臥式螺旋沉降離心機在C9芳烴回收磺酸鹽裝置中應(yīng)用研究
技術(shù)支持
錦州石化精細化工有限公司濾渣處理裝置采用C9芳烴回收磺酸鹽清凈劑，工藝反應(yīng)原理是利用C9芳烴溶劑油良好的溶解性，把濾渣中含有的磺酸鹽清凈劑均勻地溶解在溶劑中，利用固、液兩相比重差，通過一、二、三次離心分離的方法分離出固相；利用沸點差，通過蒸餾得到粗產(chǎn)品，再經(jīng)過濾得到符合標準的磺酸鹽產(chǎn)品。
該裝置的核心設(shè)備是LW380-886NC型臥式螺旋沉降離心機，它在生產(chǎn)中起著關(guān)鍵性的作用。其工藝流程的C9芳烴溶劑油（以下稱溶劑）從溶劑儲罐經(jīng)溶劑進料泵，通過計量罐計量后進入抽提釜；原料濾渣經(jīng)電葫蘆吊至加料平臺，投入抽提釜，攪拌1小時后，經(jīng)進料過濾器，由LW380-886NC臥式螺旋離心機分離出固、液兩相。液相為一次清液，進入一次清液罐；一次清液經(jīng)泵進入二次碟片離心機。產(chǎn)生的二次清液進入罐，經(jīng)泵進入三次碟片離心機。產(chǎn)生的清液進入罐，其中二、三次離心產(chǎn)生的渣液進入罐。三次清液經(jīng)蒸餾釜進料泵進入蒸餾進料預(yù)熱器預(yù)熱至70～100℃，進入蒸餾釜釜內(nèi)負壓操作。氣相溶劑經(jīng)冷凝器冷卻至40℃以下，進入蒸餾溶劑接收罐，由溶劑輸送泵送至溶劑儲罐循環(huán)使用。釜底液經(jīng)釜底泵進入濾前罐，加入助濾劑攪拌升溫至80～120℃，經(jīng)濾機進料泵進入板框壓濾機，合格后進入濾后罐，經(jīng)產(chǎn)品輸送泵進入產(chǎn)品罐。一次離心機分離出的固相，經(jīng)加料器進入盤式干燥機，氣相經(jīng)冷凝器冷卻至40℃以下，進入干燥溶劑接收罐，再經(jīng)溶劑輸送泵進入溶劑儲罐循環(huán)使用。固相經(jīng)螺旋輸送機，排出干濾渣（硅藻土）。其中臥式螺旋沉降離心機分離效果的好壞，直接影響到磺酸鹽裝置磺酸鹽產(chǎn)品的質(zhì)量，因此該離心機的維護尤其重要。
1 磺酸鹽回收裝置的臥式螺旋沉降離心機的技術(shù)特性
LW380-886NC離心機為沉降式螺旋推料、可連續(xù)操作式離心機。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、分離效率高、生產(chǎn)能力大、附屬設(shè)備少等優(yōu)點。它的轉(zhuǎn)鼓直徑為380mm，轉(zhuǎn)鼓長度為886mm，額定轉(zhuǎn)速為3500r/min，工作轉(zhuǎn)速為2800～3200rpm，差轉(zhuǎn)速為18～26rpm，懸浮液處理能力為3～6m3/h，排渣能力750kg/h，溢流口直徑為240mm、255mm、270mm，三者可互相調(diào)換，電機功率15kW。此種離心機是全速運轉(zhuǎn)、連續(xù)進料、連續(xù)分離、螺旋輸送器卸料的離心機。它是由進料管、三角皮帶輪、左右軸瓦、螺旋輸送器、轉(zhuǎn)鼓、行星差速器、溢流擋板、機殼等部件組成。它的工作原理如下：在機殼內(nèi)有兩個同心裝在主軸瓦上的回轉(zhuǎn)部件，外面是無孔的轉(zhuǎn)鼓，里面是具有螺旋葉片的輸送器，主電動機通過三角皮帶輪帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓通過空心軸與行星差速器的外殼相連接。行星差速器的輸出軸帶動螺旋輸送器與轉(zhuǎn)鼓作同向旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不同，差轉(zhuǎn)速為18～26rpm。
懸浮液從中心加料管連續(xù)送入機內(nèi)，經(jīng)過螺旋輸送器內(nèi)筒加料隔倉的進料口進到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)。在離心力的作用下，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成了一環(huán)形液池，比重大的固體顆粒因離心慣性力大被離心沉降到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上而形成了沉渣；比重小的液相因離心慣性力小留在里層。由于螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓的相對運動，沉渣被螺旋葉片推送到轉(zhuǎn)鼓小端的干燥區(qū)，從排渣孔排出。在轉(zhuǎn)鼓大端蓋上設(shè)有若干溢流孔，澄清液便從此孔流出，經(jīng)機殼排液室排出。通過調(diào)節(jié)溢流擋板位置可改變溢流口直徑。根據(jù)生產(chǎn)需要，還可通過調(diào)節(jié)溢流擋板溢流口的位置、機器轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速差或進料速度，來改變沉渣濕含量和澄清液的含固量。
該機結(jié)構(gòu)具有如下的特點：
（1）轉(zhuǎn)鼓為筒錐組合形，圓錐形有利于固相脫水，圓筒形有利于液相澄清。轉(zhuǎn)鼓筒體錐形部分沿母線方向塞焊若干筋條，一種是為了使沉渣在轉(zhuǎn)鼓表面形成密實的保護層，減少磨損；二是為了防止沉渣在轉(zhuǎn)鼓壁上打滑，有利于螺旋輸送。轉(zhuǎn)鼓筒體外表面上有環(huán)狀的凸緣，與機殼內(nèi)相應(yīng)的隔板配合，形成迷宮密封，以防止澄清液滲入排渣室。
（2）螺旋輸送器是該機主要部件，它的結(jié)構(gòu)、材料及參數(shù)直接關(guān)系到離心機的分離效果、生產(chǎn)能力及使用壽命。它是由螺旋葉片、內(nèi)筒和進料室組成的。主要作用是推送沉渣，但在沉降區(qū)和干燥區(qū)又有所不同。在沉降區(qū)，懸浮液中的固體顆粒逐漸向轉(zhuǎn)鼓壁沉降成沉渣層，由于與轉(zhuǎn)鼓差轉(zhuǎn)速較低，所以在螺旋移動沉渣時不至于劇烈地將沉渣攪起，造成已分離的沉渣與澄清液的再混合。在干燥區(qū)，螺旋不僅繼續(xù)移動沉渣，而且為沉渣和水分的充分分離創(chuàng)造了有利的條件。螺旋葉片是直接與沉渣接觸輸送沉渣的部件，該機螺旋葉片為連續(xù)整體雙頭螺旋葉片，并且垂直于轉(zhuǎn)鼓軸線（該機用80mm等螺距螺旋）。由于螺旋葉片直接與沉渣接觸，沉渣與葉片間有相對的運動，所以葉片經(jīng)常磨損。磨損后輸送沉渣能力明顯下降，沉渣的濕含量增加，達不到生產(chǎn)要求，所以要求葉片材料具有高度的耐磨性。
（3）變速器也是該機主要部件，為使轉(zhuǎn)鼓在與螺旋輸送器之間保持一定差轉(zhuǎn)速的情況下同向旋轉(zhuǎn)，必須有變速器。
（4）溢流擋板。它可以調(diào)節(jié)溢流口直徑的大小。溢流口直徑越大出渣越干，但是出液含雜增多；溢流口直徑越小出渣越濕，但出液含雜減少?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)的需要做出較佳的選擇。
（5）無級變速器，可通過控制電機轉(zhuǎn)速來控制轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。
該離心機性能主要是分離懸浮液，其分離能力的大小、分離效果的好壞，與分離因數(shù)有直接關(guān)系。分離因素即離心加速度與重力加速度的比值，也可以說成是離心慣性力與其重力的比值。轉(zhuǎn)鼓內(nèi)物料所受的離心慣性力的大小與物料位置即半徑有關(guān)，也與轉(zhuǎn)速有關(guān)。物料受離心慣性力越大，分離因數(shù)越大，分離效果就越好。要提高分離能力，提高轉(zhuǎn)速或增加半徑都可以達到目的。在轉(zhuǎn)鼓材料的強度和密度允許的情況下，提高轉(zhuǎn)速比增加半徑更有效。
2 實際生產(chǎn)中臥式螺旋離心機出現(xiàn)的主要故障及處理辦法
該機通常出現(xiàn)的故障主要是機身激烈振動和分離效果不好。現(xiàn)將生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障及其處理辦法簡述于下：
2.1 轉(zhuǎn)鼓
材質(zhì)為1Cr18NiTi,1998年初檢查發(fā)現(xiàn)小端出渣口處已磨漏，造成了機身激烈振動。其主要原因是轉(zhuǎn)鼓出渣口處與渣子接觸部分材質(zhì)不耐磨。將出渣口處與物料接觸部分鑲上硬質(zhì)合金刀頭，然后做動平衡，既解決了耐磨問題，又防止了轉(zhuǎn)鼓堵料問題。
2.2 螺旋輸送器
材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)該機出渣濕含量較大，經(jīng)開蓋檢查發(fā)現(xiàn)，螺旋輸送器葉片磨損嚴重，錐體部分大端直徑由原來的Φ377mm減小到了Φ358mm，小端直徑由原來的Φ217mm減小到了Φ190mm。從小端看， 至第五片葉片磨損較為嚴重，直徑減小均在20mm以上。由于磨損較嚴重，不值得修復(fù)，所以更換了整套螺旋葉片。
解決此不銹鋼葉片的耐磨問題可有四種方案：
種方案是通過噴涂硬質(zhì)合金，如鈷鉻、鈷鎳、碳化鎢等。這在本地加工與修復(fù)均比較困難，需返廠家，從經(jīng)濟上講不合理。
第二種方案是做一種瓦形的耐磨片，然后將此耐磨片焊接到不銹鋼葉片上，但是焊接比較困難。
第三種方案是在葉片上鑲硬質(zhì)合金刀頭。
第四種方案是換成碳鋼材質(zhì)的螺旋輸送器。
這四種方案存在著一個共同的缺點，就是安全不好保證，因為機內(nèi)介質(zhì)是C9芳烴，用碳鋼和合金鋼在運轉(zhuǎn)時間時可能由于摩擦產(chǎn)生火花，甚至發(fā)生閃爆。為了解決這一難題，生產(chǎn)時用氮氣保護方案取得了成功，實際采用的是第三、第四種方案。具體的做法如下：
（1）在螺旋葉片的邊緣銑一個10mm寬的小鍵槽，然后將10mm厚的合金刀頭鑲在里面，跑銅焊。這樣沿螺旋纏繞方向分別鑲嵌若干合金刀頭，使螺旋運轉(zhuǎn)時相對轉(zhuǎn)鼓同一母線的投影正好是一條直線，可保證刮料的全面性，而且兩個刀頭頂部的連線要超過螺旋葉片的外徑，可防止葉片磨損。
（2）裝好后與轉(zhuǎn)鼓一起做動平衡。
（3）機體接入氮氣線，通入氮氣保護。
（4）做一個碳鋼材質(zhì)的螺旋輸送器作為備用。
改造的螺旋輸送器從1998年6月運轉(zhuǎn)至1999年6月份，經(jīng)開蓋檢查，葉片徑向磨損平均為1mm。2000年6月檢查結(jié)果是葉片徑向平均磨損為3mm，2003年12月檢查結(jié)果是葉片平均磨損5mm，目前仍可繼續(xù)使用。
2.3 振動問題
生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)機器振動噪音較大，將轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速由原來的2800rpm降到2200prm，解決了機器噪音較大的問題但卻導(dǎo)致了出渣濕含量的增加。于是將溢流口直徑由原來的240mm調(diào)節(jié)到270mm，從而解決了出渣濕含量增加的問題，保證了正常生產(chǎn)。
2.4 潤滑油甩出問題
離心機軸頭出現(xiàn)了大量潤滑油甩出情況。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該離心機潤滑系統(tǒng)中的油泵功率較大，使向離心機中注油的壓力過大。解決辦法是在該油泵出口管線處加一條回流線，以控制向離心機中注油的壓力。
2.5 空運轉(zhuǎn)時振動劇烈原因及排除方法
安裝時破壞了動平衡精度，需對準轉(zhuǎn)鼓重新安裝。潤滑油變質(zhì)或郵箱內(nèi)油位太低，使軸承處得不到充分潤滑，需更換或加潤滑油。軸承損壞，需更換軸承。軸承內(nèi)圈與軸配合松動，需更換軸或?qū)ζ渫鈭A進行電刷鍍。兩端螺旋輸送器支承軸瓦缺油或磨損較大，需加潤滑脂或更換軸瓦。機頭副皮帶輪內(nèi)孔磨損或松動，需更換副皮帶輪或輸入軸，配緊聯(lián)接平鍵。差速器損壞，需更換差速器配件，并檢查其油路。停車后閥門沒關(guān)緊而進料，引起轉(zhuǎn)鼓內(nèi)積料而產(chǎn)生偏重，需反復(fù)沖洗后開車。各處螺栓松動也容易出現(xiàn)振動，緊固即可。減振器損壞、老化、溶脹也會引起振動，需更換減振器。
2.6 加料后運轉(zhuǎn)劇烈振動原因及排除方法
三角皮帶打滑引起的轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器同步運轉(zhuǎn)，造成轉(zhuǎn)鼓內(nèi)堵料，從而引起振動，需拆開轉(zhuǎn)鼓清洗，調(diào)正皮帶松緊度。維修后大端蓋向心推力球軸承方向裝反，需重新裝配軸承。出料口堵塞造成罩殼內(nèi)積料產(chǎn)生振動，需開蓋清除堵塞物料。
根據(jù)上述的故障分析，制定了如下維護措施：每年拆檢設(shè)備一次，螺旋輸送器可根據(jù)實際情況提前拆檢。如葉片徑向磨損12mm以上，須修補葉片，檢修后要空運1～2h，并且空載電流不超過18A時才能投入使用。每天必須對兩端軸頸軸瓦處注3#鋰基酯50g左右。每周必須從差速器輸入軸中心注油孔注入油脂500g左右。每半年清洗還有一次。
3 結(jié)論
通過上述維護處理措施，LW380-886NC型臥式螺旋沉降離心機一直運轉(zhuǎn)至今，未見異常，從而保證了C9芳烴回收磺酸鹽裝置的濾渣的正常分離。
