1.概述

　　催化劑稠化器（又名增稠器或濃縮器），是苯胺、TDI、MDI、BDO等很多化工原料生產(chǎn)流程中的主要設(shè)備之一，應(yīng)用十分廣泛。其主要功能是將昂貴的催化劑固態(tài)顆粒從苯胺等化工產(chǎn)品中分離出來(lái)，使其重新進(jìn)入到反應(yīng)釜中繼續(xù)參與反應(yīng)，催化劑稠化器設(shè)備輸出不含催化劑固態(tài)顆粒的化工產(chǎn)品純凈液，其輸出的純凈液含固量可達(dá)到0.001%以下。其過(guò)濾基理為一種新型的過(guò)濾形式，原理上接近于錯(cuò)流過(guò)濾和濾餅過(guò)濾的結(jié)合，屬動(dòng)態(tài)連續(xù)過(guò)濾范疇，原料進(jìn)入催化劑稠化器后，一部分經(jīng)過(guò)高精度的濾餅過(guò)濾后輸出產(chǎn)品的純凈液，另一部分得到濃縮后的濃縮液需返回到生產(chǎn)環(huán)節(jié)中繼續(xù)參與反應(yīng)。

　　本公司生產(chǎn)的催化劑稠化器一般采用下置防爆電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式（也可根據(jù)客戶需求生產(chǎn)上置防爆電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式），電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)直聯(lián)帶動(dòng)設(shè)備主軸旋轉(zhuǎn)，防爆電動(dòng)機(jī)采用的變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速控制。此項(xiàng)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)方式相比具有傳動(dòng)效率高、噪聲低、可靠性好、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間及使用壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，節(jié)能效果可達(dá)40%以上，噪音可控制到85分貝以下，符合我國(guó)噪音環(huán)保要求，主軸轉(zhuǎn)速可與上位機(jī)DCS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)與控制。特制的機(jī)械密封沖洗隔離液泵站可對(duì)機(jī)械密封裝置進(jìn)行很好潤(rùn)滑與降溫，使其工作在理想的工作工況下，能地延長(zhǎng)機(jī)械密封裝置的無(wú)故障運(yùn)行周期，同時(shí)泵站對(duì)每個(gè)機(jī)械密封裝置的沖洗隔離液系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)的流量、壓力和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能在名列前茅時(shí)間發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封裝置可能出現(xiàn)的問(wèn)題并發(fā)出預(yù)警，使操作者能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和排除故障，防止問(wèn)題擴(kuò)大化，地降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和成本。另外本公司生產(chǎn)的稠化器設(shè)備可根據(jù)用戶需求增加用清水沖洗濾盤的沖洗系統(tǒng)及其附屬的脫鹽水清洗管路系統(tǒng)。濾餅在長(zhǎng)期過(guò)濾中逐漸增密，使進(jìn)/出液之間的壓差逐漸增大，當(dāng)壓差達(dá)到生產(chǎn)工藝要求上限時(shí)，可手動(dòng)或自動(dòng)通過(guò)變頻調(diào)速系統(tǒng)增加設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速至130 rpm左右，的離心力將濾盤上的濾餅甩出，從而降低進(jìn)/出液的壓差。當(dāng)增加主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行甩盤操作仍不能降低濾盤壓差時(shí)，可通過(guò)清水沖洗系統(tǒng)（選配）對(duì)設(shè)備內(nèi)的濾盤進(jìn)行清洗操作，此時(shí)可將脫鹽水（或其它用于沖洗的液體）加壓輸送至濾盤中間的沖洗噴頭上，對(duì)設(shè)備內(nèi)的濾盤沖洗噴淋，達(dá)到不拆卸設(shè)備對(duì)濾盤進(jìn)行清洗的目的，延長(zhǎng)濾盤在不拆卸設(shè)備狀態(tài)下的使用周期（如圖五、圖六所示）。

2.設(shè)備選型及主要技術(shù)參數(shù)

　客戶可根據(jù)自己的實(shí)際情況和生產(chǎn)的工藝數(shù)據(jù)選用上述規(guī)格的催化劑稠化器設(shè)備，本公司還可根據(jù)客戶具體需求設(shè)計(jì)生產(chǎn)其它特殊規(guī)格的催化劑稠化器設(shè)備。

3.設(shè)備構(gòu)造及原理

　　催化劑稠化器設(shè)備主要由耐壓容器、濾盤、刮刀、集裝式雙端面機(jī)械密封、減速機(jī)、防爆電機(jī)、隔離液泵站、底架等組成。設(shè)備采用下置防爆電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)的工作方式（如圖一所示），

                                            圖一  下置電機(jī)（帶PLC現(xiàn)場(chǎng)控制）稠化器結(jié)構(gòu)圖

也可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)生產(chǎn)頂置電機(jī)通過(guò)減速機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)的工作方式（如圖二所示）。防爆電機(jī)將通過(guò)專用變頻器進(jìn)行調(diào)速，使輸出轉(zhuǎn)速（主軸轉(zhuǎn)速）可以在10～140轉(zhuǎn)/分鐘之間任意無(wú)級(jí)調(diào)速，變頻器還可以預(yù)置電機(jī)的加速時(shí)間以均恒其負(fù)載，

                                                       圖二  頂置電機(jī)稠化器結(jié)構(gòu)圖

避免產(chǎn)生大的沖擊。電機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)方式比液壓驅(qū)動(dòng)方式具有傳動(dòng)效率高、噪聲低、可靠性好、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且更容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)速功能。設(shè)備的核心部件濾盤為本公司的拳頭產(chǎn)品（如圖三所示），

                                                                   圖三  催化劑稠化器濾盤

本公司的濾盤與美國(guó)PALL公司新型稠化器濾盤安裝尺寸一致，可以做到互換。

　　因容器內(nèi)的工作介質(zhì)為苯胺等化工產(chǎn)品和催化劑固態(tài)顆粒的懸浮液，苯胺屬高度危害物質(zhì)，不允許有任何泄漏，因此，在工作介質(zhì)可能外泄的部位進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)主軸的上端、中段和很下端均采用釜用集裝式雙端面機(jī)械密封裝置進(jìn)行密封，機(jī)械密封裝置的兩個(gè)密封端面之間通入乙二醇溶液作為密封隔離液，此隔離液的壓力將高于容器內(nèi)工作壓力約0.1～0.15MPa，起封閉隔離容器內(nèi)介質(zhì)、冷卻和潤(rùn)滑機(jī)械密封裝置的作用，為使機(jī)械密封裝置工作在較好的工況下，提高其工作壽命，該隔離液泵站為每個(gè)機(jī)械密封置提供潤(rùn)滑、冷卻的隔離液，每個(gè)機(jī)械密封裝置的供液量不小于0.5M3/h，同時(shí)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)機(jī)械密封裝置回液的溫度、流量和壓力值，當(dāng)機(jī)械密封裝置工作異常時(shí)，其端面的摩擦使溫度異常升高，溫度檢測(cè)裝置可在名列前茅時(shí)間發(fā)現(xiàn)其異常并發(fā)出報(bào)警，同時(shí)當(dāng)機(jī)械密封裝置發(fā)生超出正常范圍的泄漏時(shí)，其流量和壓力值也將會(huì)發(fā)生變化，壓力和流量檢測(cè)裝置能在名列前茅時(shí)間發(fā)現(xiàn)其異常并發(fā)出報(bào)警，使操作者能及時(shí)采取措施避免問(wèn)題擴(kuò)大化。同時(shí)為了避免懸浮液介質(zhì)的固態(tài)顆粒進(jìn)入到機(jī)械密封裝置的密封端面，延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命，在承壓容器與機(jī)械密封裝置之間設(shè)置了一個(gè)隔離腔，并在隔離腔內(nèi)引入本設(shè)備輸出的純凈液（或脫鹽水等可與介質(zhì)兼容的液體），并使這個(gè)返注液的壓力高于容器內(nèi)壓力約0.05～0.10MPa。

　　隔離液泵站的原理如圖四所示，為提高工作可靠性，該泵站采用雙泵互為備份形式，當(dāng)一臺(tái)不銹鋼多級(jí)離心泵出現(xiàn)故障需要修理時(shí)，另一臺(tái)泵可正常工作，不影響整套設(shè)備的正常運(yùn)行。壓力調(diào)節(jié)閥6控制系統(tǒng)的高工作壓力。隔離液分為三路分別進(jìn)入到三個(gè)雙端面機(jī)械密封中，

                                                       圖四  隔離液泵站系統(tǒng)原理圖

其每路的沖洗液流量和壓力都可通過(guò)前后兩個(gè)不銹鋼截止閥10進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)機(jī)械密封出現(xiàn)故障時(shí)，必然在壓力和流量或溫度參數(shù)中產(chǎn)生變化，監(jiān)控這些參數(shù)的變化可名列前茅時(shí)間對(duì)機(jī)械密封中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行報(bào)警，以避免出現(xiàn)泄漏事故的發(fā)生。視液鏡11可對(duì)隔離液進(jìn)行清潔程度的觀察，以觀察機(jī)械密封的密封環(huán)是否出現(xiàn)不正常的磨損。液控單向閥7的作用是當(dāng)設(shè)備停車時(shí)，封閉機(jī)械密封中的隔離液，不使其流出，并在蓄能器9的作用保持雙端面機(jī)械密封裝置內(nèi)隔離液的壓力，避免容器內(nèi)介質(zhì)發(fā)生任何可能的外漏。液控單向閥在正常工作時(shí)，通過(guò)控制路的壓力使其打開(kāi)，保證沖洗道路的暢通?；匾哼^(guò)慮器15是過(guò)濾隔離液從機(jī)械密封中帶出的雜質(zhì)，保證沖洗液的清潔。散熱器16是將沖洗液從機(jī)械密封中帶出熱量進(jìn)行冷卻，冷卻水由防爆電磁閥17進(jìn)行自動(dòng)控制，當(dāng)儲(chǔ)液箱中溫度高于45℃時(shí)，自動(dòng)控制PLC系統(tǒng)將打開(kāi)防爆電磁閥17進(jìn)行冷卻。這個(gè)隔離液泵站可根據(jù)用戶要求選配防爆的現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)（如圖一所示），由這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離液泵站及機(jī)封的工作情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及報(bào)警，同時(shí)將監(jiān)控結(jié)果和報(bào)警記錄通過(guò)RS485通訊傳送至上位DCS系統(tǒng)， DCS系統(tǒng)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)的各控制參數(shù)進(jìn)行修改和設(shè)定。

　　帶自清洗系統(tǒng)的催化劑稠化器設(shè)備是在進(jìn)料管組件旁邊增加了一套清洗液進(jìn)液管系統(tǒng)（如圖五所示）。

 

                                                              圖五  自清洗噴淋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

當(dāng)增加主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行甩盤操作仍不能降低濾盤壓差時(shí)，可通過(guò)清水沖洗系統(tǒng)（選配）對(duì)設(shè)備內(nèi)的濾盤進(jìn)行清洗操作，此時(shí)可將脫鹽水（或其它用于沖洗的液體）加壓輸送至濾盤中間的沖洗噴頭上，對(duì)設(shè)備內(nèi)的濾盤沖洗噴淋，達(dá)到不拆卸設(shè)備對(duì)濾盤進(jìn)行清洗的目的，延長(zhǎng)濾盤在不拆卸設(shè)備狀態(tài)下的使用周期。自清洗噴淋的外接管路系統(tǒng)可從本公司訂制，也可由用戶自行設(shè)計(jì)制造。

4.設(shè)備在化工生產(chǎn)系統(tǒng)中的流程控制

　　催化劑稠化器設(shè)備在化工生產(chǎn)中的參考流程控制如圖六所示。其中催化劑稠化器設(shè)備只包含主機(jī)（含主軸電機(jī)）及隔離液泵站部分，濾盤沖洗系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)PLC控制系統(tǒng)為選配件。變頻器及其它管路及其控制系統(tǒng)由用戶自行配置。

                                                                      圖六  參考生產(chǎn)流程圖（稠化器部分）