聚乙烯醇纖維原液過濾系統及新技術的應用

2020-06-09 04:50:34秦旱生安徽皖維高新材料股份有限公司

安徽科技 2020年5期

文/秦旱生（安徽皖維高新材料股份有限公司）

在聚乙烯醇纖維生產過程中，如何提高紡絲可紡性、降低噴絲頭更換率是亟待解決的問題，而原液凈度是影響原液可紡性一個重要因素[1]。聚乙烯醇樹脂溶解后，原液中還有不溶解的顆粒和機械雜質，如泥沙、凝膠顆粒等，紡絲時，這些雜質會堵塞噴絲頭的噴絲孔，致使換頭率高，還會產生很多柱狀絲、塊狀絲等，降低纖維質量，同時也會嚴重影響紡絲產量，所以在原液進行紡絲前，必須經過濾除去這些雜質[2]。實際生產中采用兩道過濾結合的方式來提高原液凈度，而第二道濾機在切換到備臺時，紡絲的原液壓力波動比較大，濾機濾材中的縫隙含有空氣使得原液中混入氣泡，直接影響成品纖維質量。所以實際生產中盡可能延長第二道濾機使用周期，除去雜質的工作主要由第一道濾機承擔。

一、現有過濾設備

安徽皖維高新材料股份有限公司（以下簡稱皖維公司）聚乙烯醇纖維生產車間現有兩種不同過濾面積的YL171板框過濾機，過濾面積分別為50m2和20m2。該種型號濾機的最大優點是過濾面積大，無控制儀表；缺點是濾布使用時間短，運行成本和人工成本高。

板框過濾機由多組金屬板框組成，每一組都是由一塊濾框和一塊濾板組成。原液沿過濾機入口進入濾框中，在一定的壓力下，通過濾板上鋪的濾布進入濾板。濾板上有凸凹不平的紋路，凸出部分支撐濾板上的不銹鋼網，不銹鋼網上覆蓋濾布。通過濾布進入濾板中的原液，沿著凹下部分形成的通道流到過濾機的出口，達到過濾的目的。

過濾時，濾機入口壓力控制尤為重要。濾機的入口壓力過低，則濾布空隙被堵，過濾速度降低，濾液質量變差；隨著壓力的增大，過濾速度加快，濾液質量更優[2]。但濾機入口壓力過高，一方面原液中的雜質會硬擠過濾布而使過濾效果變差，另一方面過高的壓力有可能使板框變形而影響過濾效果。所以過濾機入口壓力有一上限，當壓力達到這個上限時，為保證原液過濾效果，必須及時切換濾機[3]。

二、板框式過濾機存在問題

1.環保壓力大

現原液過濾系統采用的板框過濾機為開放式生產，濾機拆裝頻繁，每周至少拆裝、清洗三次，煮洗時耗費大量蒸汽和水，同時產生較多泡沫并伴隨高COD污水排向污水處理廠，污水處理壓力大。板框過濾機因長期使用濾板變形嚴重，經常出現濾板中間加筋斷裂，導致不銹鋼鋼絲網與濾板滑離，致使濾板間產生縫隙，濾液泄漏，嚴重污染環境。過濾機濾液滲漏較為嚴重（毛細現象），為方便拆濾板，會現場對過濾機進行淋熱水操作，一方面對設備有腐蝕，另一方面也易造成環境問題。

2.使用周期短、成本高

板框過濾機的過濾材質為濾布，濾液滲漏較為嚴重，影響系統使用時間；濾布過濾精度較低，雜質較易堵塞濾布，從而導致系統壓力增大，影響過濾進程，第一道濾機往往一周就要切換兩到三次，頻繁切換不僅導致工作量大大增加，同時也大幅增加了水電氣的用量，生產成本居高不下。

3.自動化程度低

板框過濾機過濾整個使用過程以人力操作為主，拆裝、后續的濾布清洗、濾機切換都需要人力來完成，占用勞動力；過濾機油壓系統為共用系統，原有油壓泵一臺運行一臺備用，為上世紀70 年代產品，配件配型難，油壓泵在高壓力工作時經常漏油，同時濾板壓不緊也會導致漏液，環保壓力大，一旦油壓泵有故障會影響所有過濾機正常使用。

三、BK 自動過濾機的應用

為解決原YL171 板框過濾機過濾過程中存在的諸多問題，皖維公司在板框過濾機改造時曾采用過KK 過濾機，但金屬濾機煮洗時間較長，程序復雜、利用率低。為了更好地實現人性化操作、降低成本及滿足環保要求，決定使BK自動過濾機，經多次過濾試驗，該種型號濾機很好地解決了上述兩種過濾設備遇到的難題。

1.BK 自動過濾機的優點及其主要技術參數

BK 自動過濾機是在普通的板框過濾機及KK 過濾機基礎上的改型產品，具有自動控制、連續工作、自動反洗、自動排渣等功能，而且易損件極少，過濾網采用金屬燒結氈，過濾精度高，不易破損，使用周期長。避免了普通板框過濾機拆臺、卸布、洗布、夾布等過程，也解決了KK 過濾機網經常堵、容易破損、易損件多、維修困難、價格昂貴等問題，減少了因過濾機拆臺造成的環境污染。

外形尺寸1600mm×600mm×1600mm，最大反洗次數60 次/h，過濾面積2.4～5m2，最大工作壓力2MPa，最大壓差1 MPa，原液進口DN80 PN1.6，出口DN80 PN1.6，廢液出口DN40 PN1.6。過濾機的控制和反洗由PLC完成。

2.BK 自動過濾機過濾性能與其他過濾機比較

BK 自動過濾機多數過濾性能與其他過濾機相當或優于其他過濾機，具體比較數據見表1。

3.BK 自動過濾機工作原理

原液膠體通過輸送泵，進入濾機下腔，形成壓力P1，在P1作用下，原液進入濾網和板架之間，透過網架上的濾網進入另一側板架之內，隨后依次進入濾機上腔、濾機出口管，通過出口管上的壓力自動調節閥進入貯罐，即完成過濾流程。

表1 BK 自動過濾機過濾性能與其他過濾機比較

自動調節閥控制出口管道壓力P2，使管道壓力和濾機上腔壓力恒定，壓差△P=P1-P2。過濾機運行一段時間后，附著在濾網內的雜質增多，在一定量的過濾下，P1會隨著濾網上雜質的增多而逐步增大，P2保持不變，△P也相應增大。當△P達到設定值時濾機就自動反洗，此時反洗活塞由濾機一端移向另一端，移動過程中活塞堵住一個板框的進液口，使單個單元板框進膠壓力為0，而出膠口壓力即P2保持不變，在P2的作用下將濾機上腔（出口腔）部分純凈原液透過濾網連同濾網上的雜質進入活塞腔內，一起經活塞排膠管排出至廢液槽。隨后活塞到達另一端，一次反洗完成。