催化剂稠化器

1.概述

　　催化剂稠化器（又名增稠器或浓缩器），是苯胺、TDI、MDI、BDO等很多化工原料生产流程中的主要设备之一，应用十分广泛。其主要功能是将昂贵的催化剂固态颗粒从苯胺等化工产品中分离出来，使其重新进入到反应釜中继续参与反应，催化剂稠化器设备输出不含催化剂固态颗粒的化工产品纯净液，其输出的纯净液含固量可达到0.001%以下。其过滤基理为一种新型的过滤形式，原理上接近于错流过滤和滤饼过滤的结合，属动态连续过滤范畴，原料进入催化剂稠化器后，一部分经过高精度的滤饼过滤后输出产品的纯净液，另一部分得到浓缩后的浓缩液需返回到生产环节中继续参与反应。

　　本公司生产的催化剂稠化器一般采用下置防爆电动机驱动形式（也可根据客户需求生产上置防爆电动机驱动形式），电动机通过减速机直联带动设备主轴旋转，防爆电动机采用的变频调速系统进行无级调速控制。此项设计与传统的液压驱动方式相比具有传动效率高、噪声低、可靠性好、无故障运行时间及使用寿命长等众多优点，节能效果可达40%以上，噪音可控制到85分贝以下，符合我国噪音环保要求，主轴转速可与上位机DCS实现远程调节与控制。特制的机械密封冲洗隔离液泵站可对机械密封装置进行很好润滑与降温，使其工作在理想的工作工况下，能地延长机械密封装置的无故障运行周期，同时泵站对每个机械密封装置的冲洗隔离液系统进行单独的流量、压力和温度的实时监控，能在名列前茅时间发现机械密封装置可能出现的问题并发出预警，使操作者能及时地发现和排除故障，防止问题扩大化，地降低运行风险和成本。另外本公司生产的稠化器设备可根据用户需求增加用清水冲洗滤盘的冲洗系统及其附属的脱盐水清洗管路系统。滤饼在长期过滤中逐渐增密，使进/出液之间的压差逐渐增大，当压差达到生产工艺要求上限时，可手动或自动通过变频调速系统增加设备主轴转速至130 rpm左右，的离心力将滤盘上的滤饼甩出，从而降低进/出液的压差。当增加主轴转速进行甩盘操作仍不能降低滤盘压差时，可通过清水冲洗系统（选配）对设备内的滤盘进行清洗操作，此时可将脱盐水（或其它用于冲洗的液体）加压输送至滤盘中间的冲洗喷头上，对设备内的滤盘冲洗喷淋，达到不拆卸设备对滤盘进行清洗的目的，延长滤盘在不拆卸设备状态下的使用周期（如图五、图六所示）。

2.设备选型及主要技术参数

　客户可根据自己的实际情况和生产的工艺数据选用上述规格的催化剂稠化器设备，本公司还可根据客户具体需求设计生产其它特殊规格的催化剂稠化器设备。

3.设备构造及原理

　　催化剂稠化器设备主要由耐压容器、滤盘、刮刀、集装式双端面机械密封、减速机、防爆电机、隔离液泵站、底架等组成。设备采用下置防爆电动机通过减速机直联传动的工作方式（如图一所示），

                                            图一  下置电机（带PLC现场控制）稠化器结构图

也可根据用户需求设计生产顶置电机通过减速机直联传动的工作方式（如图二所示）。防爆电机将通过专用变频器进行调速，使输出转速（主轴转速）可以在10～140转/分钟之间任意无级调速，变频器还可以预置电机的加速时间以均恒其负载，

                                                       图二  顶置电机稠化器结构图

避免产生大的冲击。电机直联传动方式比液压驱动方式具有传动效率高、噪声低、可靠性好、无故障运行时间长及使用寿命长等优点，并且更容易实现远程调速功能。设备的核心部件滤盘为本公司的拳头产品（如图三所示），

                                                                   图三  催化剂稠化器滤盘

本公司的滤盘与美国PALL公司新型稠化器滤盘安装尺寸一致，可以做到互换。

　　因容器内的工作介质为苯胺等化工产品和催化剂固态颗粒的悬浮液，苯胺属高度危害物质，不允许有任何泄漏，因此，在工作介质可能外泄的部位进行了精心的设计，传动主轴的上端、中段和很下端均采用釜用集装式双端面机械密封装置进行密封，机械密封装置的两个密封端面之间通入乙二醇溶液作为密封隔离液，此隔离液的压力将高于容器内工作压力约0.1～0.15MPa，起封闭隔离容器内介质、冷却和润滑机械密封装置的作用，为使机械密封装置工作在较好的工况下，提高其工作寿命，该隔离液泵站为每个机械密封置提供润滑、冷却的隔离液，每个机械密封装置的供液量不小于0.5M3/h，同时在线实时检测每个机械密封装置回液的温度、流量和压力值，当机械密封装置工作异常时，其端面的摩擦使温度异常升高，温度检测装置可在名列前茅时间发现其异常并发出报警，同时当机械密封装置发生超出正常范围的泄漏时，其流量和压力值也将会发生变化，压力和流量检测装置能在名列前茅时间发现其异常并发出报警，使操作者能及时采取措施避免问题扩大化。同时为了避免悬浮液介质的固态颗粒进入到机械密封装置的密封端面，延长机械密封的使用寿命，在承压容器与机械密封装置之间设置了一个隔离腔，并在隔离腔内引入本设备输出的纯净液（或脱盐水等可与介质兼容的液体），并使这个返注液的压力高于容器内压力约0.05～0.10MPa。

　　隔离液泵站的原理如图四所示，为提高工作可靠性，该泵站采用双泵互为备份形式，当一台不锈钢多级离心泵出现故障需要修理时，另一台泵可正常工作，不影响整套设备的正常运行。压力调节阀6控制系统的高工作压力。隔离液分为三路分别进入到三个双端面机械密封中，

                                                       图四  隔离液泵站系统原理图

其每路的冲洗液流量和压力都可通过前后两个不锈钢截止阀10进行调节，当机械密封出现故障时，必然在压力和流量或温度参数中产生变化，监控这些参数的变化可名列前茅时间对机械密封中出现的问题进行报警，以避免出现泄漏事故的发生。视液镜11可对隔离液进行清洁程度的观察，以观察机械密封的密封环是否出现不正常的磨损。液控单向阀7的作用是当设备停车时，封闭机械密封中的隔离液，不使其流出，并在蓄能器9的作用保持双端面机械密封装置内隔离液的压力，避免容器内介质发生任何可能的外漏。液控单向阀在正常工作时，通过控制路的压力使其打开，保证冲洗道路的畅通。回液过虑器15是过滤隔离液从机械密封中带出的杂质，保证冲洗液的清洁。散热器16是将冲洗液从机械密封中带出热量进行冷却，冷却水由防爆电磁阀17进行自动控制，当储液箱中温度高于45℃时，自动控制PLC系统将打开防爆电磁阀17进行冷却。这个隔离液泵站可根据用户要求选配防爆的现场PLC控制系统（如图一所示），由这个现场PLC控制系统实现对隔离液泵站及机封的工作情况进行实时监控及报警，同时将监控结果和报警记录通过RS485通讯传送至上位DCS系统， DCS系统可对现场PLC系统的各控制参数进行修改和设定。

　　带自清洗系统的催化剂稠化器设备是在进料管组件旁边增加了一套清洗液进液管系统（如图五所示）。

 

                                                              图五  自清洗喷淋系统结构

当增加主轴转速进行甩盘操作仍不能降低滤盘压差时，可通过清水冲洗系统（选配）对设备内的滤盘进行清洗操作，此时可将脱盐水（或其它用于冲洗的液体）加压输送至滤盘中间的冲洗喷头上，对设备内的滤盘冲洗喷淋，达到不拆卸设备对滤盘进行清洗的目的，延长滤盘在不拆卸设备状态下的使用周期。自清洗喷淋的外接管路系统可从本公司订制，也可由用户自行设计制造。

4.设备在化工生产系统中的流程控制

　　催化剂稠化器设备在化工生产中的参考流程控制如图六所示。其中催化剂稠化器设备只包含主机（含主轴电机）及隔离液泵站部分，滤盘冲洗系统和现场PLC控制系统为选配件。变频器及其它管路及其控制系统由用户自行配置。

                                                                      图六  参考生产流程图（稠化器部分）