filter press在PTA行業中的應用分析

PTA生產工藝包括氧化和精制2部分，精制是用氫氣將4-CBA還原為PT酸并通過分離后得到PTA。對苯二甲酸和PT酸在水中的溶解度差別很大，在150C時，對苯二甲酸在100g水中的溶解度僅為0.03g，而PT酸幾乎全部溶解。PTA生產工藝中的精制單元正是利用兩者這一物性差別，采用結晶、分離的物理方法將PT酸除去，得到高純度對苯二甲酸（PTA）。

1傳統的分離操作目前大多數PTA生產工藝中，精制單元分離操作通常在150C，0.45MPa的條件下壓力離心分離，現通用的壓力離心機有立式與臥式2種，我公司原裝置采用的為夏普勒斯立式螺旋卸料沉降離心機。臥式沉降離心機與立式離心機在原理上是一致的，能夠連續操作，分離性能好，適應性較強，適合現代化的大型生產。

2壓力過濾機的應用隨著工業的發展，生產規模的不斷擴大，市場競爭逐步加劇，降低成本搶占市場成為眾多生產廠家的發展之路。filter press在PTA行業中的試用成功讓很多廠家看到了精制單元進行變革的可能性以及變革后所帶來的可觀效益。同傳統的壓力離心分離相比，壓力過濾具有工藝設備簡單、流程短、運行費用低、設備購置費及設備檢修費用低的優點，是傳統分離工藝技術的很大改進。首先在此討論一下壓濾機的基本結構和工作原理以及在PTA行業中的應用可行性。

2.1旋轉框格式加壓轉鼓過濾機（簡稱A型）A型加壓過濾機是從19世紀50年代初期發明的一種連續運轉的轉鼓過濾機基礎上改進而來，可以在加壓和負壓狀態下運行。基本操作運行步驟如下：在可調泵壓的作用下懸浮液在濾網上方被擠壓，濾液穿過濾網進入濾液排放系統，截流的固體物料堆積于濾網上方，形成濾餅；隨著轉鼓的轉動，濾餅進入洗滌區，這一步屬于粗洗階段，洗滌液用來自下一級洗滌的洗滌濾液；第三步，加入純凈的洗滌液，清洗濾餅、置換原濾餅中的濾液并收集供上一級洗滌使用；第四步，利用壓縮氣體進行加壓過濾干燥，壓縮氣體將濾餅中的濾液吹出經冷凝后收集到第一級洗滌工序中使用，排出的氣體進入洗氣裝置處理；第五步，從濾網的背面通入壓縮氣體，將濾餅從過濾框中吹出，并可以直接進入干燥機進行干燥。

該裝置的過濾轉鼓分為若干單元室構造，轉鼓在其圓周上被分隔成一系列同等大小，類似于漏斗的單元室。圓桶形殼體被室間密封件分割為4 ~5個相互隔離、獨立的腔室，轉鼓單元室內的母液管連接 到 轉 鼓 頭 部 由 旋 轉 接 頭 收 集 到 外 部 裝置，轉鼓上的單元室隨轉鼓轉動進入不同的腔室可執行不同的工藝：過濾、洗滌、干燥、出料等操作。單元室中濾餅的高度可以通過調整過濾插件的位置來調節。這就是說，所有腔室均可在大氣壓至機器的最高設計壓力間正常運行，卸料方式為濾網背面反吹實現，必要時可以增加一副刮板。這 種 壓 濾 機 所 處 理 的 懸 浮 液 的 質 量 濃 度 應 在10 g/L以上，最高可至流動態的極限質量濃度（420g/L）。對于粒徑為3!m的物質過濾機能夠輕松處理，粒徑最低不可小于1!m。單位質量濾餅的比阻力為（1013 ~1015）/m-2。在10 ~100 S之間生成厚度為10 mm的濾餅。濾餅的通常厚度為15 ~25 mm，最高可達165 mm。其最高工作壓力可達0.6 MPa，可與當今離心泵可達的輸出壓力基本匹配，工作溫度可以高達200 C。多達5級的濾餅洗滌也能實現。現有的PTA工藝中，物料分離以前即由結晶器排出后，PTA漿料的物理性質如下：溫度為149 C；壓力為0.55 MPa；密度為1 069（kg/m3）；黏度為0.81 >10-3（Pa·S）；質量分數為35.2%；平均粒度為135!m。通過以上對比，可以清楚的看到，這種旋轉框格式壓濾機能夠很好地完成PTA的分離操作，并且縮短了操作流程，對于工業生產有深遠的意義。目前，國內有些PTA廠家已經配置了這樣的壓濾機，并經過調試取得了滿意的效果。

2.2 旋轉轉鼓式加壓轉鼓過濾機（ 簡稱B型）旋轉轉鼓式加壓轉鼓過濾機也是一種高效的連續式壓濾機，其結構原理與真空過濾機一致，并由真空過濾機發 展 而 來，將 真 空 過 濾 機 的 常 壓 操 作（ 轉鼓內部為真 空 負 壓）發 展 改 進 為 加 壓 操 作，由 于 此類壓濾機可提高轉鼓濾布內外的壓差，所以在同等條件下，壓濾機比真空過濾機處理量更大，濾餅含濕量更低。

轉鼓浸沒在倒錐形的進料槽內，通過濾布兩側的壓差將母液帶走，懸浮的固體顆粒截流。B型壓濾機的產量是普通真空過濾機的4 ~10倍。它的結構簡單不需要附加的真空系統，而且實現了常壓卸料，更加方便了生產的操作。漿料引入壓濾機內進行過濾，母液由自己的管路排出，濾餅隨著過濾機的旋轉進入壓濾、清洗區，通過清洗將雜質去除；然后進入干燥區，由于轉鼓內外壓差，濾餅中的水分被壓入轉鼓內側，濾餅得以干燥；最后純凈的濾餅由轉鼓內卸料瓦的高壓氣體反吹進入收集區，然后經旋轉閥減壓后可直接進入干燥機進行干燥。卸料區的壓力略低于收集區，濾餅進入卸料區后，密封卸料區和收集區之間的連接處，如此在卸料區的壓力變化不會影響到收集區，降低卸料區的壓力移出物料。然后卸料區壓力回升以準備下一批物料。B型壓濾機的結構形式、原理及濾布特性與旋轉真空過濾機一致，旋轉真空過濾機用于PTA生產已經十分成熟，有關廠家對此壓濾機已進行過使用試驗（ 在此不再贅述），證明其代替壓力離心機及真空過濾機是完全可行的，且產品品質及物耗要遠遠好于傳統工藝。

3 離心機與壓濾機在PTA行業中的應用對比

3.1 離心分離系統60萬t的PTA生產項目中，精制單元一般需要配置3臺壓力離心機全開，常壓分離采用真空過濾機，需選用過濾面積l8 m2的旋轉真空過濾機2臺并聯操作，生產能力極為緊張，如需檢修需降負荷單臺操作。整個精制分離單元配置需5 500 ~ 6 000萬元。

3.2 filter press分離系統壓濾機的操作輔助設施少，生產能力大。A型壓濾機平方英尺的生產能力隨著轉鼓以0. 5，l. 0和2. 0 r / min旋 轉，濾 餅 產 量 分 別 為l63. 3，326. 6和653. 2 kg / h（ 干基），對于60萬t / a的PTA工程，配置2臺7 m2的壓濾機可以滿足日常的生產需求。B型壓濾機每平方英尺的產量不小于l. l t / h，且產量還可以調整轉速壓力獲得提高。對于年產60萬t PTA工程，也僅需配置2臺8 m2的壓濾機即可。一次性投資如下：2臺A型壓濾機，400萬歐元；2臺B型壓濾機，230萬歐元，再加卸壓裝置費22. 5萬歐元，需252. 5萬歐元。與傳統的分離工藝相比，壓濾機的設備購置費方面也有極大的優勢。

3.3 可操作性鑒于離心機的工作原理，離心機必須在高速旋轉下完成生 產 分 離，所 以 為 保 證 它 的 安 全 性，聯 鎖多，機械結構 及 油 系 統 極 為 復 雜，并 且 附 屬 設 備 也多。對于壓濾機而言，結構簡單，轉速低，不需要復雜的油系統，開停車方便。又因為不需要真空系統以及相關的靜設備，節約了空間，能夠更好地在有限的空間內安裝布置設備。同時省去了多套的控制系統，降低了控 制 的 復 雜 性，使 整 個 操 作 變 得 安 全 可靠。3.4 檢修費用低離心機一次性檢修費用，從PTA的生產經驗上來講，需要投入至少十幾萬以上人民幣，但是對于壓濾機一次性檢修費用僅需要2 ~ 3萬元；并且平時也不需要備用更多的備品備件，可以有效地節約流動資金。壓濾機結構簡單，與離心機比較拆裝更為簡單，可有效地節約勞動成本。3.5 運行費用低60萬t PTA的生產中，所需要的離心機主電機功率500 kW左右，而壓濾機的電機功率60 kW左右，僅電費一項，每年工作8 000 h可節約電費650萬人民幣左右。

壓濾機技術支持：188517-18517