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    国产防爆PAT卧螺离心机可行性

    2021-05-28 11:22:03

    一、 工艺流程及技术特点


    精对苯二甲酸(PTA)是聚酯链产品中生产聚酯(PET)的主要原料。由对二甲苯(PX )和醋酸化学反应生成粗对苯二甲酸(CTA ),然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制,去除杂质,再经过滤分离、干燥,制得精对苯二甲酸产品。因此PTA是生产聚酯纤维和包装业的基本材料,是化纤业的主要原料。


    PTA制造工艺主要分为三大类,包括加氢精制法、精密氧化法和DMT化精制法。目前这三类工艺中第一类占主导地位,其流程如图所示。整个流程分为氧化、精制和溶剂回收三大工段。


    在 整个工艺流程中,有四个工序涉及固液分离,包括:①氧化工序的粗对苯二甲酸结晶液分离。②粗对苯二甲酸精制液分离。③精对苯二甲酸结晶液分离。④对苯二甲酸残渣回收。上述工序工艺条件相差很大,所用固液分离设备各不相同。


    氧化工段粗对苯二甲酸结晶液的分离主要采取转鼓真空过滤机。由于真空过滤推动力小,滤布易堵塞,分离效果不好,加压过滤机和过滤离心机被用来取代真空过滤机。粗对苯二甲酸精制液分离要求在带压条件下操作,通常采用密封防爆螺旋卸料离心机,主要有立式密封防爆螺旋卸料离心机和卧式密封防爆螺旋卸料离心机两种;精对苯二甲酸结晶液分离可以采用普通螺旋卸料离心机进行分离脱水。对苯二甲酸残渣回收主要采用卧螺离心机。


    二、PTA密闭防爆离心机技术发展状况和趋势


    PTA装置中的关键固液分离设备是粗对苯二甲酸精制液分离工序的加 压密闭防爆卧螺离心机,设计要求离心机在高温(200℃)带压(0.1~1MPa)条件下进行工作。目前广泛使用的离心机主要有日本T O M O E公司的T R V系列立式螺旋卸料离心机和英国B R O A D B E N T公司、美国BIRD/KHD公司的卧式螺旋卸料离心机。立式螺旋离心机整个机器采用悬吊支撑结构,整个回转部件都靠上部轴承悬吊支撑在机座上,运转时转鼓的自对中作用和特殊设计的橡胶隔振原件使机器的振动大为减轻;转鼓与机壳之间只有一个密封点更容易达到密闭防爆要求。卧式螺旋离心机则采用刚性支撑,转鼓和螺旋水平布置,两者分离原理相同,但卧螺离心机比立式螺旋离心机机械密封多两处,对机械密封的要求更高。立式螺旋离心机的优点在于振动小,更易于密封,但造价昂贵,对制造精度及设计要求更高,因此规格不能做得太大;卧式螺旋离心机制造难度及成本相对同规格的立式螺旋离心机低,由于刚性支撑的机械结构造成振动偏大,密封部位多,对机械密封要求更高,但卧螺离心机规格更容易大型化。


    三、国产化可行性分析


    密闭防爆离心机是P T A生产的关键设备,由于分离过程是在0.45MPa压力和148℃高温下完成固液分离过程,同时由于进入离心机的物料由含3 5 %~3 7 %粗对苯二甲酸(CTA)结晶颗粒和水(H2O)及醋酸(HAC)所组成,具有腐蚀性,因此离心机必须具备在一定压力、高温下密闭防爆及防腐的功能。密闭防爆离心机国产化主要有以下工作要做。


    1.大型差速器的国产化工作

    由于P T A用离心机处理量大,螺旋的输渣功率高,卧式螺旋离心机用的差速器的转矩要求高达十几万N·m,同时差速器内部齿轮的加工精度、行星架的分度精度以及齿轮箱中心轴承润滑冷却结构的优化都是差速器国产化的关键。在国外,差速器作为螺旋离心机的部件,一般都是专业生产厂制造,离心机厂直接购买进行配套组装,因此可寻找国内齿轮专业厂进行生产,也可直接与国外专业厂联系购买配套。


    2.机械密封

    PTA密闭防爆离心机是在带压(0.45MPa)工况下工作,密封是保证整机性能的关键。对于立式螺旋离心机密封点有4处,卧式螺旋离心机密封点有6处,密封的可靠性及使用寿命直接影响整机的性能,目前国内的机械密封已在进口机上配套使用,国产化问题已基本得到解决,下一步工作主要是提高可靠性及使用寿命。


    3.大型离心机结构优化

    PTA密闭防爆离心机规格较大,立式螺旋离心机目前国内所用最大规格不超过φ700mm,卧式螺旋离心机目前国内所用最大规格为φ1200mm。国内离心机生产企业所生产的已形成产业化的卧式螺旋离心机规格最大为 φ750mm左右,且为非密闭防爆型,因此对于1200mm这样大尺寸的卧式密闭防爆离心机在结构设计及流体机理方面欠缺经验,大型转鼓、螺旋的结构优化、材料选择、加工、动平衡等都需要攻关解决。


    四、 结论

    随着国内PTA行业的不断扩大,国内不能长期依赖进口设备,这不利于国内石化工业的发展,我们应该有信心通过国内制造企业的努力,对PTA主要设备进行国产化,特别是国内分离机械制造企业多年来的技术引进及技术进步以及各行业技术水平的不断提高,PTA用离心机的国产化是完全可行的。


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