白天柱

(中石化南陽(yáng)能源化工有限公司 ， 河南 南陽(yáng) 473132)

廂式壓濾機(jī)在石蠟生產(chǎn)中的應(yīng)用

白天柱

(中石化南陽(yáng)能源化工有限公司 ， 河南 南陽(yáng) 473132)

蠟系列產(chǎn)品是中石化南陽(yáng)能源化工有限公司的特色產(chǎn)品，在石蠟生產(chǎn)過(guò)程中，過(guò)濾精制是重要的工序，利用廂式自動(dòng)壓濾機(jī)替換圓盤過(guò)濾機(jī)，效益顯著，一次過(guò)濾后白土渣含蠟量降低23%，產(chǎn)品的精制收率提高1%，自動(dòng)化程度提高，降低了工作強(qiáng)度，符合國(guó)家清潔生產(chǎn)的要求。

廂式自動(dòng)壓濾機(jī) ； 精制收率 ； 節(jié)能

0 前言

中石化南陽(yáng)能源化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南陽(yáng)能源”)蠟精制裝置2009年以前主要采用兩臺(tái)GPY-S-40型圓盤式過(guò)濾機(jī)對(duì)蠟液第一次過(guò)濾，濾液罐系統(tǒng)采用抽真空技術(shù)，濾液進(jìn)入濾液罐，產(chǎn)品收率為98%，其余少量蠟被白土吸附掉。 2010年停工檢修時(shí)，對(duì)蠟白土精制工藝進(jìn)行了改造：新增一套流程，該流程以兩臺(tái)廂式自動(dòng)壓濾機(jī)過(guò)濾為一次過(guò)濾，并進(jìn)行配套的工藝流程及自動(dòng)控制設(shè)計(jì)，以達(dá)到提高精制蠟收率和產(chǎn)品質(zhì)量的目的。此次蠟白土精制工藝流程改造時(shí)，保留原圓盤過(guò)濾機(jī)的流程，與廂式自動(dòng)壓濾機(jī)的流程互為備用。經(jīng)過(guò)5年運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 工藝流程分析

1.1 圓盤過(guò)濾機(jī)工藝流程

反應(yīng)釜(反-1/3)中的蠟液自流到圓盤過(guò)濾機(jī)(濾-1/1、2)進(jìn)行第一次過(guò)濾，濾液罐上部抽真空，濾液被抽入濾液罐(V-2/1)。當(dāng)濾液罐液位達(dá)到30%～50%時(shí)，板框過(guò)濾泵(P-2、3、4)啟動(dòng)，濾液進(jìn)入板框過(guò)濾機(jī)(濾-2/1、2)進(jìn)行第二次過(guò)濾，產(chǎn)品進(jìn)入成品罐，如圖1所示。

圖1 采用圓盤過(guò)濾機(jī)工藝流程圖

1.2 采用廂式自動(dòng)壓濾機(jī)工藝流程

蠟液自反應(yīng)釜(反-1/3)底由一次過(guò)濾供料泵(P-001/1、2,新增,帶變頻)輸送到兩臺(tái)廂式自動(dòng)過(guò)濾機(jī)(C-001/1、2，新增)進(jìn)行第一次過(guò)濾，新增一個(gè)立式濾液罐(V-2/2)，濾液進(jìn)入濾液罐(V-2/2)。當(dāng)濾液罐液位達(dá)到30%～50%時(shí)，二次過(guò)濾泵(P-002/1、2、3,原來(lái)的三臺(tái)蒸汽往復(fù)泵，保留一臺(tái)，其余兩臺(tái)更換為離心泵，帶變頻)啟動(dòng)，濾液被送至板框過(guò)濾機(jī)(濾-2/1、2)進(jìn)行第二次過(guò)濾，產(chǎn)品進(jìn)入成品罐，流程如圖2所示。

圖2 采用廂式自動(dòng)壓濾機(jī)工藝流程圖

1.3 一次過(guò)濾部分的區(qū)別

通過(guò)分析對(duì)比以上兩種流程得出，一次過(guò)濾是精制的關(guān)鍵，一次過(guò)濾效果的好壞決定了后續(xù)工作的質(zhì)量。

圓盤過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾是借助于負(fù)壓作用在過(guò)濾表面兩側(cè)的壓力差，使懸浮液中的固體顆粒與蠟液分離，過(guò)濾表面的網(wǎng)孔小于固相顆粒的直徑，這樣使液體流過(guò)過(guò)濾表面，而固相顆粒因?yàn)樨?fù)壓附著在過(guò)濾表面上形成濾餅，過(guò)濾表面兩側(cè)的壓力差由真空泵所產(chǎn)生的負(fù)壓維持。

單臺(tái)廂式自動(dòng)壓濾機(jī)是間歇操作加壓的一種固液分離設(shè)備，由機(jī)架、濾板、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其它附屬裝置等組成的一種分離機(jī)械。 由一次過(guò)濾泵把原料送入廂式自動(dòng)壓濾機(jī)，在一定壓力的作用下通過(guò)濾板、濾布，形成一定厚度的濾餅，濾餅是主要的過(guò)濾介質(zhì)。

2 廂式壓濾機(jī)的選型

新增流程的核心設(shè)備為兩臺(tái)廂式自動(dòng)壓濾機(jī)，廂式自動(dòng)壓濾機(jī)的選取非常重要。

2.1 設(shè)備本體

進(jìn)入廂式壓濾機(jī)的物料主要有兩大類：石蠟和微晶蠟，并且要求連續(xù)生產(chǎn)。精制系統(tǒng)原處理量為12 m3/h，考慮到發(fā)展的需要，選取廂式壓濾機(jī)每臺(tái)的過(guò)濾能力≥15 m3/h，每臺(tái)壓濾機(jī)過(guò)濾面積100 m2。選用1 000 mm×1 000 mm的濾板，單塊濾板過(guò)濾面積大，整機(jī)占地面積小，解決了平面位置緊張、廂式壓濾機(jī)不易布置的難題。

進(jìn)入廂式壓濾機(jī)的蠟液物性條件：生產(chǎn)石蠟時(shí)，工作溫度為100～130 ℃，工作壓力為0～1.6 MPa，處理介質(zhì)為白土石蠟液；生產(chǎn)微晶蠟時(shí)，工作溫度為140～185 ℃，工作壓力為0～1.6 MPa，處理介質(zhì)為白土微晶蠟液。針對(duì)以上物性，選取廂式壓濾機(jī)的濾板和襯板為鋼結(jié)構(gòu)濾板，該濾板具有強(qiáng)度高、耐高溫、高壓、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

廂式壓濾機(jī)的橫梁采用450 mm高、40 mm厚A3鋼板配對(duì)制做，保證濾板移動(dòng)中不偏移。橫梁包襯304不銹鋼鋼板，機(jī)架連接部位打定位銷。針對(duì)物料易凝固的特點(diǎn)，橫梁加裝蒸汽伴熱裝置，可隨意調(diào)節(jié)溫度，自動(dòng)保持溫度。保證滴落的蠟液不會(huì)在橫梁表面凝固并逐漸堆積。廂式壓濾機(jī)的滴落液接蠟盤，要求廠家?guī)д羝闊帷?/p>

要求過(guò)濾后蠟液中的白土含量≤0.02%，故濾板采用暗流四孔道排液，一進(jìn)四出式。流速快、強(qiáng)度高、過(guò)濾周期短，可提高生產(chǎn)率。

2.2 液壓系統(tǒng)

廂式壓濾機(jī)的壓緊、松開(kāi)、保壓、泄壓、自動(dòng)拉板均由液壓控制。液壓系統(tǒng)選用意大利(ATOS)公司的技術(shù)，該系統(tǒng)密封好，不漏油，動(dòng)作靈敏可靠，無(wú)誤動(dòng)作，所有液壓件、泵、馬達(dá)最高壓力達(dá)31.5 MPa，所有液壓件在高壓時(shí)不能損壞。

要求配帶自動(dòng)濾布振打裝置對(duì)濾布掛架系統(tǒng)進(jìn)行振打，使濾餅自動(dòng)剝落，在濾布掛架兩側(cè)裝有掉落濾布掛桿的保護(hù)濾板及濾布裝置，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2.3 控制系統(tǒng)

單臺(tái)廂式自動(dòng)壓濾機(jī)是間歇操作的，改造廂式自動(dòng)壓濾機(jī)設(shè)計(jì)配置了液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和智能快速切斷閥等設(shè)施，通過(guò)可編程控制器(PLC)控制和監(jiān)視智能快速切斷閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料，過(guò)濾后自動(dòng)吹風(fēng)洗滌，自動(dòng)拉開(kāi)拉板卸渣等全過(guò)程的自動(dòng)控制。

配置PLC(可編程)微電腦智能控制，操作方便：觸摸人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話及現(xiàn)場(chǎng)控制；自動(dòng)故障檢測(cè)與報(bào)警，提示故障原因、位置及處理方法；誤動(dòng)作和誤操作保護(hù)與提示功能，安全可靠；全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)運(yùn)行隨意轉(zhuǎn)換；緊急停止保護(hù)電路設(shè)計(jì)，確保運(yùn)行安全；任意設(shè)定取板和拉板時(shí)間，方便使用；機(jī)旁臨時(shí)停機(jī)開(kāi)關(guān)，可以就近操作，隨意啟停；系統(tǒng)停電記憶功能，來(lái)電后在停車步恢復(fù)運(yùn)行；全清零復(fù)位功能，清除系統(tǒng)記憶和數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)初始化。

單臺(tái)廂式自動(dòng)壓濾機(jī)工作流程見(jiàn)圖3。

圖3 單臺(tái)廂式自動(dòng)壓濾機(jī)工作流程圖

單臺(tái)廂式壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)了自身工作的自動(dòng)化，壓濾機(jī)裝滿白土渣后需要停止進(jìn)料，進(jìn)行卸渣，需要切換另一臺(tái)壓濾機(jī)。改造新增壓力變送器，每臺(tái)壓濾機(jī)配帶6個(gè)風(fēng)動(dòng)快速切斷閥，可達(dá)到兩臺(tái)壓濾機(jī)之間自動(dòng)切換；另一臺(tái)提前半小時(shí)熱風(fēng)自動(dòng)預(yù)熱，并備有人工按鈕切換，汽缸閥備用手動(dòng)手輪現(xiàn)場(chǎng)操作。自動(dòng)切換見(jiàn)圖4，實(shí)現(xiàn)兩二臺(tái)壓濾機(jī)交互連續(xù)循環(huán)工作。最大限度降低等待時(shí)間，提高壓濾機(jī)工作效率。

通過(guò)氣動(dòng)快速切斷閥自動(dòng)切換，單臺(tái)壓濾機(jī)可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、吹風(fēng)、試壓等全過(guò)程自動(dòng)控制；同時(shí)，通過(guò)壓力變送器可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)壓濾機(jī)之間聯(lián)機(jī)自動(dòng)切換。自動(dòng)切換控制原理如圖5所示。6個(gè)風(fēng)動(dòng)快速切斷閥是和廂式壓濾機(jī)自動(dòng)工作相配合的，采用正反吹風(fēng)系統(tǒng)，使濾餅兩側(cè)都能被風(fēng)均勻吹過(guò)，盡可能地多吹出濾餅中的蠟，使濾餅含蠟量降低，提高精制收率。風(fēng)動(dòng)閥門動(dòng)作表如表1所示。為保證風(fēng)動(dòng)快速切斷閥性能的安全可靠，采用德國(guó)SOMO進(jìn)口帶手輪的閥門。可以自動(dòng)、手動(dòng)同時(shí)操作。

圖4 自動(dòng)切換示意圖

圖5 自動(dòng)切換控制原理圖

項(xiàng)目V1閥V2閥V3閥V4閥V5閥V6閥預(yù)熱閉開(kāi)閉閉開(kāi)開(kāi)開(kāi)閉閉開(kāi)開(kāi)閉閉開(kāi)閉開(kāi)閉開(kāi)閉閉開(kāi)閉閉開(kāi)

2.4 其他設(shè)備選型

改造新增4臺(tái)離心泵，分別是到廂式壓濾機(jī)的一次過(guò)濾泵和到板框過(guò)濾機(jī)的二次過(guò)濾泵，一開(kāi)一備。由于輸送介質(zhì)為含白土的蠟液，對(duì)泵的材質(zhì)要求高，要求耐磨耐沖刷的合金鋼。結(jié)合實(shí)際，選取離心泵型號(hào)65AY100×2A，殼體Ⅱ類，ZG230-450，過(guò)流部件為Ⅲ類，ZG1Cr13Ni。離心泵應(yīng)用變頻技術(shù)，變頻器均采用富士公司生產(chǎn)的進(jìn)口產(chǎn)品。離心泵變頻后，有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是可以節(jié)能；二是變頻后轉(zhuǎn)速降低，可以減少白土對(duì)離心泵的沖刷，延長(zhǎng)泵的使用壽命。

3 節(jié)能與環(huán)保

3.1 蒸汽

采用新增廂式自動(dòng)壓濾機(jī)的工藝進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，停用兩臺(tái)蒸汽往復(fù)泵。另一臺(tái)蒸汽往復(fù)泵是作為二次過(guò)濾泵的備用泵，平時(shí)不用。蒸汽往復(fù)泵使用的蒸汽為1.0 MPa的主蒸汽，不能用0.3 MPa乏汽代替，因此蒸汽耗量非常大。停用后能減少蒸汽消耗7 500 t/a。

3.2 水、電

采用新增廂式自動(dòng)壓濾機(jī)的工藝進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，停用原裝置的真空系統(tǒng)。原裝置的真空系統(tǒng)由兩臺(tái)WWY-300型真空泵和兩座汽液分離罐及抽真空冷卻器FB600-85-16-4組成。真空泵的電機(jī)功率為每臺(tái)30 kW，停用兩臺(tái)真空泵后每年減少電能432 000 kW·h。停用抽真空冷卻器每年節(jié)約循環(huán)水1 800 m3。

3.3 環(huán)保

采用新增廂式自動(dòng)壓濾機(jī)工藝時(shí)，充分考慮國(guó)家清潔生產(chǎn)的要求，與原圓盤過(guò)濾機(jī)相比，廂式壓濾機(jī)濾液封閉在壓濾機(jī)的管道內(nèi)，無(wú)帶白土的熱氣放出，對(duì)環(huán)境空氣沒(méi)有污染。原圓盤過(guò)濾機(jī)的輸送泵為蒸汽往復(fù)泵，往復(fù)泵的密封經(jīng)常被摩擦損壞，更換頻繁，蠟液經(jīng)常從拉桿處泄漏，增加污蠟量，也增加了勞動(dòng)量，改造后采用離心泵不泄漏，噪聲很小。

4 效果效益分析

采用廂式壓濾機(jī)精制過(guò)濾石蠟和微晶蠟原料，過(guò)濾效果好，滿罐分析合格，達(dá)到提高精制蠟收率，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，其中用廂式壓濾機(jī)過(guò)濾微晶蠟在國(guó)內(nèi)屬首次應(yīng)用。

廂式壓濾機(jī)過(guò)濾后白土渣含蠟量為21%，與圓盤過(guò)濾機(jī)產(chǎn)生的白土渣含蠟量45%相比，白土渣含蠟量降低了23%，產(chǎn)品的精制收率由98%提高到99%。

蠟產(chǎn)品的收率提高1個(gè)百分點(diǎn)，新增石蠟?zāi)陝?chuàng)效400萬(wàn)元，新增微晶蠟?zāi)陝?chuàng)效95萬(wàn)元。停用蒸汽往復(fù)泵減少蒸汽消耗7 500 t/a，年增效100萬(wàn)元，項(xiàng)目總資252萬(wàn)元，扣除其它成本費(fèi)用，年增效益300萬(wàn)元，當(dāng)年收回投資。

5 結(jié)論

廂式壓濾機(jī)替換圓盤過(guò)濾機(jī)，蠟產(chǎn)品的精制收率由98%提高到99%，廂式壓濾機(jī)一次過(guò)濾后白土渣平均含蠟量22%，與圓盤過(guò)濾機(jī)相比降低了23個(gè)百分點(diǎn)。

廂式壓濾機(jī)單臺(tái)工作實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)，兩臺(tái)之間的轉(zhuǎn)換全自動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定可靠，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。廂式壓濾機(jī)投用后，基本無(wú)煙氣，大大改善操作環(huán)境，符合國(guó)家清潔生產(chǎn)的要求。

2016-11-21

白天柱(1967-)，男，化工工程師，從事化工生產(chǎn)管理工作，電話：13837756071。

TQ051.8

B

1003-3467(2017)01-0044-03