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| 离心机运行状况进行分析与研究 |
| 离心机国产可行性分析以及运行状况研究
文章来源：离心机--中国离心机网 添加人：panyiping 添加时间：2007-10-29 17:11:00
离心机国产可行性分析以及运行状况研究
一、 工艺流程及技术特点
精对苯二甲酸（ＰＴＡ）是聚酯链产品中生产聚酯（ＰＥＴ）的主要原料。由对二甲苯（ＰＸ ）和醋酸化学反应生成粗对苯二甲酸（ＣＴＡ ），然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制，去除杂质，再经过滤分离、干燥，制得精对苯二甲酸产品。因此ＰＴＡ 是生产聚酯纤维和包装业的基本材料，是化纤业的主要原料。
ＰＴＡ 制造工艺主要分为三大类，包括加氢精制法、精密氧化法和ＤＭＴ化精制法。目前这三类工艺中第一类占主导地位，其流程如图所示。整个流程分为氧化、精制和溶剂回收三大工段。
在整个工艺流程中，有四个工序涉及固液分离，
氧化工段粗对苯二甲酸结晶液的分离主要采取转鼓真空过滤机。由于真空过滤推动力小，滤布易堵塞，分离效果不好，加压过滤机和过滤离心机被用来取代真空过滤机。粗对苯二甲酸精制液分离要求在带压条件下操作，通常采用密封防爆螺旋卸料离心机，主要有立式密封防爆螺旋卸料离心机和卧式密封防爆螺旋卸料离心机两种；精对苯二甲酸结晶液分离可以采用普通螺旋卸料离心机进行分离脱水。对苯二甲酸残渣回二、 ＰＴＡ密闭防爆离心机技术发展状况和趋势
ＰＴＡ 装置中的关键固液分离设备是粗对苯二甲酸精制液分离工序的加 压密闭防爆螺旋卸料离心机，设计要求离心机在高温（２００℃）带压条件下进行工作。目前广泛使用的离心机主要有日本Ｔ Ｏ Ｍ Ｏ Ｅ 公司的Ｔ Ｒ Ｖ 系列立式螺旋卸料离心机和英国Ｂ Ｒ Ｏ Ａ Ｄ Ｂ Ｅ Ｎ Ｔ 公司、美国ＢＩＲＤ／ＫＨＤ 公司的卧式螺旋卸料离心机。立式螺旋离心机整个机器采用悬吊支撑结构，整个回转部件都靠上部轴承悬吊支撑在机座上，运转时转鼓的自对中作用和特殊设计的橡胶隔振原件使机器的振动大为减轻；转鼓与机壳之间只有一个密封点更容易达到密闭防爆要求。卧式螺旋离心机则采用刚性支撑，转鼓和螺旋水平布置，两者分离原理相同，但卧式螺旋离心机比立式螺旋离心机机械密封多两处，对机械密封的要求更高。立式螺旋离心机的优点在于振动小，更易于密封，但造价昂贵，对制造精度及设计要求更高，因此规格不能做得太大；卧式螺旋离心机制造难度及成本相对同规格的立式螺旋离心机低，由于刚性支撑的机械结构造成振动偏大，密封部位多，对机械密封要求更高，但卧式螺旋离心机规格更容易大型化。
三、 国产化可行性分析
密闭防爆离心机是Ｐ Ｔ Ａ 生产的关键设备，由于分离过程是在０．４５ＭＰａ 压力和１４８℃高温下完成固液分离过程，同时由于进入离心机的物料由含 ３ ５ ％～３ ７ ％ 粗对苯二甲酸（ＣＴＡ）结晶颗粒和水（Ｈ２Ｏ）及醋酸所组成，具有腐蚀性，因此离心机必须具备在一定压力、高温下密闭防爆及防腐的功能。密闭防爆离心机国产化主要有以下工作要做。
由于 Ｐ Ｔ Ａ 用离心机处理量大，螺旋的输渣功率高，卧式螺旋离心机用的差速器的转矩要求高达十几万Ｎ ·ｍ ，同时差速器内部齿轮的加工精度、行星架的分度精度以及齿轮箱中心轴承润滑冷却结构的优化都是差速器国产化的关键。在国外，差速器作为螺旋离心机的部件，一般都是专业生产厂制造，离心机厂直接购买进行配套组装，因此可寻找国内齿轮专业厂进行生产，也可直接与国外专业厂联系购买配套。
２．机械密封
ＰＴＡ 密闭防爆离心机是在带压（０．４５ＭＰａ）工况下工作，密封是保证整机性能的关键。对于立式螺旋离心机密封点有４ 处，卧式螺旋离心机密封点有６ 处，密封的可靠性及使用寿命直接影响整机的性能，目前国内的机械密封已在进口机上配套使用，国产化问题已基本得到解决，下一步工作主要是提高可靠性及使用寿命。
３．大型离心机结构优化
ＰＴＡ 密闭防爆离心机规格较大，立式螺旋离心机目前国内所用最大规格不超过φ７００ｍｍ，卧式螺旋离心机目前国内所用最大规格为φ１２００ｍｍ。国内离心机生产企业所生产的已形成产业化的卧式螺旋离心机规格最大为 φ７５０ｍｍ 左右，且为非密闭防爆型，因此对于１２００ｍｍ 这样大尺寸的卧式密闭防爆离心机在结构设计及流体机理方面欠缺经验，大型转鼓、螺旋的结构优化、材料选择、加工、动平衡等都需要攻关解决。
重庆江北机械有限责任公司多年来一直致力于螺旋离心机的产品研发，特别是１９９３ 年与法国坚纳公司进行螺旋离心机技术合作后，螺旋离心机的研发水平得到了极大的提高，目前已能生产转鼓直径为 φ７５０ｍｍ的卧螺离心机，在ＰＶＣ 的分离脱水中以质量高、价格低、服务好赢得了用户的好评，已基本替代了国外同类卧螺离心机。３ ０多年来累计制造销售各种规格螺旋离心机２６００余台，出口６００余台。在螺旋离心的设计、制造、使用和维护等方面积累了丰富的经验和专有技术，先后多次承担国家相关部门的研究和攻关项目，承担了“螺旋卸料离心机”行业标准的编制。通过对目前国内外ＰＴＡ装置用分离机械状况进行充分了解后，认为ＰＴＡ用密闭防爆螺旋离心机国产化的关键问题是对密闭加压防爆螺旋离心机的设计技术不熟悉、关键配套件可靠性不高、国内企业缺乏大规格产品的制造业绩等。为此提出与“国外合作、国际配套、本土化制造”的引进技术消化吸收再创新的国产化思路并得到了国外公司的积极响应。通过一定的技术和经验积累，国内企四、 结论
随着国内ＰＴＡ行业的不断扩大，国内不能长期依赖进口设备，这不利于国内石化工业的发展，我们应该有信心通过国内制造企业的努力，对ＰＴＡ主要设备进行国产化，特别是国内分离机械制造企业多年来的技术引进及技术进步以及各行业技术水平的不断提高，ＰＴＡ用离心机的国产化是完全可行的。ＰＴＡ(精对苯二甲酸)是重要的生产化学纤维的材料.精对苯二甲酸主要用于与乙二醇酯化聚合,生产聚酯切片、长短涤纶纤维,广泛应用于纺织行业.此外聚酯还用于电影胶片、涂料、油漆及聚酯塑料的生产.
目前普遍采用对二甲苯高温氧化法制取精对苯二甲酸,工艺流程为:以醋酸为溶剂,对二甲苯在催化剂的作用下与空气进行液化氧化,生成粗对苯二甲酸,然后对粗对苯二甲酸进行加氢精制,去除杂质,再经分离、干燥,制得纤维级精对苯二甲酸产品.由于目前国内的ＰＴＡ生产量远远满足不了国内需求,全国已有多个扩建、新建和拟建的ＰＴＡ项目.
ＰＴＡ装置中的离心机是ＰＴＡ生产中关键的机器设备,其进口价格昂贵,因此,掌握离心机的运行情况,了解目前设备运行中存在的问题,对于提高离心机的国产化程度和水平,有重要意义.在分别对上海石化、仪征化纤、扬子石化三个公司的ＰＴＡ装置中离心机生产能力,产地、类型、规格和价格,以及在使用过程中的常见故障、维修周期及维修费用,国产化程度及水平进行实地调研的基础上,对
1装置中离心机运行状况
1 1 中国石化上海石油化工股份有限公司上海金山石化公司ＰＴＡ装置原设计能力为225ｋｔ,后经改建扩容生产能力可达到320ｋｔ,现稳定在300ｋｔ,下一步的扩容目标是400ｋｔ.
该公司ＰＴＡ装置中离心机为立式,由日本三井日化引进,日本巴工业生产,型号为Ｐ6000和Ｐ6100,1981年开始建设,1984年投入使用.ＰＴＡ生产分三级分离,每级三台,原设计为两用一备,改建扩容后三台均投入使用.
该离心机特点:立式,下部螺旋与转鼓之间的轴承为无油润滑轴承.轴承材料为工程塑料.在安装前轴承材料为一平行四边形,厚度为2 7ｍｍ,轴承使用期限为3～6个月,每次更换价格为人民币7000元左右.进口该型式离心机转毂、螺旋推进器和差速器总价格在550～600万元人民币,进口整机价格在人民币1000万元以上,设备整机12～15年自然报废.每年每台维修成本为人民币10～15万元.
该公司ＰＴＡ装置离心机于1991年进行了国产化尝试,整机由上海金山石化公司机修厂测绘生产,经鉴定后投入生产,基本能满足生产要求,但是,由于国产齿轮箱(差速器)的加工精度不够,导致振动较大,使用时间不能太长,一般只能使用2个月左右,对装置的持续生产有影响,因此金山的国产设备目前基本停用.
离心机运行存在的主要问题:振动,腐蚀,差速器故障.
1 2 中国石化仪征化纤股份有限公司
江苏仪征石化ＰＴＡ装置生产能力为350ｋｔ,1995年投入生产,原有的离心机为立式,阿尔法拉法(ＡｌｆａＬａｖａｌＳｈａｒｐｌｅｓ)生产,三台,后经改建扩容添加一台,三用一备共四台.
该装置的离心机维修周期约为一年,常规维修费用基本为每年四台近一百万元人民币.主要问题为物料在转鼓结垢引起的振动,还有机械密封泄漏问题也比较严重,采用进口和国产密封效果都不太好.
该公司ＰＴＡ装置的离心机主要部件没有国产备件,只有轴承和机械密封使用过国产备件,机械密封使用的是西安永华的产品,对于离心机的国产化,该厂的技术和生产部门认为国产设备生产不稳定,并提出国产化离心机应逐步模仿、循序渐进.该公司新上了450ｋｔ装置,还新引进五台卧式离心机,德国贝克休斯(ＢａｋｅｒＨｕｇｈｅｓ)生产,三台带压、两台常压,2003年4月28日开车,单台处理能力35ｔ/ｈ.
新卧式离心机监测的参数是[1]:轴线的径向振动;转子的轴向位置;转子推力环的摩擦;热涨和冷缩量;粘结导致的质心偏心;不平衡和不对中导致的机壳、轴承和转子的振动;轴相对于静子的绝对运动,如幅值和相位.加速度传感器测量机壳、轴承座的高频振动.
1 3 中石化扬子石油化工有限责任公司
江苏扬子石化ＰＴＡ装置原生产能力为700ｋｔ,2001年扩建后生产能力达到720ｋｔ.该装置的常压离心机已改为真空过滤器,压力离心机为阿尔法拉法(ＡｌｆａＬａｖａｌＳｈａｒｐｌｅｓ)生产,1982年引进,1986年建设,1989年投产,型号为Ｐ6100,立式,转鼓尺寸635ｍｍ×1650ｍｍ,使用情况为三台一备.1995年改建,将单螺旋改为双螺旋,效率提高30%,备台也投入使用,1997年又引进两套,2001年扩建为720ｋｔ,再引进2台,总数量达到8台.
离心机特点:立式,下部螺旋与转鼓之间的轴承为无油润滑轴承.轴承材料为碳纤维ＰＴＦＥ.轴承使用期限为8～12个月.该装置离心机的维修周期为半年,维修费用为每条线人民币50万元/年.主要故障是振动和机械密封泄漏.
该装置离心机除差速器外其余部件均逐步进行了国产化改建,转鼓和螺旋由西安航空发动机公司生产,机械密封为西安永华生产,无油润滑轴承由镇江电碳厂生产,差速器由于进口备件较多,而且国内生产精度不够,没有进行国产化.该公司离心机的国产化是从单个部件的备件起步的,国内生产的外转鼓和螺旋分别作为进口部件的备件投入使用,取得成功,效果基本达到进口设备水平,在外转鼓和螺旋分别与进口设备配合成功的基础上,该厂又将国产的外转鼓和螺旋配合考核了三个月,也能保证生产,因此国产化是成功的.对于机械密封存在的泄漏问题,由于国外进口密封需二十万元人民币,而国产仅需2万元人民币,并且使用后效果一致,所以现在机械密封全部选用的国内产品.
在监控方面,现在已不用扭矩臂连锁装置,而改用轴向振动监测.对径向摆动没有监测.2001年引进的设备中,振动、温度等监测系统较全.
比较而言,立式离心机的稳定性好于卧式离心机,卧式的离心机更容易产生振动[2].主要原因为:进料不均匀,物料含湿量不同,死角处容易积料,物料易粘堵,如果固体颗粒积聚在壳体内,并碰到转鼓,将引起振动,损坏离心机.离心机用含有碱液的热水进行冲洗,冲洗液管线的压力为4 22ＭＰａ.
2 离心机运行中存在的几个共性问题
(1)离心机的故障主要集中在振动和机械密封泄漏这两个方面.在振动方面,国产机器问题更加突出,主要是加工精度不够;机械密封泄漏方面,国内外产品差距不大,进口和国产密封效果基本一致,但都存在一定的泄漏问题,但国内产品具有很大价格优势.
(2)大多数离心机运行中没有采用有效的监测和故障诊断系统;过载保护装置不能发挥其应有的作用;自动控制系统不够完善,普遍缺乏差速调节控制装置.
(3)各公司在离心机的运行与管理等方面都有十分宝贵的经验,但多数都未作比较系统的整理和归纳;图纸、资料、使用与管理经验互相保密,不利于国产化技术水平的提高.
3 结束语
经过对ＰＴＡ装置中离心机的运行使用情况进行更全面、深入的调研发现:离心机的使用数量大、使用频度高、进口和国产比价格相差悬殊,进口价格约为国产价格的5～10倍,因此迫切需求将离心机国产化.小型国产离心机质量已基本过关,ＰＴＡ装置中使用的大型(转毂直径600ｍｍ以上)离心机的整机尚未国产化.离心机研发的最大问题是振动问题.大型离心机的转鼓、螺旋等部分关键部件均进行过国产化,但不同厂家国产化产品质量相差较大,大型离心机差速器国产化水平还很低.在研制过程中要对设备的材质、使用寿命、操作灵活性、自动控制及设备的保护措施等进行实质性的、深层次的研究,针对突出的振动问题进行动力学设计.应由离心机的研究、使用和制造单位的专业人员共同进行技术攻关,落实固定的专业研制和制造单位,并对各公司离心机的进口和国产比例进行限制,逐渐降低进口数量,以提高离心机的国产化程度和水平,最终取代进口. | | | 来源： 时间：2009-8-4 15:08:36 |  |
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