摘要:介绍了一种新型过滤式离心机———ＧＬＺ型无基础刮刀卸料自动离心机在双氰胺生产工艺技术改造中的应用。详细论述了ＧＬＺ离心机在双氰胺生产工艺中的应用、相关数据、结果,以及由此带来的经济效益和社会效益;同时简单分析了ＧＬＺ离心机的结构、优点等。
关键词:离心机;刮刀离心机;；双氰胺;技术改造
ＧＬＺ新型无基础立式刮刀卸料自动离心机(以下简称ＧＬＺ离心机)是一种新型、高参数、自动化高度集成的离心机。该离心机是根据国外同行的先进经验,按照ＧＢ/Ｔ13756—92《三足式离心机型式与基本参数》、ＧＢ/Ｔ13755—92《三足式离心机技术条件》标准研制成功的一种新型。ＧＬＺ离心机是一种过滤式、刮刀下部卸料、间歇式离心机。它集多项高新技术于一机,如ＰＬＣ可编程序控制和电脑触摸屏显示;变频驱动、电器制动;射频导纳料位探测,可控制多次自动进料;特殊加料装置,能实现均匀平稳加料和洗涤;专门设计的弹性阻尼减振装置,无需浇注基础;可以多点自动清洗,能实现就地清洗即ＣＩＰ清洗(ｃｌｅａｎｉｎｇ-ｉｎ-ｐｌａｃｅ);容易实现密闭、防爆要求等。该机可以过滤粒度在0 005ｍｍ以上,固相质量分数3%～50%的悬浮液,处理能力为0 05～5 00ｔ(滤饼)/ｈ。
双氰胺是一种重要的精细化工原料,可用于医药、染料、涂料、农药、玻璃纤维、润滑剂及阻燃剂等领域。近年来,由于煤炭、电力等电石生产原材料价格的不断攀升,使得双氰胺生产成本相应上升,产品利润逐减,同时,生产过程中产生的大量废渣难以达到环保排放要求,这两大问题已危及到该产品的生存,因此,对双氰胺生产进行工艺技术改造和设备更新已迫在眉捷。双氰胺生产工艺技术改造是一个系统工程,改造的重点和难点是石灰氮渣[简称黑渣,Ｃａ(ＯＨ)2]、脱钙渣(简称白渣,ＣａＣＯ3)的过滤问题。传统生产一般采用砂层真空过滤,不仅过滤效果差、效率低、劳动强度大,而且无法实现连续生产和自动化控制。因此双氰胺生产工艺技术改造中的一个关键就是解决过滤问题。为了更好的比较各过滤设备优缺点,我们作了一些调研,并用脱钙渣进行了一些试验。
通过技术对比可以看到,真空抽滤设备因为过滤动力小,过滤效果很不理想,并且必须附加一整套繁杂的真空设备系统,维护操作都不方便。而ＧＬＺ离心机则克服了上述缺点,提高了过滤的效果和效率。为了得到具体的数据和效果,笔者在福建某石化厂,利用ＧＬＺ1250-Ｎ离心机对脱钙渣进行了现场试验。该石化厂双氰胺自1967年{dy}套装置建成投产以来,经过30多年不断挖潜改造、扩产,目前已形成4000ｔ/ａ的生产规模。
1 试验方案的实施
1.1 工作原理
ＧＬＺ1250-Ｎ离心机的技术参数如下:转鼓直径为1250ｍｍ,转鼓高度为630ｍｍ,转鼓转速为1000ｒ/ｍｉｎ,分离因数700,工作容积390Ｌ,装料限量490ｋｇ,电机功率22ｋＷ,外形尺寸为2200ｍｍ×1700ｍｍ×2550ｍｍ,整机重量4500ｋｇ。
整个工作可分为5个过程:①电机通过传动系统带动转鼓绕主轴轴心回转,形成离心力场,达到进料速度,称为启动过程;②被分离的悬浮液从顶部特殊的布料系统均匀进入,形成锥形面到达转鼓,在离心力的作用下,甩向转鼓壁,称为加料过程;③液相经转鼓壁上的滤网与鼓壁滤孔在更高速度下被抛向机壳空间,汇集在底盘内,经排液管排出,而固相存留在滤布的内侧,称为脱水过程;④如果物料需要洗涤,则洗涤水通过洗涤管加入洗涤,称为洗涤过程;⑤脱水完成后,转鼓降至低速运转,然后接通压缩空气,在气缸活塞作用下刮刀先旋转进刀,然后自上而下运动逐层把滤饼刮下来,经转鼓的下部出料口卸出,这为卸料过程。卸料完成后,刮刀复位,转鼓升至加料转速,进行下一次循环。
1 2 试验情况
(1)进料过程
进料量的大小决定着离心机一个生产周期的长短。进料量小,过滤速度大于进料速度,不仅使操作周期增长,而且易造成滤饼含湿率降低,滤饼越来越硬,影响后面过滤速度,增加卸料难度;进料量过大,进料速度大于过滤速度,料液来不及过滤,造成转鼓内料液过多,使料液分布不匀,引发机器振动,危害机器零部件使用寿命,带来安全隐患;还会造成布料器满料、滤饼含湿率大,增加后道工序负担等负面影响。经过反复试验对比,我们发现当主电机电流不大于23Ａ时,进料速度和过滤速度基本达到平衡。测得在此条件下,进料时间约为40ｍｉｎ。因此,在进料时,我们可以将主电机电流控制在21～23Ａ作为操作重要工艺指标。
(2)预甩干、一洗甩干、脱水过程
从理论上讲,预甩干、一洗甩干、脱水3个工序的时间越长,滤饼中的含湿量会越低,对滤饼洗涤也越彻底。但甩干时间太长,形成的滤饼变得非常坚硬,刮刀卸料就非常困难。经过几十次测定发现:当甩干时间达到3～5ｍｉｎ时,滤饼中的水质量分数均低于30%。如果再想降低含水量,则甩干时间会成倍增长。如要使含水质量分数达到20%以下,需要10ｍｉｎ以上的甩干时间。而且当滤饼含水质量分数低于20%时,滤饼变得十分坚硬,刮刀卸料困难,卸料故障率较高。综合考虑,笔者确定了预甩干时间为3～5ｍｉｎ,一洗甩干时间为1～2ｍｉｎ,脱水时间为3～5ｍｉｎ。
(3)洗涤过程
通过试验,ＧＬＺ1250-Ｎ离心机的一次可处理360ｋｇ含水质量分数为25%左右的脱钙渣,所以一个操作周期洗涤热水应为80ｋｇ。经试验知洗涤时间约为2ｍｉｎ,洗涤效果佳。洗涤效果数据见表2。
(4)卸料过程
卸料时间也是影响生产周期的重要因素。ＧＬ1250-Ｎ采用汽缸控制刮刀进行刮料。由于{zh1}形成的滤饼厚度可达15～20ｃｍ以上,滤饼又比较硬,所以必须协调好刮刀的每次刮料厚度以及刮料速度,否则会使卸料过程不顺利,经常出现故障。通过试验,笔者设置了2个刮料过程。{dy}次刮去大部分滤饼,第二次则利用刮刀xx转鼓内的残料。还通过调整卸料时转鼓转速,多次调整控制程序,{zh1}卸料时间控制在10ｍｉｎ以内,达到了较理想的效果。
2 试验结果
根据试验中各工序的测定,ＧＬＺ1250-Ｎ离心机各工序的操作时间见表3。
通过试验可以看出,利用ＧＬＺ离心机处理脱钙渣,滤饼含湿率低,洗涤效果好,自动化程度高,操作维护方便,可以代替原来使用的砂层真空过滤。
在三工段抽入使用3个多月来,笔者对渣含水量及洗涤效果进行跟踪,渣水分质量分数均达到25%以下,洗涤后渣中氰胺含量均在0 25%以下,达到和超过试验效果。
(1)渣中氰胺浓度降低后,生产每吨双氰胺产生含湿量为45%脱钙渣3ｔ,改造后含湿质量分数降至25%,双氰胺质量分数为1 08%,氰胺转化率为90%,以年产双氰胺2500ｔ计,每年可回收双氰胺为14 58ｔ,脱钙渣经第2次洗涤后,氰胺质量分数从1 08%降至0 28%,氰胺转化率为90%,可回收双氰胺54ｔ/ａ,2项合计68 58ｔ,以双氰胺价格9500元/ｔ,年创效益65 151万元。
(2)脱钙渣可售给水泥厂生产水泥用。该项效益:每吨含湿质量分数为25%脱钙渣的市场价格为20元/ｔ。该项年效益15万元,若经过烘干加工制成轻碳酸钙则效益更好。
(3)节省细砂费用。生产每吨双氰胺,通过真空砂层抽滤需要消耗细砂约1ｔ,细砂市场价为30元/ｔ。该项创价值7 5万元。
(4)节省真空设备以及其他人力等费用4万元。4项合计为91 651万元,其经济效益明显。
双氰胺脱钙渣过滤技术的成功应用,不仅使双氰胺的消耗进一步下降,废渣达到环保排入标准,并得到了综合利用,实现了社会环保和企业经济效益的双赢,为双氰胺生产的可持续发展奠定了基础。
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