己二酸生产中干燥流化床进风过滤系统的改造与优化

胡忠朴 , 李其涛 , 关 乾 , 曲建海 , 张浩铭

(1.河南神马尼龙化工有限责任公司 , 河南 平顶山 467013 ; 2.平顶山市普恩科技有限公司 , 河南 平顶山 467000 ; 3.中国平煤神马集团联合盐化有限公司 , 河南 平顶山 467200)

目前工业用的空气过滤器一般有过滤棉式和袋式:过滤棉式的过滤精度最高达到Ⅱ级,可过滤>5 μm的固体悬浮物;布袋式的过滤器最高级别达到Ⅲ级,可过滤>3 μm的固体悬浮物,虽然风量较大,但过滤级别较低,在对产品纯度要求高的场合,过滤精度达不到使用要求。目前己二酸的生产实践中,己二酸浆料经过离心脱水后,进入流化床干燥器,在干燥器内与热空气进行热量交换除去水分,得到纯度为99.8%的精己二酸。在干燥过程中经过加热后的空气直接与己二酸粉料接触,空气的纯净度对产品质量影响较大。本文主要讨论空气过滤系统在实现高通量和高纯净度方面的改造过程与应用效果。

1 空气过滤系统现状及存在问题

外界空气首先通过金属网状过滤器,在金属网状过滤器外侧敷设有5 cm厚的过滤棉,过滤器后连接风机,经风机加压后进入干燥流化床底部布风板。布风板采用倾斜式格栅设计,在去除物料水分的同时,为干燥器内物料提供向后流动的动力。此种过滤棉式过滤器最高过滤精度可达到Ⅱ级,在实际使用场合,新更换滤棉过滤效果较好,随着时间推移或恶劣天气影响,滤棉更换频繁,消耗较大。在己二酸干燥工段生产工艺中,单台干燥流化床进风需求约为17 500 Nm3/h。在装置实际运转过程中发现,10 μm以上直径的固体颗粒灰尘较多,会快速堵塞滤棉,致使滤棉通风量急速下降,造成热空气与己二酸粉料混合换热不均匀,从而出现流化床内结块、己二酸成品粉料灰分超标等异常现象。随着滤棉灰尘附着,过滤器前后压差迅速攀升,由正常时的0.6 kPa上涨至2 kPa,此时5 μm以下直径的固体颗粒会突破滤棉的束缚而进入到流化床内。从成品物料的统计分析结果可以看出,随着过滤器前后压差的上涨,分析指标中的灰分上升迅速,呈现明显的正比例关系。为解决上述生产过程中出现的问题,考虑设计一套阶梯型、高通量、高精度空气过滤系统,以适应当前生产的需要。设计思路为:组合不同过滤精度的设施,按照直径大小依次实现对空气中固体污染颗粒的过滤,最终得到Ⅳ级较为纯净的空气。

2 实施技术改造过程

2.1 技术改造思路

通过优选,过滤系统采用箱体结构,箱体一侧设置为进气口,与大气相通,另一侧为出气口与风机连接,由风机提供过滤动力,并将过滤好的纯净空气送入干燥流化床内。箱体内部安装多重空气过滤组件,包括沿水平方向依次排列的水帘除尘组件、金属除雾网组件、空气过热加热组件、一级过滤组件、二级过滤组件以及三级过滤组件,其中水帘除尘组件靠近进气口端。设计示意图见图1。

图1 设计示意图

2.2 箱体过滤系统各组件的设计与优化

水帘除尘组件支架顶部设4根喷淋管,每根喷淋管设有10只喷淋头,每2根喷淋管上的喷淋头交错排列;循环水泵连通水槽和喷淋管。使用时,循环水泵加压,使得水槽中的水通过喷淋管从喷淋头喷出,获得水帘并落入水槽,水槽内的水得到循环利用。

金属除雾网组件包括6～25层金属除雾网,优选11层金属除雾网,从300～800目(18～48 μm)以50为公差的等差数列顺次叠加排列,可以过滤掉空气中的雾滴。空气过热加热组件包括管式换热器支架以及设于管式换热器支架上的管式换热器,管式换热器壳程压力为1.0～1.5 MPa,采用中压蒸汽加热,除去空气中的水分得到约150 ℃的热空气。

一级过滤组件包括过滤金属网支架和设于过滤金属网支架上的5～15层过滤金属网,优选的8层过滤金属网,按目数从100～450目(33～150 μm)以50为公差的等差数列顺次叠加排列。

二级过滤组件包括若干布袋、布袋支架以及固定卡子,布袋袋口朝向进气口方向,并由布袋固定卡子连接固定与布袋支架上,布袋材料为纯棉,其过滤精度为3 μm。布袋分为7组,每组100个,布袋的面积为30×30 cm2。

三级过滤组件包括玻璃纤维网支架以及设于玻璃纤维网支架上的玻璃纤维网。使用时,由风机提供空气过滤动力,空气由进气口进入箱体内,并依次通过水帘除尘组件、金属除雾网组件、空气过热加热组件、一级过滤组件、二级过滤组件以及三级过滤组件,最后得到Ⅳ级较为纯净的空气。各组件设计排列示意图见图2。

图2 各组件设计排列示意图

3 效果分析

空气过滤系统改造投用后,稳定可靠,新设计投用的多重模组式空气过滤装置,过滤负荷均衡的分担与各过滤组件,降低了过滤器对大气中颗粒物的过滤压力,延长了滤棉、滤布等过滤介质的使用寿命,进一步提高了过滤精度。特别是水帘过滤组件的引进大幅度降低了后续高精度过滤组件的维护成本,过滤箱体前后压差在实际运转中处于较低且相对稳定的态势,保证了干燥流化床对大风量、高纯净度气体的要求。同时,高纯净度气体的使用,减少了粉料在热量交换过程中杂质的数量,提高了产品的质量。

4 结论

高通量空气过滤系统根据空气中各种杂质的性质,利用多重过滤组件对空气中杂质的体积由大至小进行过滤,提高了对空气的过滤效果,能够使空气的净化度达到国家标准Ⅳ类级别。分级过滤模式使过滤负荷分布较为均匀,增加了过滤介质的使用寿命,也延长了空气过滤器的连续运行时间,从而提高了生产效率。通过设置的水帘除尘组件,使空气中的大颗粒灰尘得以洗涤去除。金属除雾网组件以及空气过热加热组件,先过滤掉空气中雾滴,再使水分充分蒸发,有效地降低了过滤空气的湿度。装置由风机提供空气过滤的动力,空气在进气口产生负压,与大气间形成的压差使得气体通过该过滤系统,同时大面积的过滤设计满足了大风量的要求,适用于高通量、高精度空气利用场合,为其他化工行业类似系统的改造与优化提供了借鉴与参考。