PTA装置增上国产压力过滤机改造效果分析

孙中田

（1.西安石油大学材料科学与工程学院，陕西 西安710065；2.中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳471012）

PTA装置增上国产压力过滤机改造效果分析

孙中田

（1.西安石油大学材料科学与工程学院，陕西 西安710065；2.中国石油化工股份有限公司洛阳分公司，河南 洛阳471012）

本文介绍了中石化某分公司PTA装置精制单元增上压力过滤机替代四台压力离心机的设备国产化流程改造，并从电、水、设备故障率、产品质量等方面对两种设备的使用情况进行了对比分析。

PTA；离心机；压力过滤机

1 背景

中石化某分公司精对苯二甲酸（PTA）装置是引进BP-AMOCO的先进技术，日本千代田公司总承包，2000年5月一次投料成功，装置设计年生产能力是22.5万吨。2002年10月至2003年5月在原装置基础上进行了设备性能最佳化扩容改造，精制单元主要增加了一台反应器进料高速泵和一台压力离心机。改造后的PTA装置仍然包括氧化单元，精制单元以及配套公用工程系统三部分，年产PTA32.5万吨。

在实际生产运行过程中，装置满负荷生产时，四台压力离心机全部投用。由于压力离心机运行工况很不稳定，主要表现在故障率高，检修费用高、能耗高、产品质量控制难度大、工人劳动强度大等，给装置生产的安全平稳运行带来很多不利影响[1]。因此，通过调研，借鉴中国石化系统内部相关企业实际经验，在2011年10月检修中，对精制单元离心过滤系统进行技术性改造，增上了卧式转鼓压力过滤机来代替压力离心机。目前，装置经过两年的运行检验，压力过滤机运行状态良好。

2 设备结构和工作原理

2.1 压力离心机

PTA装置中压力离心机由日本TOMOE公司制造的，实体立杯式P6100型，主要工作部件离心机主要由电机转速输入及支撑系统、差速器、离心分离转子等几部分组成。

悬浮浆料通过下部壳体进料管进入离心机的锥形漏斗，锥形漏斗将浆料向外折转到高速转动的螺旋内壁，浆料在离心力的作用下通过螺旋装置上的孔到达固液分离装置。螺旋与转筒以相同方向、但稍低的速度转动。密度较大的PTA颗粒被甩到转筒内壁，转动螺旋将PTA粒子连续卷到成角度的转筒壳底上，并通过位于转筒加长部分下端排出孔排出。母液被螺旋向上输送，通过转筒顶部的排液孔排出。

2.2 压力过滤机

目前，国内PTA精制单元产品分离部分改造主要分为一步法和两步法[2]。为了降低投资成本和减少流程改动，我公司改造选用了两步法，即一台压力过滤机替代四台压力离心机，之后真空过滤系统不改造。压力过滤机选用了国产成都云翔飞机专用附件厂生产的卧式转鼓式压力过滤机。

压力过滤机运行时，浆料由下部进料口进入，使转鼓下部至溢流口之间浸入料浆中。滤液在外腔高压蒸汽压力作用下，透过滤布进入转鼓内腔，汇集在转鼓下部，然后经由吸液管排出。同时固体颗粒在滤布表面形成滤饼，滤饼先后转出浆料液面，进入一次脱水区、洗涤区、二次脱水区，最后到达卸料区，完成一个循环。

3 改造流程简介

3.1 原流程

离心机进料泵将上游结晶器来的浆料加压送至四台并联运行的压力离心机，浆料在压力离心机中进行固液分离。富含杂质PT酸（对甲基苯甲酸）的液相母液部分最终送入污水厂进行处理，固相对苯二甲酸滤饼与脱离子水按比例混合进入再打浆罐中（浆料浓度控制45%～50%）进行滤饼再打浆，之后进入过滤机。

3.2 改造后流程

流程改造后，主要增加了三种设备[3]：压力过滤机进料缓冲罐BD-701、压滤机进料泵BG-701和压力过滤机BM-701。原离心机进料泵将浆料压送至BD-701，经BG-701加压送入BM-701，BM701转鼓内压力保持在400KPa左右，转鼓外压力保持比转鼓内压力高50KPa左右，为过滤提供动力，滤液走以前流程，滤饼经打浆水冲入再打浆罐，配置成45%～50%浓度的浆料。

4 改造效果分析

4.1 节电

一台压力过滤机代替四台离心机后，装置节电效果最为明显。每台离心机的驱动电机为6kV高压电机，额定功率200 kW，配有额定功率2.2KW油泵两台。以年工作时间8400h，每度电价0.60元计，四台离心机的年耗电量折合人民币412万元／年。而压力过滤机电机为380V电机，额定功率为15kW，进料泵BG701电机额定功率为30kW，进料罐BD701搅拌器电机额定功率为22kW，年耗电量折合人民币31万元／年。

4.2 节水

改造前，每台离心机管冲洗水和再打浆水工艺控制分别为1.5t／h和10t／h，此处均使用除盐水，四台离心机共耗除盐水46t／h，年耗除盐水量3.864×105t。压力过滤机设计用水处主要有喷淋水和再打浆水，通过工艺操作优化压力过滤机耗除盐水量约40t／h，年除盐水消耗3.36×105t，除盐水单价按7元／吨计，改造后节约用除盐水6t／h，折合人民币约35万元／年。

4.3 故障率

压力离心机是PTA装置中操作难度大、故障率高的设备之一，故障主要体现为：底部稳定轴承磨损[4]，齿轮箱故障，油系统超温超压及泄漏等，2010年离心机检修57次，检维修费用约220万。每次检修后或油系统泄露时，都需要及时对油系统注油，2010年全年加注万利得150牌号的润滑油684桶，长城HLM-46牌号的润滑油228桶，约14万元。

压力过滤机自2011年10月投用至今，因滤布破仅检修过三次并且无需换油，从未泄漏。

4.4 产品质量

PTA是聚酯（PET）生产的基本原料，而PTA产品中主要控制指标4-CBA（对羧基苯甲醛）和PT酸，其中PT酸含量的高低将直接影响PET及后序纺丝生产。而离心机和压力过滤机的主要作用就是将PTA产品中杂质PT酸分离出去，工艺要求产品中PT酸含量70～150mg／kg，以满足下游PET生产的品质要求。压力离心机长周期高负荷运行易发生机械故障、堵塞，造成分离效果变差，导致PTA产品中PT酸含量增加。

4.5 加工损失

PTA产品损失主要体现在精制单元压力离心机或压力过滤机过滤后母液中固含量的高低上。固含量高，说明母液中含PTA量大，反之，说明母液中含PTA量小，产品损失率低。2011年1～8月和2012年精制单元母液中固含量平均约为0.65%和0.35%。正常生产时，精制母液量达50t／h以上，以年工作时间8 400h计，年跑损PTA约1260吨。跑损的PTA最终沉积在化纤污水厂污水池底部，每年约清池两次，清出的PTA水捞料由于含杂质较多，以正品7%的价格出厂，按目前我公司PTA结算价格6 950元／吨计算，全年累计减少加工损失折合人民币814万元。

4.6 其他

根据生产需要，压力离心机的碱洗周期为每周一、三、五，每次碱洗一台压力离心机，来保证压力离心机的分离效果。而压力过滤机通常根据其过滤效果安排碱洗作业，一般碱洗周期为20天左右，2012年压力过滤机碱洗次数总计18次。目前，通过优化碱洗流程，延长碱泡时间，压力过滤机每次碱洗耗碱量与压力离心机相同，这样，既降低了生产运行成本，又相应减少了外排碱性污水量，减轻环保压力。

5 总结

压力过滤机与压力离心机相比，有以下优势：第一，节电效果最为明显。第二，操作简单平稳，故障率极低，降低劳动强度。第三，分离精度高，减少了产品跑损，降低加工损失。第四，有效控制产品质量，特别是产品中PT酸的含量的控制。第五，碱洗周期长，同时降低了外排污水量。实践证明，压力过滤机运行状态良好，装置生产运行成本大幅降低。

[1]钱广华，李居海.PTA装置立式离心机常见故障分析[J].石油化工设备技术，2006，27（3）：27～28.

[2]郑晓静.压力过滤机在PTA生产中的应用[J].聚酯工业，2012，25（3）：15～16.

[3]姚玉英，陈长贵，柴诚敬.化工原理[M].天津：天津大学出版社，1999.

[4]殷瑞民.压力离心机稳定轴承改造[J].通用机械，2011，10：30～33.

TQ245.12

A

1671-0037（2014）01-62-1.5

2013年12月6日。

孙中田（1983.12-），男，在读工程硕士，工程师，研究方向：材料工程。