己二酸生產(chǎn)中干燥流化床進風(fēng)過濾系統(tǒng)的改造與優(yōu)化

胡忠樸 , 李其濤 , 關(guān) 乾 , 曲建海 , 張浩銘

(1.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 , 河南 平頂山 467013 ; 2.平頂山市普恩科技有限公司 , 河南 平頂山 467000 ; 3.中國平煤神馬集團聯(lián)合鹽化有限公司 , 河南 平頂山 467200)

目前工業(yè)用的空氣過濾器一般有過濾棉式和袋式:過濾棉式的過濾精度最高達到Ⅱ級,可過濾>5 μm的固體懸浮物;布袋式的過濾器最高級別達到Ⅲ級,可過濾>3 μm的固體懸浮物,雖然風(fēng)量較大,但過濾級別較低,在對產(chǎn)品純度要求高的場合,過濾精度達不到使用要求。目前己二酸的生產(chǎn)實踐中,己二酸漿料經(jīng)過離心脫水后,進入流化床干燥器,在干燥器內(nèi)與熱空氣進行熱量交換除去水分,得到純度為99.8%的精己二酸。在干燥過程中經(jīng)過加熱后的空氣直接與己二酸粉料接觸,空氣的純凈度對產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。本文主要討論空氣過濾系統(tǒng)在實現(xiàn)高通量和高純凈度方面的改造過程與應(yīng)用效果。

1 空氣過濾系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

外界空氣首先通過金屬網(wǎng)狀過濾器,在金屬網(wǎng)狀過濾器外側(cè)敷設(shè)有5 cm厚的過濾棉,過濾器后連接風(fēng)機,經(jīng)風(fēng)機加壓后進入干燥流化床底部布風(fēng)板。布風(fēng)板采用傾斜式格柵設(shè)計,在去除物料水分的同時,為干燥器內(nèi)物料提供向后流動的動力。此種過濾棉式過濾器最高過濾精度可達到Ⅱ級,在實際使用場合,新更換濾棉過濾效果較好,隨著時間推移或惡劣天氣影響,濾棉更換頻繁,消耗較大。在己二酸干燥工段生產(chǎn)工藝中,單臺干燥流化床進風(fēng)需求約為17 500 Nm3/h。在裝置實際運轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn),10 μm以上直徑的固體顆粒灰塵較多,會快速堵塞濾棉,致使濾棉通風(fēng)量急速下降,造成熱空氣與己二酸粉料混合換熱不均勻,從而出現(xiàn)流化床內(nèi)結(jié)塊、己二酸成品粉料灰分超標(biāo)等異常現(xiàn)象。隨著濾棉灰塵附著,過濾器前后壓差迅速攀升,由正常時的0.6 kPa上漲至2 kPa,此時5 μm以下直徑的固體顆粒會突破濾棉的束縛而進入到流化床內(nèi)。從成品物料的統(tǒng)計分析結(jié)果可以看出,隨著過濾器前后壓差的上漲,分析指標(biāo)中的灰分上升迅速,呈現(xiàn)明顯的正比例關(guān)系。為解決上述生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題,考慮設(shè)計一套階梯型、高通量、高精度空氣過濾系統(tǒng),以適應(yīng)當(dāng)前生產(chǎn)的需要。設(shè)計思路為:組合不同過濾精度的設(shè)施,按照直徑大小依次實現(xiàn)對空氣中固體污染顆粒的過濾,最終得到Ⅳ級較為純凈的空氣。

2 實施技術(shù)改造過程

2.1 技術(shù)改造思路

通過優(yōu)選,過濾系統(tǒng)采用箱體結(jié)構(gòu),箱體一側(cè)設(shè)置為進氣口,與大氣相通,另一側(cè)為出氣口與風(fēng)機連接,由風(fēng)機提供過濾動力,并將過濾好的純凈空氣送入干燥流化床內(nèi)。箱體內(nèi)部安裝多重空氣過濾組件,包括沿水平方向依次排列的水簾除塵組件、金屬除霧網(wǎng)組件、空氣過熱加熱組件、一級過濾組件、二級過濾組件以及三級過濾組件,其中水簾除塵組件靠近進氣口端。設(shè)計示意圖見圖1。

圖1 設(shè)計示意圖

2.2 箱體過濾系統(tǒng)各組件的設(shè)計與優(yōu)化

水簾除塵組件支架頂部設(shè)4根噴淋管,每根噴淋管設(shè)有10只噴淋頭,每2根噴淋管上的噴淋頭交錯排列;循環(huán)水泵連通水槽和噴淋管。使用時,循環(huán)水泵加壓,使得水槽中的水通過噴淋管從噴淋頭噴出,獲得水簾并落入水槽,水槽內(nèi)的水得到循環(huán)利用。

金屬除霧網(wǎng)組件包括6～25層金屬除霧網(wǎng),優(yōu)選11層金屬除霧網(wǎng),從300～800目(18～48 μm)以50為公差的等差數(shù)列順次疊加排列,可以過濾掉空氣中的霧滴。空氣過熱加熱組件包括管式換熱器支架以及設(shè)于管式換熱器支架上的管式換熱器,管式換熱器殼程壓力為1.0～1.5 MPa,采用中壓蒸汽加熱,除去空氣中的水分得到約150 ℃的熱空氣。

一級過濾組件包括過濾金屬網(wǎng)支架和設(shè)于過濾金屬網(wǎng)支架上的5～15層過濾金屬網(wǎng),優(yōu)選的8層過濾金屬網(wǎng),按目數(shù)從100～450目(33～150 μm)以50為公差的等差數(shù)列順次疊加排列。

二級過濾組件包括若干布袋、布袋支架以及固定卡子,布袋袋口朝向進氣口方向,并由布袋固定卡子連接固定與布袋支架上,布袋材料為純棉,其過濾精度為3 μm。布袋分為7組,每組100個,布袋的面積為30×30 cm2。

三級過濾組件包括玻璃纖維網(wǎng)支架以及設(shè)于玻璃纖維網(wǎng)支架上的玻璃纖維網(wǎng)。使用時,由風(fēng)機提供空氣過濾動力,空氣由進氣口進入箱體內(nèi),并依次通過水簾除塵組件、金屬除霧網(wǎng)組件、空氣過熱加熱組件、一級過濾組件、二級過濾組件以及三級過濾組件,最后得到Ⅳ級較為純凈的空氣。各組件設(shè)計排列示意圖見圖2。

圖2 各組件設(shè)計排列示意圖

3 效果分析

空氣過濾系統(tǒng)改造投用后,穩(wěn)定可靠,新設(shè)計投用的多重模組式空氣過濾裝置,過濾負(fù)荷均衡的分擔(dān)與各過濾組件,降低了過濾器對大氣中顆粒物的過濾壓力,延長了濾棉、濾布等過濾介質(zhì)的使用壽命,進一步提高了過濾精度。特別是水簾過濾組件的引進大幅度降低了后續(xù)高精度過濾組件的維護成本,過濾箱體前后壓差在實際運轉(zhuǎn)中處于較低且相對穩(wěn)定的態(tài)勢,保證了干燥流化床對大風(fēng)量、高純凈度氣體的要求。同時,高純凈度氣體的使用,減少了粉料在熱量交換過程中雜質(zhì)的數(shù)量,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 結(jié)論

高通量空氣過濾系統(tǒng)根據(jù)空氣中各種雜質(zhì)的性質(zhì),利用多重過濾組件對空氣中雜質(zhì)的體積由大至小進行過濾,提高了對空氣的過濾效果,能夠使空氣的凈化度達到國家標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ類級別。分級過濾模式使過濾負(fù)荷分布較為均勻,增加了過濾介質(zhì)的使用壽命,也延長了空氣過濾器的連續(xù)運行時間,從而提高了生產(chǎn)效率。通過設(shè)置的水簾除塵組件,使空氣中的大顆粒灰塵得以洗滌去除。金屬除霧網(wǎng)組件以及空氣過熱加熱組件,先過濾掉空氣中霧滴,再使水分充分蒸發(fā),有效地降低了過濾空氣的濕度。裝置由風(fēng)機提供空氣過濾的動力,空氣在進氣口產(chǎn)生負(fù)壓,與大氣間形成的壓差使得氣體通過該過濾系統(tǒng),同時大面積的過濾設(shè)計滿足了大風(fēng)量的要求,適用于高通量、高精度空氣利用場合,為其他化工行業(yè)類似系統(tǒng)的改造與優(yōu)化提供了借鑒與參考。