聚酯工業(yè)離心機(jī)分離效果的影響因素
技術(shù)支持
TiO2含量是衡量PET產(chǎn)品品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，它對纖維上色率、拉伸操作性及表面粗糙程度也有一定影響。而離心機(jī)是消光劑配置系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它直接影響消光劑的配置情況。離心機(jī)的分離效果及運(yùn)行情況不但會(huì)影響本裝置的產(chǎn)品品質(zhì)，也會(huì)給下游裝置造成影響。
1 TiO2配置系統(tǒng)工藝簡介
在消光劑配置過程中，首先由袋裝TiO2粉料與新鮮乙二醇在配置罐22-TA01中按一定比例混合并攪拌均勻后送入研磨機(jī)進(jìn)行研磨，研磨后的懸浮液經(jīng)三通閥送往稀釋罐22-TA03，再向稀釋罐22-TA03中加入定量的新鮮乙二醇使料液達(dá)到規(guī)定的含量后，由供料泵22-P01將TiO2懸浮液送往離心機(jī)進(jìn)行離心分離，分離后的合格料液通過四通閥XV-22003送往中間槽22-TA04，在氮?dú)鈮毫Φ淖饔孟陆?jīng)過濾器過濾后送入供料槽22-TA05中，由消光劑供料泵連續(xù)定量地將合格的TiO2懸浮液送往第二酯化反應(yīng)釜。
2 離心機(jī)的工作原理
LW350系列臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)由主電機(jī)、副電機(jī)、機(jī)罩、差速器、螺旋推料器、轉(zhuǎn)鼓及一套電器控制柜等組成，其中主副電機(jī)分別采用變頻控制。其工作原理是：TiO2懸浮液經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，由于高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部被加速并形成一個(gè)圓柱液環(huán)層，密度較大的固態(tài)顆粒會(huì)沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷的將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固態(tài)顆粒刮下并推出排渣口。分離后的清液經(jīng)液層調(diào)節(jié)板開口流出轉(zhuǎn)鼓。
螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對運(yùn)動(dòng)，也就是差轉(zhuǎn)速是通過差速器來實(shí)現(xiàn)的。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓相連，輸出軸與螺旋體相連，輸入軸與副電機(jī)連接。主電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)差速器的外殼旋轉(zhuǎn)，副電機(jī)通過聯(lián)軸器的聯(lián)接來控制差速器輸入軸的轉(zhuǎn)速。使差速器能按一定的速比將扭矩傳遞給螺旋，從而實(shí)現(xiàn)了對物料的連續(xù)分離過程。
3 影響分離效果的因素
離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓直徑、轉(zhuǎn)鼓圓錐角度、長徑比及制造材料等參數(shù)不僅決定了離心機(jī)的處理能力，也影響著離心機(jī)的分離效果；離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差轉(zhuǎn)速，液層厚度，進(jìn)料量，以及原料性質(zhì)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等因素對離心機(jī)分離效果的影響也是至關(guān)重要的。
3.1 不可變的設(shè)計(jì)參數(shù)
（1）轉(zhuǎn)鼓直徑。轉(zhuǎn)鼓直徑增大可以增加離心機(jī)的處理量，但在增加直徑的同時(shí)，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速會(huì)由于材料堅(jiān)固性降低而降低，從而離心力減小。
（2）轉(zhuǎn)鼓圓錐角度。在離心力的作用下，固體顆粒到達(dá)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁并被螺旋推料器向前輸送的同時(shí)也具有向后流動(dòng)的趨勢，而向后流動(dòng)的速度就與轉(zhuǎn)鼓圓錐角度有關(guān)。
（3）轉(zhuǎn)鼓直徑和長度之比。長徑比影響清液的停留時(shí)間，也確定了離心機(jī)的體積流量，雖對固體流量無很大影響，但影響排渣干度。
（4）機(jī)器制造材料。制造材料的堅(jiān)固性決定了離心機(jī)的轉(zhuǎn)速，他直接影響離心機(jī)的體積流量和腐蝕程度。
3.2 可變的操作參數(shù)
3.2.1 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速影響離心機(jī)的分離效果和單位時(shí)間內(nèi)的處理量。轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，固體顆粒的沉降速度越快，離心機(jī)的分離因數(shù)越高，分離效果就越好。但轉(zhuǎn)速的大小與分離效果的好壞并不成比例，當(dāng)達(dá)到臨界后轉(zhuǎn)速再增大分離效果也無多大提高，而動(dòng)力消耗幾乎成比例增加，使運(yùn)行費(fèi)用大幅度提高，而且也會(huì)使設(shè)備震動(dòng)增加。所以，要根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)整轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。主副電機(jī)采用變頻器控制，改變變頻器的輸出頻率就可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)整。
3.2.2 差轉(zhuǎn)速
差轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了螺旋推料器的排料速度，它的大小影響離心機(jī)的分離效果和處理能力。在進(jìn)料量恒定的情況下，差轉(zhuǎn)速增大，清液在被排出離心機(jī)之前經(jīng)過的路徑將增加，但由于螺旋排料的速度會(huì)加快，而減少了固相部分在離心機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，所以在獲得更好分離效果的同時(shí)降低了渣料的干度。如果差轉(zhuǎn)速過大，還會(huì)增加液環(huán)層的擾動(dòng)程度，導(dǎo)致渣料重新泛至液環(huán)層，不利于固液分離。適當(dāng)提高差轉(zhuǎn)速可以改善離心機(jī)的分離效果，差轉(zhuǎn)速的調(diào)整是通過改變副電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。
3.2.3 液層厚度
離心機(jī)液層厚度的調(diào)整十分重要，它直接影響分離效果和離心機(jī)的震動(dòng)程度，同時(shí)也決定了清液在離心機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間。當(dāng)進(jìn)料量一定時(shí)，液層厚度越大，料液在離心機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間就越長，達(dá)到的分離效果就越好，但液層過厚會(huì)造成部分清液從排渣口溢出，從而渣料干度會(huì)降低?？梢酝ㄟ^更換液層調(diào)節(jié)板來調(diào)整離心機(jī)的液層厚度，開口越靠近轉(zhuǎn)鼓中心液層越厚。
合理更換液層調(diào)節(jié)板可以改善離心機(jī)的分離效果，但必須確保所有液層板都安裝在相同的高度上，而且不同規(guī)格的液層板不能混用，否則將會(huì)導(dǎo)致離心機(jī)受力不均勻，產(chǎn)生劇烈震動(dòng)?？梢姾侠淼囊簩雍穸纫彩蔷S持離心機(jī)較佳工作狀態(tài)的重要因素。
3.2.4 進(jìn)料量
當(dāng)進(jìn)料量過大或料液中TiO2的比例較大時(shí)，可能超過離心機(jī)排渣口的外甩能力，導(dǎo)致部分固相顆粒從液相口排出，而影響了離心機(jī)的分離效果。尤其是生產(chǎn)負(fù)荷的不斷提高，TiO2的配置量也相應(yīng)增大，所以，要根據(jù)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速和分離效果，適當(dāng)調(diào)整進(jìn)料時(shí)間，以保證合適的進(jìn)料量。如果條件允許，還可以在離心機(jī)入口處增加一段透明管，以便觀察物料的流通情況。另外，如果進(jìn)料量突然改變，離心機(jī)入口壓力則會(huì)相應(yīng)變化，也就相當(dāng)于改變了差轉(zhuǎn)速，從而也會(huì)影響離心機(jī)的分離效果，所以還要盡量保持進(jìn)料過程的平穩(wěn)。
3.3 工藝條件的影響
3.3.1 轉(zhuǎn)鼓的沖洗
離心機(jī)每次運(yùn)行結(jié)束后都應(yīng)用新鮮EG進(jìn)行沖洗。如果沖洗不徹底，TiO2顆粒極易黏附在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，造成轉(zhuǎn)鼓堵塞，而影響離心機(jī)的分離效果；甚至還會(huì)造成下次開機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)鼓受力不平衡而引起強(qiáng)烈震動(dòng)，導(dǎo)致設(shè)備損壞，影響離心機(jī)的正常運(yùn)行。
裝置曾出現(xiàn)過轉(zhuǎn)鼓堵塞及副電機(jī)燒毀的故障。因此，增加沖洗EG量和沖洗次數(shù)，盡量排凈機(jī)內(nèi)的殘留固相顆粒，不僅能提高離心機(jī)的分離效果，也有效避免了設(shè)備震動(dòng)和轉(zhuǎn)鼓堵塞事故的發(fā)生，有利于設(shè)備的保養(yǎng)和檢修。
3.3.2 原料性質(zhì)
經(jīng)過對不同廠家、不同批次的TiO2原料進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)原料的性質(zhì)和品質(zhì)也在一定程度上影響離心機(jī)的分離效果，所以選用優(yōu)質(zhì)的TiO2原料也很重要。
TiO2懸浮液由于在離心機(jī)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)而存在活性，而且料液中的固體顆粒大小不一，較小的顆粒單靠離心機(jī)將它除去也非常困難。為了改善分離效果，可以投加與它所帶電荷相反的高分子絮凝劑，以中和固體顆粒表面電荷，使吸附在固體顆粒表面的EG容易除去，同時(shí)使固體顆粒相互吸引，形成大的絮體。
3.4 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)
離心機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)良好分離效果的前提條件。為了使離心機(jī)運(yùn)行在較佳狀態(tài)并保證較好的分離效果，要設(shè)置聯(lián)鎖和報(bào)警功能來保護(hù)設(shè)備，還要將主副電機(jī)采用獨(dú)立的變頻器控制并設(shè)置單獨(dú)啟動(dòng)按鈕，這樣可以在堵料等特殊情況下，單獨(dú)啟動(dòng)螺旋。
磨損既影響離心機(jī)的分離效果也影響離心機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。固體顆粒在輸送過程中對轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁、螺旋葉片等磨損很大，因此可以給關(guān)鍵部件增加一層保護(hù)材料，以便提高離心機(jī)的工作效率，同時(shí)還可以延長設(shè)備的使用壽命。另外，加強(qiáng)離心機(jī)的日常維護(hù)和保養(yǎng)也是一項(xiàng)必不可少的工作，定期檢查主軸承、差速器等潤滑情況、工作溫度和震動(dòng)情況等，確保離心機(jī)安全平穩(wěn)運(yùn)行。而且當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，還要做好防凍工作。
