壓濾機在丁基鋰過濾生產中的應用

2022/06/08 分類:技術文獻 623

引言

巴陵石化公司合成橡膠事業部丁基鋰裝置隨著SBS產能的不斷提升，產量已由最初的5t/a提高到目前的180t/a。隨著裝置產能的提高，傳統的采用過濾塔過濾方式已成為制約裝置生產能力的瓶頸。為此于2001年提出丁基鋰過濾用新型壓濾機方案，并正式投用。使用效果表明該壓濾機基本解決了長期橫亙在丁基鋰過濾系統的技術難題,為今后丁基鋰裝置產能的進一步提高打下了良好的基礎。

丁基鋰生產及傳統過濾工藝簡介

2.1丁基鋰生產原理

丁基鋰的生產工藝采用金屬鋰熔融分散法制得金屬鋰砂，將鋰砂與氯丁烷反應,得到以烷煙為溶劑的丁基鋰混合溶液。

其反應式如下：2Li+BuCl=BuLi+LiCl

在生產過程中，高活性的金屬鋰砂能與系統中存在的微量氮氣、氧氣等反應

6Li+N₂=2Li₃N

2Li+0₂=2Li₂O

反應完畢后的丁基鋰混合溶液中還混有氮化鋰、氧化鋰及少量的鋰砂等固體顆粒，經沉降、過濾除去其中含有的固體雜質。

壓濾機在丁基鋰過濾生產中的應用-板框廂式隔膜壓濾機

2.2傳統過濾塔的結構和存在的問題

過濾塔結構(如圖1)。其采用兩截式法蘭連接，設備笨重。溶液自塔上部入，在過濾壓力的作用下，經素瓷管濾去溶液中所含氯化鋰雜質，從過濾塔底部出料管進入丁基鋰成品罐。

在過濾過程中，由于過濾塔塔體空間小,且丁基鋰原液中含有大量非常細微的粘度很高的氯化鋰膠泥。因此過濾過程中所形成的濾餅會堆積在過濾塔內部，由于無法有效對過濾塔進行充分洗滌，鋰渣將逐漸積累并填滿整個過濾塔內部空間，導致過濾塔無法過濾，唯有對過濾塔進行解體水解、更換素瓷管。而過濾塔解體、搬運水解是危險度較高，體力勞動強度很大的工作。

3新型壓濾機的性能和應用

3-1過濾機簡介

為解決現有過濾塔過濾效率低，維修拆卸不

方便以及多組過濾塔占地面積過大的問題,結合以往過濾器設計和使用經驗進行了新型壓力設計和試驗工作，開發出過濾系統新設備一壓濾機。該設備的投用大大提高了過濾生產效率,解決了制約裝置生產能力提升和影響裝置安全生產的隱患。在設計過程中，釆用獨到的技術，大幅度降低了濾芯拆卸解體的勞動強度，使其拆裝及維修更加方便。

壓濾機釆用數根濾芯安裝在壓濾機內部，由于壓濾機空間很大，大量的丁基鋰原液收入壓濾機后,氯化鋰顆粒由于比重較大多數沉降在壓濾機底部，原有過濾塔生產中導致濾餅過厚的因素不復存在。為了防止濾餅可能的堆積，壓濾機內裝有攪拌,可沖刷設備內過濾濾芯表面，防止濾渣粘附在濾芯表面使其失去過濾作用。過濾到一定時間后，可將壓濾機底部堆積的鋰渣倒往渣子罐。以上措施較好地解決了原過濾塔過濾速度慢，濾餅過厚，難以排渣的弊病。

3.2壓濾機應用于丁基鋰生產

3.2.1提高過濾速度

壓濾機投用后，在生產中釆用原液稍作沉降就進入壓禮機過濾的方式。與同樣是8組過濾塔過濾(約800L原液)比較，工藝指標變化情況如表1。

表1壓濾機與過濾塔使用情況對比
項目	投用前	投用后
原液沉降時間/h	8	4
原液過濾時間/h	8	4
過濾壓力/MPa	W0.4	W0.4

從表1可以看岀，新型壓濾機投用后，減少了原液沉降和過濾所需的時間，丁基鋰溶液過濾速度提高一倍。以下為同等過濾面積下壓濾機和過濾塔使用過程中一些簡單情況的比較。

表2壓濾機和過濾塔使用過程中情況比較

項目	占地面積	過濾閥門	洗滌方式	容渣情況
壓濾機	2x2x2.8	12	攪拌+反吹	不會堵塞
過濾塔	8x2x2.4	8×6	反復反吹/洗滌	容易堵塞
過濾塔	8x2x2.4	8×6	反復反吹/洗滌	容易堵塞

從表2可以看出，壓濾機占地面積只有過濾塔的1/4,操作閥門也只有過濾塔操作閥門的1/4,且濾芯不易堵塞。因此可以說，壓濾機的應用解決了在裝置空間有限的情況下，不能單純通過增加過濾塔的方式來提升過濾能力的問題。

3.2.2構建二級過濾方式,提高產品質量

為了進一步縮小與國外產品質量的差距，充分發揮現有設備的利用率,利用現有過濾塔與壓濾機構成兩級過濾體系，其中一級過濾采用壓濾機，充分發揮壓濾機對料液固液處理量大的特點，過濾阻擋了99%以上的固體顆粒。二級過濾則采用過濾塔過濾。由于99%以上的固體已經被壓濾機阻擋，過濾塔在固液量相當低的情況下實現較高的過濾質量，提高產品的活性和外觀質量，使產品整體技術指標達到國外同類產品的水平，為丁基鋰產品更好地參與市場競爭提供質量保證。

項目	技術開發前	技術開發后	FMC公司
項目	質量情況	質量情況	標準
總鋰,％(wt)	20.25±0.2	20.25±0.2	20.25±0.2
活性丁基鋰濃度,%(wt)	20±0.2	20±0.2	20±0.2
活性,％	“97	、98	N98
共價氯含量,％(wt)	W0.03	W0.02	W0.03
氯丁烷含量,％(wt)	W0.1	W0.05	W0.1
外觀(抽到密	微黃透明	無色或微	無色或微
閉玻璃容器內)	有少許懸浮物	黃無懸浮物	黃無懸浮物

從表3可以看出，過濾新技術的應用，使丁基鋰的產品質量比新技術應用前有明顯提高，相比國外同類產品也毫不遜色。這為丁基鋰產品更好地參與市場競爭提供了質量保證。

3.2.3減輕勞動強度，增加安全系數

由于壓濾機容渣量較過濾塔提高了數倍，過濾過程中不再需要傳統的長時間的多次反復清洗濾芯的操作，只需要以氮氣逐個進行簡單的反吹,整個反洗操作在5~6min即可完成，其勞動強度新型壓濾機在安全方面的優勢更為明顯。由于采用獨到技術使濾芯的更換和拆卸都變得十分簡便、’安全，以往需要16人一天時間才能完成的拆卸水解工作，現在只需4人半天就可完成。

壓濾機在丁基鋰過濾生產中的應用-板框廂式隔膜壓濾機