CN106669279B - 实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工生产设备技术领域，涉及一种实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，包括密封连接的上筒体与下筒体，管板与下筒体内壁固定连接，管板上表面固定连接滤芯，滤芯与管板之间设置第一聚四氟乙烯垫片，滤芯上部设置压板，管板上固定若干根竖直向上延伸的螺杆，螺杆上端从压板上相对应的通孔中穿出，并在螺杆上端套设弹簧，所述弹簧下端压紧于压板上表面，弹簧上端顶紧于螺杆上的螺母底面。该过滤设备工作时，运行稳定，大大提高了滤芯的使用效率。
Description
技术领域
本发明属于化工生产设备技术领域，涉及一种实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备。
背景技术
过滤器的过滤过程是根据两种及以上的混合液体中各组分分子直径大小不同从而达到过滤的目的。它是过滤液体混合物常用的单元操作，在化工、生物发酵和制药上的应用相当广泛，它不仅可以提取和增浓产物，还可以滤掉部分其它类似物质，使产物获得初步纯化，如生产啤酒对酵母、副产物的过滤，污水中酚类物质的过滤。同时，尽可能回收高价值的物质，有效降低生产运行成本，如生产PTMEG(聚四亚甲基醚二醇)中杂多酸催化剂的过滤等等。
现有PTMEG生产催化剂分离设备存在如下缺陷：物料从设备上筒体进入，从滤芯外进里出，最后清液从下筒体采出，重液从上筒体采出，运行过程中，催化剂会沉积在管板上并逐渐固化，固化的催化剂紧紧包裹住滤芯而导致滤芯部分失效；滤芯与管板连接处一般采取O型圈进行简单密封，一定压力下催化剂从密封处泄漏而进入清液，导致催化剂过滤失败；过滤器进料后，高温物料使滤芯受热弯曲从而滤膜被破坏，催化剂穿过滤芯而进入清液；清液中的催化剂进入PTMG(聚丁二醇)产品促使PTMG发生热分解；滤芯在过滤过程中，逐渐堵塞，压差升高，必须进行更换，滤芯更换周期频繁。
现有设备需要经常性的现场阀门调整，且经常打开进行内部清洗，清除底部固化催化剂，不仅大量浪费催化剂，费时费工，而且污染环境并存在一定的安全风险；
现有过滤器工厂一般选择一用三备，才可勉强维持装置连续生产，一定性投资较大。
现有过滤器过滤后的清液内催化剂含量及其不稳定，平均含量70ppm左右。现有过滤器不仅大量浪费昂贵的催化剂，而且加大了后续工段对催化剂处理的难度，稍不注意，催化剂可能进入PTMEG中而出现产品发生热分解，长期以来一直制约着PTMEG生产装置的稳定和产品的质量的提升。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，该过滤设备工作时，运行稳定，大大提高了滤芯的使用效率。
按照本发明的技术方案：一种实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：包括密封连接的上筒体与下筒体，管板与下筒体内壁固定连接，管板上表面固定连接滤芯，滤芯与管板之间设置第一聚四氟乙烯垫片，滤芯上部设置压板，管板上固定若干根竖直向上延伸的螺杆，螺杆上端从压板上相对应的通孔中穿出，并在螺杆上端套设弹簧，所述弹簧下端压紧于压板上表面，弹簧上端顶紧于螺杆上的螺母底面，下筒体中对应于管板的下方设置环状的分布器，分布器的出料孔斜向下，朝向下筒体内壁，分布器的进料口连接进料管道，所述进料管道上沿物料流动方向依次设置有第一质量流量计、静态混合器、进料阀门及进料止回阀，分布器下方设置收集器，收集器的出料口置于下筒体出口的上方位置，下筒体的出口紧固连接第二法兰；所述上筒体顶部设有反洗进料阀门、压力表及清液排出口，清液排出口的管道上设有出料阀门、取样阀门；下筒体侧壁对应于管板的下方位置设有排空阀门，下筒体底部连接有与收集器相配合的分层器。
作为本发明的进一步改进，滤芯的外螺纹接头与管板上的内螺纹孔配合连接，第一聚四氟乙烯垫片设置于管板的内螺纹孔中。
作为本发明的进一步改进，所述上筒体与下筒体通过第一法兰紧固连接。
作为本发明的进一步改进，所述上筒体与下筒体之间设置第二聚四氟乙烯垫片。
作为本发明的进一步改进，所述分布器的直径大于收集器。
作为本发明的进一步改进，所述滤芯内外均设有钢衬。
作为本发明的进一步改进，所述分层器包括视镜、反洗出料阀门、第二质量流量计、控制阀及界面计，视镜设置于分层器表面，用于观测分层器内部情况，分层器下端出料口连接的管道上沿出料方向依次设置分支管道、第二流量计、控制阀，所述分支管道上设置反洗出料阀门，界面计的校准探头连通下筒体内腔，界面计的测量探头连通分层器内腔。
作为本发明的进一步改进，所述上筒体的顶面呈上凸的圆弧状，下筒体的底面呈下凸的圆弧状。
本发明的技术效果在于：本发明产品进入过滤器的物料在静态混合器内被充分混合，并经下筒体内分布器全方位分散，可有效减少对滤芯的冲击及最小限度的减少对催化剂沉降的影响。物料从滤芯内部进入、外部流出，催化剂在滤芯内部通道逐渐浓缩，达到一定浓度将依靠重力自然下落。催化剂收集器不仅可以收集催化剂并引流其至催化剂分层器内，同时，收集器可预防下筒体液体的扰动对其影响，以保证催化剂有效的沉降和收集。滤芯内、外壁均采用钢网包裹进行保护，可应对高温物料对其受热变形并可承受一定的物料压降，一定重量的压板和上部弹簧可自动调节温度的变化对滤芯的影响，确保滤芯环境的变化的稳定运行。不仅如此，在催化剂分层器上安装界面计及控制阀，不仅稳定控制催化剂的界面，而且有效减少其它物料的随同排放，从而大大提高了膜过滤的运行效率；催化剂下料控制阀与进料流量计设有安全联锁，生产运行中当进料突然中止时，催化剂控制阀立即关闭，防止过滤器内物流不被放空而影响下次的投用。当过滤器压力达到80KPa时，现场使用清液物料简单反洗即可恢复正常工作压差。
综上，本发明可以有效保证滤芯的使用寿命，独特的滤芯及安装设计可避免固化的催化剂堵塞滤芯，同时具有滤芯反洗功能，大大提高了滤芯的使用效率。收集的催化剂经沉降分层后可自动排放，无需人为现场反复调整。最终清液催化剂比现有过滤设备降低4-7倍。对于所述催化剂过滤器设备的发明，彻底改变了以往的过滤设备设计，简单合理，操作方便，安全连续，效果突出
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1中，包括第一质量流量计1、静态混合器2、进料阀门3、进料止回阀4、管板5、第二聚四氟乙烯垫片6、上筒体7、弹簧8、反洗进料阀门9、压力表10、出料阀门11、取样阀门12、压板13、滤芯14、外螺纹接头15、第一聚四氟乙烯垫片16、第一法兰17、排空阀门18、分布器19、下筒体20、界面计21、第二法兰22、控制阀23、收集器24、分层器25、视镜26、反洗出料阀门27、第二质量流量计28等。
如图1所示，本发明是一种实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，包括密封连接的上筒体7与下筒体20，管板5与下筒体20内壁固定连接，管板5上表面固定连接滤芯14，滤芯14与管板5之间设置第一聚四氟乙烯垫片16，滤芯14上部设置压板13，管板5上固定若干根竖直向上延伸的螺杆，螺杆上端从压板13上相对应的通孔中穿出，并在螺杆上端套设弹簧8，所述弹簧8下端压紧于压板13上表面，弹簧8上端顶紧于螺杆上的螺母底面，下筒体20中对应于管板5的下方设置环状的分布器19，分布器19的出料孔斜向下，朝向下筒体20内壁，分布器19的进料口连接进料管道，所述进料管道上沿物料流动方向依次设置有第一质量流量计1、静态混合器2、进料阀门3及进料止回阀4，分布器19下方设置收集器24，收集器24的出料口置于下筒体20出口的上方位置，下筒体20的出口紧固连接第二法兰22；所述上筒体7顶部设有反洗进料阀门9、压力表10及清液排出口，清液排出口的管道上设有出料阀门11、取样阀门12；下筒体20侧壁对应于管板5的下方位置设有排空阀门18，下筒体20底部连接有与收集器24相配合的分层器25。
滤芯14的外螺纹接头15与管板5上的内螺纹孔配合连接，第一聚四氟乙烯垫片16设置于管板5的内螺纹孔中。
上筒体7与下筒体20通过第一法兰17紧固连接。
上筒体7与下筒体20之间设置第二聚四氟乙烯垫片6。
分布器19的直径大于收集器24。
滤芯14内外均设有钢衬。
分层器25包括视镜26、反洗出料阀门27、第二质量流量计28、控制阀23及界面计21，视镜26设置于分层器25表面，用于观测分层器25内部情况，分层器25下端出料口连接的管道上沿出料方向依次设置分支管道、第二流量计28、控制阀23，所述分支管道上设置反洗出料阀门27，界面计21的校准探头连通下筒体20内腔，界面计21的测量探头连通分层器25内腔。
上筒体7的顶面呈上凸的圆弧状，下筒体20的底面呈下凸的圆弧状。
下面以使用本发明过滤四氢呋喃聚合物反应物中杂多酸为例来更进一步阐述本发明的应用。
四氢呋喃开环聚合是生产聚四氢呋喃的基本聚合反应，聚合反应选择杂多酸作为催化剂。在连续的聚合反应中，聚合产物大约有1.2％左右的催化剂残留，72％的未反应的四氢呋喃和27.8％的聚四氢呋喃，催化剂就需要通过过滤等途径进行除去回收。杂多酸密度高，粘度大，在萃取剂正戊烷下，物料中杂多酸达到一定浓度饱和逐渐沉降而出现分层。混合物料中杂多酸含量2000ppm左右。
初步混合好的聚合反应产品经第一质量流量计1进入催化剂过滤器，此时打开上筒体7顶部反洗进料阀门9进行排气直至灌满过滤器。
物料经第一质量流量1计量后进入静态混合器2，物料在下筒体20内由内置分布器19将其30度向下打向筒体内壁，物料均匀分散后缓慢进入滤芯14内部通道，此时催化剂被滤芯14拦截，其它物料穿过滤芯14，经滤芯14过滤后清液从上筒体7向后续工段连续采出。
随着含催化剂的物料源源不断的进入，催化剂在滤芯14过滤下，下筒体20内的催化剂浓度越来越大，催化剂逐渐饱和并在重力作用下缓慢沉降，分布器19下方的收集器24将沉降的催化剂绝大部分进行收集，并引流至底部的催化剂分层器25入口，催化剂在分层器25内实现分层，从视镜26处可明显观察催化剂分层效果。未能收集的少量催化剂沿着下筒体20内壁缓慢流入分层器25。当催化剂界面达到视镜中间位置时，催化剂控制阀23与界面计21设为自动，催化剂开始自动排放。
清液在连续采出过程中，打开取样阀门12进行取样，分析催化剂的含量。
滤芯压差到达80KPa时，现场进行反洗操作。
过滤器部分调试记录情况
和现有过滤器效果对比表(以2000kg/h清液量为例)
以同样的清液采出量，现有催化剂过滤器出口物料杂多酸催化剂含量在70ppm左右，在采用发明性催化剂膜过滤器后，出口杂多酸含量大约在12ppm，是现有工艺的1/6。
本发明提出的PTMEG生产中催化剂的分离过滤设备方案简单，能够自动化连续排放催化剂，独特的滤芯安装及催化剂收集装置设计，滤芯压差达到一定值后，仅仅现场简单反洗即可，清液催化剂含量大幅度降低，有限减少了催化剂的浪费。本发明过滤器全程操作简单，运行安全,稳定,可靠，大大降低了生产运行成本，具有较好的市场前景，特别适合在PTMEG生产，生物发酵，制药工程上的使用。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (8)
1.一种实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：包括密封连接的上筒体（7）与下筒体（20），管板（5）与下筒体（20）内壁固定连接，管板（5）上表面固定连接滤芯（14），滤芯（14）与管板（5）之间设置第一聚四氟乙烯垫片（16），滤芯（14）上部设置压板（13），管板（5）上固定若干根竖直向上延伸的螺杆，螺杆上端从压板（13）上相对应的通孔中穿出，并在螺杆上端套设弹簧（8），所述弹簧（8）下端压紧于压板（13）上表面，弹簧（8）上端顶紧于螺杆上的螺母底面，下筒体（20）中对应于管板（5）的下方设置环状的分布器（19），分布器（19）的出料孔斜向下，朝向下筒体（20）内壁，分布器（19）的进料口连接进料管道，所述进料管道上沿物料流动方向依次设置有第一质量流量计（1）、静态混合器（2）、进料阀门（3）及进料止回阀（4），分布器（19）下方设置收集器（24），收集器（24）的出料口置于下筒体（20）出口的上方位置，下筒体（20）的出口紧固连接第二法兰（22）；所述上筒体（7）顶部设有反洗进料阀门（9）、压力表（10）及清液排出口，清液排出口的管道上设有出料阀门（11）、取样阀门（12）；下筒体（20）侧壁对应于管板（5）的下方位置设有排空阀门（18），下筒体（20）底部连接有与收集器（24）相配合的分层器（25）。
2.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：滤芯（14）的外螺纹接头（15）与管板（5）上的内螺纹孔配合连接，第一聚四氟乙烯垫片（16）设置于管板（5）的内螺纹孔中。
3.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：所述上筒体（7）与下筒体（20）通过第一法兰（17）紧固连接。
4.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：所述上筒体（7）与下筒体（20）之间设置第二聚四氟乙烯垫片（6）。
5.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：所述分布器（19）的直径大于收集器（24）。
6.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：所述滤芯（14）内外均设有钢衬。
7.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：所述分层器（25）包括视镜（26）、反洗出料阀门（27）、第二质量流量计（28）、控制阀（23）及界面计（21），视镜（26）设置于分层器（25）表面，用于观测分层器（25）内部情况，分层器（25）下端出料口连接的管道上沿出料方向依次设置分支管道、第二质量流量计（28）、控制阀（23），所述分支管道上设置反洗出料阀门（27），界面计（21）的校准探头连通下筒体（20）内腔，界面计（21）的测量探头连通分层器（25）内腔。
8.如权利要求1所述的实现聚四亚甲基谜二醇生产中催化剂分离的过滤设备，其特征在于：所述上筒体（7）的顶面呈上凸的圆弧状，下筒体（20）的底面呈下凸的圆弧状。
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