聚酯工業(yè)臥螺離心機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。離心機的分離效果及運行情況不但會影響本裝置的產(chǎn)品品質(zhì)，也會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中按一定比例混合并攪拌均勻后送入研磨機進行研磨，研磨后的懸浮液經(jīng)三通閥送往稀釋罐，再向稀釋罐中加入定量的新鮮乙二醇使料液達到規(guī)定的含量后，由供料泵將TiO2懸浮液送往離心機進行離心分離，分離后的合格料液通過四通閥送往中間槽，在氮氣壓力的作用下經(jīng)過濾器過濾后送入供料槽中，由消光劑供料泵連續(xù)定量地合格的TiO2懸浮液送往第二酯化反應(yīng)釜。
2 離心機的工作原理
LW350系列臥式螺旋卸料沉降離心機由主電機、副電機、機罩、差速器、螺旋推料器、轉(zhuǎn)鼓及一套電器控制柜等組成，其中主副電機分別采用變頻控制。其工作原理是：TiO2懸浮液經(jīng)進料口進入轉(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圓柱液環(huán)層，密度較大的固態(tài)顆粒會沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓作相對運動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)鼓之間的相對運動，也就是差轉(zhuǎn)速，是通過差速器來實現(xiàn)的。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓相連，輸出軸與螺旋體相連，輸入軸與副電機連接。主電機帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時也帶動差速器的外殼旋轉(zhuǎn)，副電機通過聯(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)不僅決定了離心機的處理能力，也影響著離心機的分離效果；離心機的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)鼓與螺旋的差轉(zhuǎn)速，液層厚度，進料量，以及原料性質(zhì)和設(shè)備運行狀態(tài)等因素對離心機分離效果的影響也是至關(guān)重要的。
3.1 不可變的設(shè)計參數(shù)
（1）轉(zhuǎn)鼓直徑。轉(zhuǎn)鼓直徑增大可以增加離心機的處理量，但在增加直徑的同時，轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速會由于材料堅固性降低而降低，從而離心力減小。
（2）轉(zhuǎn)鼓圓錐角度。在離心力的作用下，固體顆粒到達轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁并被螺旋推料器向前輸送的同時也具有向后流動的趨勢，而向后流動的速度就與轉(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間，也確定了離心機的體積流量，雖對固體流量無很大影響，但影響排渣干度。
（4）機器制造材料。制造材料的堅固性決定了離心機的轉(zhuǎn)速，它直接影響離心機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)速影響離心機的分離效果和單位時間內(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)達到臨界后轉(zhuǎn)鼓再增大分離效果也無多大提高，而動力消耗幾乎成比例增加，使運行費用大幅度提高，而且也會使設(shè)備震動增加。所以，要根據(jù)實際情況來調(diào)整轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速。主副電機采用變頻器控制，改變變頻器的輸出頻率就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的調(diào)整。
3.2.2 差轉(zhuǎn)速
差轉(zhuǎn)速決定了螺旋推料器的排料速度，它的大小影響離心機的分離效果和處理能力。在進料量恒定的情況下，差轉(zhuǎn)速增大，清液在被排出離心機之前經(jīng)過的路徑將增加，但由于螺旋排料的速度會加快，而減少了固相部分在離心機內(nèi)的停留時間，所以在獲得更好分離效果的同時降低了渣料的干度。如果差轉(zhuǎn)速過大，還會增加液環(huán)層的擾動程度，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)速可以改善離心機的分離效果，它有一個臨界值。
3.2.3 液層厚度
離心機液層厚度的調(diào)整十分重要，它直接影響分離效果和離心機的震動程度，同時也決定了清液在離心機內(nèi)的停留時間。當(dāng)進料量一定時，液層厚度越大，料液在離心機內(nèi)的停留時間就越長，達到的分離效果就越好，但液層過厚會造成部分清液從排渣口溢出，從而渣料干度會降低?？梢酝ㄟ^更換液層調(diào)節(jié)板來調(diào)整離心機的液層厚度，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，否則將會導(dǎo)致離心機受力不均勻，產(chǎn)生劇烈震動?？梢姾侠淼囊簩雍穸纫彩蔷S持離心機較佳工作狀態(tài)的重要因素。
3.2.4 進料量
當(dāng)進料量過大或料液中TiO2的比例較大時，可能超過離心機排渣口的外甩能力，導(dǎo)致部分固相顆粒從液相口排出，而影響了離心機的分離效果。尤其是生產(chǎn)負荷的不斷提高，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)整進料時間，以保證合適的進料量。如果條件允許，還可以在離心機入口處增加一段透明管，以便觀察物料的流通情況。另外，如果進料量突然改變，離心機入口壓力則會相應(yīng)變化，也就相當(dāng)于改變了差轉(zhuǎn)速，從而也會影響離心機的分離效果，所以還要盡量保持進料過程的平穩(wěn)。
3.3 工藝條件的影響
3.3.1 轉(zhuǎn)鼓的沖洗
離心機每次運行結(jié)束后都應(yīng)用新鮮EG進行沖洗。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，而影響離心機的分離效果；甚至還會造成下次開機時轉(zhuǎn)鼓受力不平衡而引起強烈震動，導(dǎo)致設(shè)備損壞，影響離心機的正常運行。增加沖洗EG量和沖洗次數(shù)，盡量排凈機內(nèi)的殘留固相顆粒，不僅能提高離心機的分離效果，也有效地避免了設(shè)備震動和轉(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原料進行試驗，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力將它去除也非常困難。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，同時使固體顆粒相互吸引，形成大的絮體。
3.4 設(shè)備運行狀態(tài)
離心機的安全平穩(wěn)運行是實現(xiàn)良好分離效果的前提條件。為了使離心機運行在較佳狀態(tài)并保證較好的分離效果，要設(shè)置聯(lián)鎖和報警功能來保護設(shè)備，還要將主副電機采用獨立的變頻器控制并設(shè)置單獨啟動按鈕，這樣可以在堵料等特殊情況下，單獨啟動螺旋。
磨損既影響離心機的分離效果也影響離心機的安全平穩(wěn)運行。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材料，以便提高離心機的工作效率，同時還可以延長設(shè)備的使用壽命。另外，加強離心機的日常維護和保養(yǎng)也是一項必不可少的工作，定期檢查主軸承、差速器等潤滑情況、工作溫度和震動情況等，確保離心機安全平穩(wěn)運行。而且當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時，還要做好防凍工作。
