[關鍵詞]雙級活塞推料離心機;三足離心機;氯乙酸
　　[摘　要]介紹了雙級活塞推料離心機的工作原理及在氯乙酸生產中的應用,并與三足離心機的性能進行了比較,分析了使用中應注意的問題及故障處理方法。
　　[中圖分類號]TQ114.15　　[文獻標志碼]B　　[文章編號]1008-133X(2007)12-0036-03
　　氯乙酸是一種重要的氯堿下游產品。近幾年來,隨著生產裝置規模的擴大和技術進步,我國氯乙酸產業的國際競爭力顯著提高,國際市場不斷拓展。平煤集團開封東大化工有限公司(以下簡稱“開封東大公司”)現有氯乙酸生產能力8000t/a,還有2萬t/a的氯乙酸工程正在建設中,預計2007年年底投產。
　　我國氯乙酸生產工藝多采用間歇式醋酸氯化法,以硫磺粉為催化劑,控制其用量約為乙酸總量的3%(質量分數),采用二級串聯氯化。主釜在90℃下通氯氣,控制反應溫度為96～100℃;副釜反應溫度為85～90℃。當反應物料相對密度為1.35時即為反應終點,保溫1h后加入循環母液冷卻結晶,緩慢冷卻至25℃左右,經抽濾或通過離心機分離氯乙酸與母液,得到產品。多數氯乙酸生產企業采用三足式上出料離心機分離氯乙酸與母液,勞動強度大,單機生產能力小,限制了生產效益的發揮。
　　開封東大公司于2000年在氯乙酸生產中引進了HR400-N型雙級活塞推料離心機(材質為鈦),取得了較好的使用效果。經過幾年的實踐,總結了一些HR400-N型雙級活塞推料離心機使用中應注意的問題及常見故障的處理方法。
　　1　雙級活塞推料離心機的工作原理
　　雙級活塞推料離心機是一種連續操作的高效過濾式離心機,在全速下完成所有的操作工序,如進料、分離、洗滌、干燥和卸料等,其結構如圖1所示。
　　需要分離的物料通過進料管連續進入離心機,由進料分配器把物料均勻地撒到第1級轉鼓的篩網,大部分母液得到過濾,并經液體收集罩排出機外。不僅旋轉而且往復運動的第1級轉鼓又把形成的濾餅推到第2級轉鼓,使濾餅在轉鼓內有足夠的停留時間,并獲得更大的離心力,濾餅達到很低的含濕率。濾餅又被連續地排出轉鼓,經固體收集槽,按指定方向排出機外。當對固體產品的純度有要求時,在該離心機內可以進行非常有效的洗滌,洗滌液沖洗濾餅后,經篩網、收集罩排出機外。主電機帶動套裝的內外轉鼓全速旋轉,物料由進料管連續引入,均勻分布到內轉鼓內段濾網壁上,在離心力作用下,液相物穿過濾網和轉鼓壁濾孔排出,經排液管排出機外,固相物截留在內轉鼓,形成環形濾餅層。內外轉鼓同速旋轉的同時,在活塞推動下,內轉鼓連續軸向往復運動,因而推料盤推動內轉鼓濾餅層不間斷地向外移動,排出內轉鼓,進入外轉鼓進一步分離并形成環形濾餅層,內轉鼓外端面則推動外轉鼓濾餅層不間斷地向外移動排出外轉鼓,經刮料槽排出機外,實現了連續進料、分離、出料的生產過程。
                     
    內轉鼓的往復運動采用滑閥式二位四通閥自動控制,液壓系統中的油`泵將油從油池經濾油器吸入油泵,將液壓油通過主軸推桿中油孔送到復合油缸中的左右腔內,一側入油,則另一側卸荷的油液經皮帶輪內腔放回油池。借助于壓力油推動活塞,移動碰撞換向閥桿的換向來改變滑閥中活塞位置,進一步控制活塞左右移動,從而實現內轉鼓的往復運動。
    2　雙級活塞推料離心機與三足式離心機的比較
    2.1　雙級活塞推料離心機轉速高、分離效果好
    離心機轉鼓內的母液在離心力場中所受的離心力與其重力的比值即為離心加速度與重力加速度的比值。分離因數以Fr表示,Fr越大,離心分離的推動力就越大,離心分離機的分離性能也越好,采用高轉速比加大轉鼓直徑更易于提高Fr,雙級活塞推料離心機正是利用高的轉速加大了分離效果。
    Fr=m2/900
    式中:r—離心機轉鼓半徑,m;n—離心機轉速,r/min。
    由上式可知雙級推料活塞離心機比三足式離心機分離因數大。
    開封東大公司原使用三足式離心機SS-1000,電動機帶動轉鼓旋轉,物料由上部加入轉鼓,均勻分布到轉鼓壁,在離心力作用下液相物穿過濾布和轉鼓壁濾孔排出,經排液管排出機外,固相物截留在轉鼓內,停機后人工從上部卸料。SS系列離心機主要特點是上部卸料,間歇操作過濾。雖具有結構簡單、操作方便、各操作工序可按要求任意調整、濾渣能得到充分洗滌、固相顆粒不易破損等優點,但操作過程繁瑣。氯乙酸晶粒與母液從結晶釜進入抽濾箱,經抽濾除去母液,再人工裝入離心機后甩干,勞動強度大,效率低。出料、包裝人工操作,過程長,受外界影響因素多,產品極易受到污染,影響質量。
   HR400-N型雙級活塞推料離心機可連續進料,且洗滌、出料同時進行,還可在出料時進行包裝,節省了操作時間,提高了生產效率,同時消耗降低,大大減輕了勞動強度,改善了工作環境。
    2.2　雙級推料離心機生產能力強,明顯降低消耗
    2.2.1　實際處理母料的能力
    設HR400-N濾餅厚度為1cm,則處理量為:Q=0.37×3.14×0.04×0.01×60×50=1.39(m3/h)。
    取氯乙酸堆積密度為1.5kg/m3,則離心機處理氯乙酸質量m=2090kg/h,三足式離心機生產能力約350kg/h,約是HR400-N生產能力的1/6。SS-1000的過濾面積為1.2m2,而HR400-N的過濾面積為0.3m2,便于清洗保養。
    2.2.2　功率消耗
    HR400-N電機功率為20.5kW。SS-1000與HR400-N具有相同生產能力時需6臺電機,功率為6×7.5=45(kW),電耗約是HR400-N的2.2倍。
    3　雙級推料離心機使用中應注意的問題及常見故障的處理方法
    3.1　電氣系統的問題
    電氣系統主要包括轉鼓電機、油泵電機及其電氣控制系統,是離心機啟動、關停控制的核心。正確操作與使用是電氣系統正常運行的保證,要遵守操作規程。雙級推料離心機開動、停車的程序是:開車前的檢查和準備啟動油泵電機啟動主電機(離心機設置了油泵和主電機連鎖控制,只有開啟油泵后主電機才能啟動)均勻加入母液開始分離工作。停車的操作是:停止供應母液轉鼓內剩余物料包裝完畢停主電機轉鼓系統停止轉動之后,停油泵電機沖洗、清理轉鼓、機身。除正確操作外,還要注意以下問題。
    (1)做好電氣系統的防腐、防潮工作。氯乙酸和母液都具有很強的腐蝕性,車間設備都不同程度地受到這些介質的污染,其中各種繼電器觸點最容易受到損壞,嚴重的不能正常吸合接通。要嚴格培訓操作人員,在操作中避免各種介質對電器的污染,定期檢查、保養,安裝設備時控制柜盡量遠離操作現場,把損害降到最小。
    (2)禁止超負荷工作,超負荷進母液將額外增大電機的負荷,嚴重的甚至燒毀電器。
     3.2　液壓系統的問題
    液壓系統可完成推料、卸料及軸承潤滑工作,由油箱、濾油器、油泵、節流閥、復合油缸、壓力表和必要的管路、管接頭等組成。其原理簡圖如圖2所示。
                        
    實際運行過程中,油壓必須保持一定值,且流量可調。用節流閥調節油壓系統的流量以控制推料次數,并且通過穩定液壓系統的壓力保證油壓系統工作平穩。而復合油缸是油缸、換向閥和分配閥的組合體,用來實現推料盤的往復運動。液壓系統中液壓油的壓力是機器正常工作的保證,設備出廠時已設在2.0～2.2MPa。通過調節復式節流閥的開口度,可增大或減少復合油缸的流量,即可調節推料次數。
    液壓系統的故障有的是單個液壓元件失效引起的,有的是系統中各液壓元件綜合因素造成的。大多數故障可通過系統油壓的變化和控制柜上油泵電流表反映出來。因此,壓力表和電流表是最重要的觀測及安全元件,一旦發現壓力和電流不是正常值或波動過大,應立即停機檢查,排除故障。
    另外,液壓油的品質也是油壓系統正常工作的保證。由于壓力較高,一定要選用耐磨抗泡沫液壓油,牌號要符合使用要求,開封東大公司選用68#耐磨抗泡沫液壓油,使用效果很好。正常情況下,要定期檢查油的品質,黏度減小較多或被水乳濁程度較大時,應過濾、補充液壓油,保持油箱內液壓油的液位。液壓油被污染時(如油箱里混入其他介質),應立即更換,以免損壞油泵、油缸和其他液壓元件。要定期檢查油箱中磁鐵吸附金屬屑量及金屬屑直徑來判斷軸承和軸套的磨損情況,以安排設備檢修。
    3.3　機械系統的問題
    雙級活塞推料離心機的機械部分包括回轉體(主軸、轉鼓、篩網、空心軸、推桿、活塞、布料斗、推料盤等)、機殼(前機殼、中機殼、門蓋等)和機座(油箱、軸承箱等)等。機械系統的故障通常是由于零部件的磨損、摩擦、變形、腐蝕或連接處失效、松動以及震動造成的,但是誤操作帶來的影響也不可忽視。
    離心機轉速較高,轉鼓中的物料分布不均勻,易引起離心機震動,甚至引發故障停機。使用過程中,要及時掌握離心機的運轉狀況,對離心機進行定期狀態監測(包括油質、油壓、油溫),再對測試結果進行分析、總結,發現異常情況及時處理或檢修。
    潤滑部分的工作過程是:潤滑油從油箱經濾油器進入油泵,經主壓油管進入多支油管(分油器),再經4個分支油管進入主軸承、主軸后軸承、中間軸承。主軸承采用迷宮式密封,防止物料進入油路。主軸承要定期更換。
    3.4　推料次數的選取
    如物料在離心機內停留時間太短,會使離心機“拉稀”;但停留時間過長,則會降低生產能力。所以要選取適當的推料次數。
    3.5　板網間隙的選取
    HR400-N是條形板網,間隙過大,細晶氯乙酸進入母液,增加能耗;間隙太小,母液難以分離。所以板網間隙的選取要適中。
    4　結語
    具有分離功能的裝置較多,采用何種設備能滿足工藝需求需要不斷的探索。氯乙酸產品的分離經歷了真空抽濾、三足式離心機到連續工作的雙級活塞推料離心機,是不斷創新的結果,希望本文能給生產者提供借鑒。