| 倪钟侠 摘要:就PTA 装置离心机堵料的原因进行探讨,介绍为消除堵料现象对设备进行改造的情况以及实施后的效果。 关键词:PTA;离心机;堵料;改造 立螺式离心机是PTA 装置的关键设备之一,用以分离氧化浆料中的粗对苯二甲酸。自投产以来,常常发生因堵料而导致离心机联锁停机现象,严重威胁着氧化装置的安稳长满优生产。其中,第三级离心机（TM2302） 与前二级离心机不同,由于它直接与干燥岗位相通而又没有切断设备,一旦发生堵料现象就要使工艺降液位、空运转,然后进行人工通料,对产量、消耗均有很大的影响,因而第三级离心机的运行稳定性对PTA 生产有着举足轻重的作用。 1 离心机运行的工况条件以及结构特征 1.1 技术参数 型号: P26000 外形尺寸: 4 400 mm ×4 130mm ×1 510 mm 转鼓转速: 2 100 r/ min 螺旋转速: 2 055r/ min 主要材质:SUS317 L 功率:160 kW 工作压力:常压 工作温度:105 ℃ 介质:TA、HAc 、H2O 和催化剂（催化剂中含有四溴乙烷等） 进料:TA 的质量分数46 % ,出料:TA 的质量分数78 % 1.2 离心机的基本结构特征及工作原理 离心机主要包括上下机壳、机架及转子。上机壳与转子部件相连,且是离心机滤液收集出口的地方;下机壳是分离出来的滤饼的收集器。滤饼从下部经膨胀节排入TM2303 （螺旋输送器） 后进入干燥机,干燥后成产品被输送到储罐内。离心机转子由主轴、齿轮箱、螺旋输送器和扭矩臂等组成。 TA 料浆从转子下部中心管进入机内,经离心分离后的滤饼由转子内的螺旋输送器输送至下锥体底部出口排出,由于离心力的作用,沿内壁进入下机壳下面的TM2303。 2 造成离心机堵料的原因分析 离心机的介质中含有大量强氧化性的浓醋酸,并且含有对奥氏体不锈钢具有腐蚀作用的溴离子,滤液和滤饼中的溴离子浓度都比较高。 在生产过程中,不管在TM2302 离心机的进料还是在出料中,Br - 的质量分数都已超过了300 ×10 - 6 ,达到了可以使不锈钢产生点蚀的浓度。滤饼从离心机底部排出时,滤饼受离心力作用,被甩至筒体内壁,沿内壁下落。在此过程中,由于筒体内处于105 ℃高温,被滞留的滤饼将蒸发出部分水和醋酸,使滤饼中Br - 的浓度不断提高,在局部区域可达到正常数值的2 倍以上。 SUS317L 不锈钢是一种具有较强钝化能力的金属,在无活性阴离子存在的时候其钝化膜的溶解及修补处于平衡状态,因此,在一般酸性介质中具有很好的耐腐蚀性能。在分离岗位,它对对苯二甲酸具有良好的耐腐蚀性,但在TA 离心机岗位,介质中存在着大量强氧化性的醋酸和较高浓度的Br - , 而Br - 是一种具有很高活性的阴离子,当金属表面在强氧化性醋酸的作用下产生活化点时,它能优于其它元素迅速吸附在金属表面,与金属离子结合成可溶性的溴化物,生成孔蚀核,在有醋酸存在及105 ℃条件下,被破坏了的钝化膜不能得到修补,孔蚀核逐渐长大而形成蚀孔,在蚀孔内,金属处于活化态,电位较低,形成阳极,孔外钝化膜电位较高,形成阴极,它们组成一个腐蚀电池,阳极不断地被腐蚀,因而蚀孔不断地变深变大,而阴极钝化膜仍受到保护,于是形成了点蚀[1 ] : M（Fe 、Cr 、Ni） →Mn + + ne Mn + + nBr - →MBr n O2 + 2H+ + 4e →2OH- OH- + H+ →H2O 这种点蚀,点子多而密,但不深,根据实物测量,在1cm2 的范围内,点蚀可多达100 点,无规律排布,大小不一,大的直径有1mm ,小的只有针尖大小,深度一般均在015 mm 以内,这些点蚀,使筒体的内壁变得粗糙（见图1） 。  由于内壁粗糙,容易吸附固体物料,在分离过程中,滤饼在下筒体出口处受离心力的作用下,被甩向筒壁,固体颗粒被吸附在筒壁上,越积越多,形成了物料的堆积,筒体内壁由于腐蚀而形成的粗糙表面,容易吸附滤饼,是形成堵料的重要原因。 在TM2302 出口的滤饼中, 含有质量分数为20 %的醋酸和2 %的水、78 %的固体对苯二甲酸,它们形成糊状物质,这种糊状物质具有较大的粘度和较强的附着力,使物料在沿筒壁下降的过程中被吸附在已腐蚀了的表面粗糙的内壁上,越积越厚,zui后在转子支架上方将离心机转子包容,导致通道被物料堵塞,造成了自上而下的堵料现象（见图2） 。另外,在TM2302 离心机筒体的下方,装有2 只膨胀节,其结构见图3 所示。   它的防尘翻边宽达15 mm ,形成一个台阶,这样的结构,易使物料在2 只膨胀节的上部开始堆积,再由于物料的粘性、筒壁的粗糙等原因,使物料的堆积逐步沿膨胀节向上,形成自下而上的堵料（见图2） ,这种自下而上和自上而下的堵料路线是相互交叉的。 离心机一旦处于堵料状态,滤饼的输送受阻,旋转件之间的摩擦力增大,转子产生强烈振动,扭矩值、振动值超标,zui终导致离心机主机联锁停机;由于振动超标,往往引起主机零部件严重损坏。 3 减少堵料的对策 离心机的堵料问题早在氧化装置建成的1984年就发生了。后来,对此进行过几次改造,均未取得明显的效果,一直采用停机通料的办法,随着时间的推移,腐蚀加深,堵料就越来越频繁了。根据上面的分析可知,堵料的原因是由于卤素离子的存在,对筒体产生了点蚀,从而使物料附着以及下部膨胀节凸台引起物料堆积导致堵料,针对以上情况,提出了3条对策: （1） 在筒体下部增设锥形内套,使滤饼不易粘附在壁上而靠自重下落。离心机滤饼中含有质量分数为22 %的液体,使它成为糊状,糊状物质在受点蚀而变得凹凸不平的表面易被吸附而堆积,因此,在离心出料段增设一只锥形内筒（见图3） ,这样一方面筒体原已被点蚀的内壁被隔离,另一方面,滤饼被甩至锥体时,增设的锥形内壁光滑,摩擦力很小,使滤饼受重力作用而下落,避免了自上而下堵料的可能性。 （2） 减少1 只膨胀节,改变内衬套的结构筒体的下方原来有2 只膨胀节,现将上面一只去掉,以直管代替,对下面一只膨胀节进行改造,原来向内凸出的内衬套去掉改换成平整的内衬套（见图3） ,这样,筒体的下部就象直筒一样光滑平整,物料就畅通无阻,从而,滤饼自下而上的堆积途径就被拦腰切断。 （3） 拆除筒体外壁保温层,停止伴热盘管加热。经分析认为,外壁保温使得金属的耐腐蚀性能降低。在高温时,在溴化物的作用下, SUS317L 易产生点蚀,而且随着温度的增加其耐腐蚀性能随之下降,因此加热保温只能使内壁更易产生点蚀,使内筒表面变得粗糙,容易产生粘附现象。因而决定拆除保温、停止盘管加热,这样做,一方面减缓了筒体的腐蚀,另一方面,外壁的冷空气使管壁温度下降,易于在内壁形成一层液膜而降低了摩擦力,使滤饼不产生粘附。 4 运行结果 以上措施实施以后,离心机就一直未发生堵料现象,离心机的堵料问题得到解决。该措施应用于精制装置的离心机以后,也取得了相同的效果。随着堵料问题的解决,离心机运行稳定性有了根本的改善。 然而,由于在改造项目中,采用了SUS316L ,在目前的工况条件下,随着时间的推移,材料仍然会产生腐蚀,有可能使滤饼在内壁吸附,造成堵料。因此,建议在制作锥形体时,采用高钼超低碳不锈钢或钛材来制造。 |
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