實現聚四亞甲基謎二醇生產中催化劑分離的過濾設備的製作方法

2023-05-14 12:48:51 2

本發明屬於化工生產設備技術領域，涉及一種實現聚四亞甲基謎二醇生產中催化劑分離的過濾設備。

背景技術：

過濾器的過濾過程是根據兩種及以上的混合液體中各組分分子直徑大小不同從而達到過濾的目的。它是過濾液體混合物常用的單元操作，在化工、生物發酵和製藥上的應用相當廣泛，它不僅可以提取和增濃產物，還可以濾掉部分其它類似物質，使產物獲得初步純化，如生產啤酒對酵母、副產物的過濾，汙水中酚類物質的過濾。同時，儘可能回收高價值的物質，有效降低生產運行成本，如生產PTMEG(聚四亞甲基醚二醇)中雜多酸催化劑的過濾等等。

現有PTMEG生產催化劑分離設備存在如下缺陷：物料從設備上筒體進入，從濾芯外進裡出，最後清液從下筒體採出，重液從上筒體採出，運行過程中，催化劑會沉積在管板上並逐漸固化，固化的催化劑緊緊包裹住濾芯而導致履行部分失效；濾芯與管板連接處一般採取O型圈進行簡單密封，一定壓力下催化劑從密封處洩漏而進入清液，導致催化劑過濾失敗；過濾器進料後，高溫物料使濾芯受熱彎曲從而濾膜被破壞，催化劑穿過濾芯而進入清液；清液中的催化劑進入PTMG(聚丁二醇)產品促使PTMG發生熱分解；濾芯在過濾過程中，逐漸堵塞，壓差升高，必須進行更換，濾芯更換周期頻繁。

現有設備需要經常性的現場閥門調整，且經常打開進行內部清洗，清除底部固化催化劑，不僅大量浪費催化劑，費時費工，而且汙染環境並存在一定的安全風險；

現有過濾器工廠一般選擇一用三備，才可勉強維持裝置連續生產，一定性投資較大。

現有過濾器過濾後的清液內催化劑含量及其不穩定，平均含量70ppm左右。現有過濾器不僅大量浪費昂貴的催化劑，而且加大了後續工段對催化劑處理的難度，稍不注意，催化劑可能進入PTMEG中而出現產品發生熱分解，長期以來一直制約著PTMEG生產裝置的穩定和產品的質量的提升。

技術實現要素：

本發明針對上述問題，提供一種實現聚四亞甲基謎二醇生產中催化劑分離的過濾設備，該過濾設備工作時，運行穩定，大大提高了濾芯的使用效率。

按照本發明的技術方案：一種實現聚四亞甲基謎二醇生產中催化劑分離的過濾設備，其特徵在於：包括密封連接的上筒體與下筒體，管板與下筒體內壁固定連接，管板上表面固定連接濾芯，濾芯與管板之間設置第一聚四氟乙烯墊片，濾芯上部設置壓板，管板上固定若干根豎直向上延伸的螺杆，螺杆上端從壓板上相對應的通孔中穿出，並在螺杆上端套設彈簧，所述彈簧下端壓緊於壓板上表面，彈簧上端頂緊於螺杆上的螺母底面，下筒體中對應於管板的下方設置環狀的分布器，分布器的出料孔斜向下，朝向下筒體內壁，分布器的進料口連接進料管道，所述進料管道上沿物料流動方向依次設置有第一質量流量計、靜態混合器、進料閥門及進料止回閥，分布器下方設置收集器，收集器的出料口置於下筒體出口的上方位置，下筒體的出口緊固連接第二法蘭；所述上筒體頂部設有反洗進料閥門、壓力表及清液排出口，清液排出口的管道上設有出料閥門、取樣閥門；下筒體側壁對應於管板的下方位置設有排空閥門，下筒體底部連接有與收集器相配合的分層器。

作為本發明的進一步改進，濾芯的外螺紋接頭與管板上的內螺紋孔配合連接，第一聚四氟乙烯墊片設置於管板的內螺紋孔中。

作為本發明的進一步改進，所述上筒體與下筒體通過第一法蘭緊固連接。

作為本發明的進一步改進，所述上筒體與下筒體之間設置第二聚四氟乙烯墊片。

作為本發明的進一步改進，所述分布器的直徑大於收集器。

作為本發明的進一步改進，所述濾芯內外均設有鋼襯。

作為本發明的進一步改進，所述分層器包括視鏡、反洗出料閥門、第二質量流量計、控制閥及界面計，視鏡設置於分層器表面，用於觀測分層器內部情況，分層器下端出料口連接的管道上沿出料方向依次設置分支管道、第二流量計、控制閥，所述分支管道上設置反洗出料閥門，界面計的校準探頭連通下筒體內腔，界面計的測量探頭連通分層器內腔。

作為本發明的進一步改進，所述上筒體的頂面呈上凸的圓弧狀，下筒體的底面呈下凸的圓弧狀。

本發明的技術效果在於：本發明產品進入過濾器的物料在靜態混合器內被充分混合，並經下筒體內分布器全方位分散，可有效減少對濾芯的衝擊及最小限度的減少對催化劑沉降的影響。物料從濾芯內部進入、外部流出，催化劑在濾芯內部通道逐漸濃縮，達到一定濃度將依靠重力自然下落。催化劑收集器不僅可以收集催化劑並引流其至催化劑分層器內，同時，收集器可預防下筒體液體的擾動對其影響，以保證催化劑有效的沉降和收集。濾芯內、外壁均採用鋼網包裹進行保護，可應對高溫物料對其受熱變形並可承受一定的物料壓降，一定重量的壓板和上部彈簧可自動調節溫度的變化對濾芯的影響，確保濾芯環境的變化的穩定運行。不僅如此，在催化劑分層器上安裝界面計及控制閥，不僅穩定控制催化劑的界面，而且有效減少其它物料的隨同排放，從而大大提高了膜過濾的運行效率；催化劑下料控制閥與進料流量計設有安全聯鎖，生產運行中當進料突然中止時，催化劑控制閥立即關閉，防止過濾器內物流不被防空而影響下次的投用。當過濾器壓力達到80KPa時，現場使用清液物料簡單反洗即可恢復正常工作壓差。

綜上，本發明可以有效保證濾芯的使用壽命，獨特的濾芯及安裝設計可避免固化的催化劑堵塞濾芯，同時具有濾芯反洗功能，大大提高了濾芯的使用效率。收集的催化劑經沉降分層後可自動排放，無需人為現場反覆調整。最終清液催化劑比現有過濾設備降低4-7倍。對於所述催化劑過濾器設備的發明，徹底改變了以往的過濾設備設計，簡單合理，操作方便，安全連續，效果突出

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。

圖1中，包括第一質量流量計1、靜態混合器2、進料閥門3、進料止回閥4、管板5、第二聚四氟乙烯墊片6、上筒體7、彈簧8、反洗進料閥門9、壓力表10、出料閥門11、取樣閥門12、壓板13、濾芯14、外螺紋接頭15、第一聚四氟乙烯墊片16、第一法蘭17、排空閥門18、分布器19、下筒體20、界面計21、第二法蘭22、控制閥23、收集器24、分層器25、視鏡26、反洗出料閥門27、第二質量流量計28等。

如圖1所示，本發明是一種實現聚四亞甲基謎二醇生產中催化劑分離的過濾設備，包括密封連接的上筒體7與下筒體20，管板5與下筒體20內壁固定連接，管板5上表面固定連接濾芯14，濾芯14與管板5之間設置第一聚四氟乙烯墊片16，濾芯14上部設置壓板13，管板5上固定若干根豎直向上延伸的螺杆，螺杆上端從壓板13上相對應的通孔中穿出，並在螺杆上端套設彈簧8，所述彈簧8下端壓緊於壓板13上表面，彈簧8上端頂緊於螺杆上的螺母底面，下筒體20中對應於管板5的下方設置環狀的分布器19，分布器19的出料孔斜向下，朝向下筒體20內壁，分布器19的進料口連接進料管道，所述進料管道上沿物料流動方向依次設置有第一質量流量計1、靜態混合器2、進料閥門3及進料止回閥4，分布器19下方設置收集器24，收集器24的出料口置於下筒體20出口的上方位置，下筒體20的出口緊固連接第二法蘭22；所述上筒體7頂部設有反洗進料閥門9、壓力表10及清液排出口，清液排出口的管道上設有出料閥門11、取樣閥門12；下筒體20側壁對應於管板5的下方位置設有排空閥門18，下筒體20底部連接有與收集器24相配合的分層器25。

濾芯14的外螺紋接頭15與管板5上的內螺紋孔配合連接，第一聚四氟乙烯墊片16設置於管板5的內螺紋孔中。

上筒體7與下筒體20通過第一法蘭17緊固連接。

上筒體7與下筒體20之間設置第二聚四氟乙烯墊片6。

分布器19的直徑大於收集器24。

濾芯14內外均設有鋼襯。

分層器25包括視鏡26、反洗出料閥門27、第二質量流量計28、控制閥23及界面計21，視鏡26設置於分層器25表面，用於觀測分層器25內部情況，分層器25下端出料口連接的管道上沿出料方向依次設置分支管道、第二流量計28、控制閥23，所述分支管道上設置反洗出料閥門27，界面計21的校準探頭連通下筒體20內腔，界面計21的測量探頭連通分層器25內腔。

上筒體7的頂面呈上凸的圓弧狀，下筒體20的底面呈下凸的圓弧狀。

下面以使用本發明過濾四氫呋喃聚合物反應物中雜多酸為例來更進一步闡述本發明的應用。

四氫呋喃開環聚合是生產聚四氫呋喃的基本聚合反應，聚合反應選擇雜多酸作為催化劑。在連續的聚合反應中，聚合產物大約有1.2％左右的催化劑殘留，72％的未反應的四氫呋喃和27.8％的聚四氫呋喃，催化劑就需要通過過濾等途徑進行除去回收。雜多酸密度高，粘度大，在萃取劑正戊烷下，物料中雜多酸達到一定濃度飽和逐漸沉降而出現分層。混合物料中雜多酸含量2000ppm左右。

初步混合好的聚合反應產品經第一質量流量計1進入催化劑過濾器，此時打開上筒體7頂部反洗進料閥門9進行排氣直至灌滿過濾器。

物料經第一質量流量1計量後進入靜態混合器2，物料在下筒體20內由內置分布器19將其30度向下打向筒體內壁，物料均勻分散後緩慢進入濾芯14內部通道，此時催化劑被濾芯14攔截，其它物料穿過濾芯14，經濾芯14過濾後清液從上筒體7向後續工段連續採出。

隨著含催化劑的物料源源不斷的進入，催化劑在濾芯14過濾下，下筒體20內的催化劑濃度越來越大，催化劑逐漸飽和並在重力作用下緩慢沉降，分布器19下方的收集器24將沉降的催化劑絕大部分進行收集，並引流至底部的催化劑分層器25入口，催化劑在分層器25內實現分層，從視鏡26處可明顯觀察催化劑分層效果。未能收集的少量催化劑沿著下筒體20內壁緩慢流入分層器25。當催化劑界面達到視鏡中間位置時，催化劑控制閥23與界面計21設為自動，催化劑開始自動排放。

清液在連續採出過程中，打開取樣閥門12進行取樣，分析催化劑的含量。

濾芯壓差到達80KPa時，現場進行反洗操作。

過濾器部分調試記錄情況

和現有過濾器效果對比表(以2000kg/h清液量為例)

以同樣的清液採出量，現有催化劑過濾器出口物料雜多酸催化劑含量在70ppm左右，在採用發明性催化劑膜過濾器後，出口雜多酸含量大約在12ppm，是現有工藝的1/6。

本發明提出的PTMEG生產中催化劑的分離過濾設備方案簡單，能夠自動化連續排放催化劑，獨特的濾芯安裝及催化劑收集裝置設計，濾芯壓差達到一定值後，僅僅現場簡單反洗即可，清液催化劑含量大幅度降低，有限減少了催化劑的浪費。本發明過濾器全程操作簡單，運行安全,穩定,可靠，大大降低了生產運行成本，具有較好的市場前景，特別適合在PTMEG生產，生物發酵，製藥工程上的使用。

以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的範圍參見權利要求，在本發明的保護範圍之內，可以作任何形式的修改。