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旋叶式动态过滤机在分子筛过滤中的应用研究.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.2(上)-68-工 业 技 术为形成特定骨架的分子筛结构,通常会在制备过程中加入季铵阳离子、有机胺等模板剂1-2。该类模板剂在过滤过程中会释放含氨等刺激性气体,严重影响员工健康。分离分为 2 类,第一类是固体颗粒运动,包括浮选、离心沉降及重力沉降等操作;第二类是溶剂流动,包括滤饼过滤、深层过滤及筛滤等3。为实现连续化操作,工业上通常采用第二类方式,主要设备为带式过滤机。虽进行了密闭性处理,但仍有刺激性气体逃逸。要想实现“封闭循环”分离,关键是选择并设计好过滤设备。旋叶式动态过滤机是一种连续式压滤机,可将终端过滤与错流过滤结合为一体。过滤时,浆料在压力、流体曳力等
2、作用下与过滤表面形成平行和旋转的剪切运动。在薄滤饼层或无滤饼层状态下进行过滤时,即使经过数十小时的加压过滤,也只需数分钟反洗即可恢复。其在结构上与板框式压滤机相似,但在过滤机理上截然不同,在分子筛过滤上可实现密闭连续操作,最大程度减少环境污染。本文结合实践对技术进行了分子筛过滤“封闭循环”研究。经过初步试验和论证分析,认为其有望替代常规技术,在分子筛生产装置上进行工业应用。1 试验原料为丝光沸石分子筛(M)、ZSM-5 分子筛晶化浆料(Z)和纯水。设备为旋叶式动态过滤机,设备参数见表 1,过滤原理如图1所示。过滤部分由多个交替放置的旋转叶轮和固定滤板组成,每组合称一级;固定滤板中心有一孔,连接
3、叶轮的旋转轴由此穿过,孔与轴间留有环隙,形成通道;固定滤板两端形成过滤面,滤液在压力作用下垂直穿透膜表面及固定滤板,通过外部管道排出;滤渣从中心位置向外移动至下一级外端,再移向下一中心,逐级移动,逐级浓缩,最后从排渣口排出,达到浆料过滤、浓缩的目的。表 1 旋叶式动态过滤机参数主要设备参数试验设备设备总功率(kW)18.5有效过滤面积(m2)4.5过滤精度(m)0.1设计压力(MPa)00.6过滤级数9仪器包括扫描电子显微镜(SEM)、快速水分测试仪。试验步骤如下。1)将丝光沸石分子筛(M)、ZSM-5 分子筛晶化浆料(Z)根据一定比例配比制成固含量为 15%的悬浮溶液。2)在一定进料速度下,
4、设置旋叶式动态过滤机腔体压力及过滤模式(过滤机理如图 1 所示),考查操作条件对过滤效果的影响。2 结果与讨论2.1 浆料性质对过滤效果的影响不同浆料的过滤性质不同,为考查其在旋叶式动态过滤机上的过滤行为,将 M 及 Z 根据一定比例制成固含量为 15%的过滤原料,在进料速度 6m3/h、叶轮转速 100r/min 条件下进行试验(如图 2 所示)。当浆料中 M 含量小于 15%时,排渣阀保持全开,叶轮转速为 50r/min225r/min,均无法保证正常连续运行;当浆料中 M 含量大于 15%时,过滤在运行30min 后趋于稳定,并且稳定出料的固含量随 M 含量逐渐减少,同时浆料中 Z 含量
5、 85%后,运行全程无摒死现象发生。该现象的解释如下。1)随着 M 含量增高,晶化料内分子筛形状发生改变,在滤网表面形成的滤饼层更致密,滤液流量逐渐减少,浆料固含量逐渐降低。2)设备运行初期,金属烧结滤网表面和表层孔道中无滤饼层,大量滤液通过烧结网排出,动态过滤机腔体内晶化料浓度显著提升,在浆料过滤初期引起摒死。3)分子筛在滤网表层形成滤饼层,由于桨叶“旋刮”,滤饼层厚度逐渐稳定,滤液量随之稳定,因此腔体内浆料浓度稳定4。为进一步说明浆料性质对过滤行为的影响,对其形貌进行表征(如图 3 所示)。当浆料中 Z 含量为 15%时,小颗粒分子筛为主要组分,随着 Z 含量提高至 70%,浆料中的大颗粒
6、逐渐占主导作用。进一步说明,浆料中的粒子结构对过滤行为影响较大。随着浆料中 Z 含量逐渐升高,其在滤网表面形成的过滤层较疏松,过滤滤液流量减少,腔体内浆料浓度升高,桨叶扭矩变大,造成桨叶摒死。2.2 腔体压力对过滤效果的影响腔体压力是进行过滤的重要推动力,对 Z 含量为 50%的浆料进行模拟。在进料速度为 6m3/h、叶轮转速为 200r/min条件下,调节腔体压力,以考查腔体压力对过滤效果的影响(如图 4 所示)。随着腔体压力逐渐上升,滤液流量呈现出一个平台,此时滤液量约 2.2m3/h。当腔体压力为 0.25MPa 后,旋叶式动态过滤机在分子筛过滤中的应用研究盛毅(中国石化催化剂有限公司上
7、海分公司,上海 201507)摘 要:为进一步实现分子筛过滤过程的“封闭循环”,减少生产过程中刺激性气体的逃逸,改善生产条件,本文利用不同组成的分子筛晶化浆料考查了旋叶式动态过滤机的过滤行为,并对腔体压力、桨叶转速、过滤级数和过滤次数进行了优化。结果表明,在过滤过程中,浆料中有助于过滤行为的离子、细颗粒逐渐析出,对过滤效果影响较大,可以通过优化设备操作参数、加入分子筛所需的交换离子来提高过滤效率。设备在进一步改造后,可应用于分子筛清洗。关键词:分子筛;旋叶式动态过滤机;浆料;过滤;清洗中图分类号:TQ424文献标志码:A中国新技术新产品2024 NO.2(上)-69-工 业 技 术滤液流量急速
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