/L）。對(duì)于粒徑為3!m的物質(zhì)過(guò)濾機(jī)能夠輕松處理，粒徑最低不可小于1!m。單位質(zhì)量濾餅的比阻力為（1013 ~1015）/m-2。在10 ~100 S之間生成厚度為10 mm的濾餅。濾餅的通常厚度為15 ~25 mm，最高可達(dá)165 mm。其最高工作壓力可達(dá)0.6 MPa，可與當(dāng)今離心泵可達(dá)的輸出壓力基本匹配，工作溫度可以高達(dá)200 C。多達(dá)5級(jí)的濾餅洗滌也能實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有的PTA工藝中，物料分離以前即由結(jié)晶器排出后，PTA漿料的物理性質(zhì)如下：溫度為149 C；壓力為0.55 MPa；密度為1 069（kg/m3）；黏度為0.81 >10-3（Pa·S）；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.2%；平均粒度為135!m。通過(guò)以上對(duì)比，可以清楚的看到，這種旋轉(zhuǎn)框格式壓濾機(jī)能夠很好地完成PTA的分離操作，并且縮短了操作流程，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有深遠(yuǎn)的意義。目前，國(guó)內(nèi)有些PTA廠家已經(jīng)配置了這樣的壓濾機(jī)，并經(jīng)過(guò)調(diào)試取得了滿意的效果。

2.2 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓式加壓轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)（ 簡(jiǎn)稱(chēng)B型）旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓式加壓轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾機(jī)也是一種高效的連續(xù)式壓濾機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理與真空過(guò)濾機(jī)一致，并由真空過(guò)濾機(jī)發(fā) 展 而 來(lái)，將 真 空 過(guò) 濾 機(jī) 的 常 壓 操 作（ 轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部為真 空 負(fù) 壓）發(fā) 展 改 進(jìn) 為 加 壓 操 作，由 于 此類(lèi)壓濾機(jī)可提高轉(zhuǎn)鼓濾布內(nèi)外的壓差，所以在同等條件下，壓濾機(jī)比真空過(guò)濾機(jī)處理量更大，濾餅含濕量更低。

轉(zhuǎn)鼓浸沒(méi)在倒錐形的進(jìn)料槽內(nèi)，通過(guò)濾布兩側(cè)的壓差將母液帶走，懸浮的固體顆粒截流。B型壓濾機(jī)的產(chǎn)量是普通真空過(guò)濾機(jī)的4 ~10倍。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要附加的真空系統(tǒng)，而且實(shí)現(xiàn)了常壓卸料，更加方便了生產(chǎn)的操作。漿料引入壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行過(guò)濾，母液由自己的管路排出，濾餅隨著過(guò)濾機(jī)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)入壓濾、清洗區(qū)，通過(guò)清洗將雜質(zhì)去除；然后進(jìn)入干燥區(qū)，由于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)外壓差，濾餅中的水分被壓入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)側(cè)，濾餅得以干燥；最后純凈的濾餅由轉(zhuǎn)鼓內(nèi)卸料瓦的高壓氣體反吹進(jìn)入收集區(qū)，然后經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥減壓后可直接進(jìn)入干燥機(jī)進(jìn)行干燥。卸料區(qū)的壓力略低于收集區(qū)，濾餅進(jìn)入卸料區(qū)后，密封卸料區(qū)和收集區(qū)之間的連接處，如此在卸料區(qū)的壓力變化不會(huì)影響到收集區(qū)，降低卸料區(qū)的壓力移出物料。然后卸料區(qū)壓力回升以準(zhǔn)備下一批物料。B型壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、原理及濾布特性與旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)一致，旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)用于PTA生產(chǎn)已經(jīng)十分成熟，有關(guān)廠家對(duì)此壓濾機(jī)已進(jìn)行過(guò)使用試驗(yàn)（ 在此不再贅述），證明其代替壓力離心機(jī)及真空過(guò)濾機(jī)是完全可行的，且產(chǎn)品品質(zhì)及物耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)工藝。

3 離心機(jī)與壓濾機(jī)在PTA行業(yè)中的應(yīng)用對(duì)比

3.1 離心分離系統(tǒng)60萬(wàn)t的PTA生產(chǎn)項(xiàng)目中，精制單元一般需要配置3臺(tái)壓力離心機(jī)全開(kāi)，常壓分離采用真空過(guò)濾機(jī)，需選用過(guò)濾面積l8 m2的旋轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)2臺(tái)并聯(lián)操作，生產(chǎn)能力極為緊張，如需檢修需降負(fù)荷單臺(tái)操作。整個(gè)精制分離單元配置需5 500 ~ 6 000萬(wàn)元。

3.2 filter press分離系統(tǒng)壓濾機(jī)的操作輔助設(shè)施少，生產(chǎn)能力大。A型壓濾機(jī)平方英尺的生產(chǎn)能力隨著轉(zhuǎn)鼓以0. 5，l. 0和2. 0 r / min旋 轉(zhuǎn)，濾 餅 產(chǎn) 量 分 別 為l63. 3，326. 6和653. 2 kg / h（ 干基），對(duì)于60萬(wàn)t / a的PTA工程，配置2臺(tái)7 m2的壓濾機(jī)可以滿足日常的生產(chǎn)需求。B型壓濾機(jī)每平方英尺的產(chǎn)量不小于l. l t / h，且產(chǎn)量還可以調(diào)整轉(zhuǎn)速壓力獲得提高。對(duì)于年產(chǎn)60萬(wàn)t PTA工程，也僅需配置2臺(tái)8 m2的壓濾機(jī)即可。一次性投資如下：2臺(tái)A型壓濾機(jī)，400萬(wàn)歐元；2臺(tái)B型壓濾機(jī)，230萬(wàn)歐元，再加卸壓裝置費(fèi)22. 5萬(wàn)歐元，需252. 5萬(wàn)歐元。與傳統(tǒng)的分離工藝相比，壓濾機(jī)的設(shè)備購(gòu)置費(fèi)方面也有極大的優(yōu)勢(shì)。

3.3 可操作性鑒于離心機(jī)的工作原理，離心機(jī)必須在高速旋轉(zhuǎn)下完成生 產(chǎn) 分 離，所 以 為 保 證 它 的 安 全 性，聯(lián) 鎖多，機(jī)械結(jié)構(gòu) 及 油 系 統(tǒng) 極 為 復(fù) 雜，并 且 附 屬 設(shè) 備 也多。對(duì)于壓濾機(jī)而言，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速低，不需要復(fù)雜的油系統(tǒng)，開(kāi)停車(chē)方便。又因?yàn)椴恍枰婵障到y(tǒng)以及相關(guān)的靜設(shè)備，節(jié)約了空間，能夠更好地在有限的空間內(nèi)安裝布置設(shè)備。同時(shí)省去了多套的控制系統(tǒng)，降低了控 制 的 復(fù) 雜 性，使 整 個(gè) 操 作 變 得 安 全 可靠。3.4 檢修費(fèi)用低離心機(jī)一次性檢修費(fèi)用，從PTA的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)上來(lái)講，需要投入至少十幾萬(wàn)以上人民幣，但是對(duì)于壓濾機(jī)一次性檢修費(fèi)用僅需要2 ~ 3萬(wàn)元；并且平時(shí)也不需要備用更多的備品備件，可以有效地節(jié)約流動(dòng)資金。壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與離心機(jī)比較拆裝更為簡(jiǎn)單，可有效地節(jié)約勞動(dòng)成本。3.5 運(yùn)行費(fèi)用低60萬(wàn)t PTA的生產(chǎn)中，所需要的離心機(jī)主電機(jī)功率500 kW左右，而壓濾機(jī)的電機(jī)功率60 kW左右，僅電費(fèi)一項(xiàng)，每年工作8 000 h可節(jié)約電費(fèi)650萬(wàn)人民幣左右。

壓濾機(jī)技術(shù)支持：188517-18517