張 偉,朱春燕

(中國(guó)石化有限公司催化劑齊魯分公司，山東 淄博 255330)

在催化裂化催化劑制作過(guò)程中,改性分子篩是最重要的半成品之一。而NaY分子篩的水洗是制作改性分子篩的第一步。NaY分子篩水洗效果，直接決定著改性分子篩的質(zhì)量。

自1996年以來(lái)，我裝置在分子篩洗滌過(guò)濾過(guò)程中使用間歇式固定盤(pán)式真空帶式過(guò)濾機(jī)(BHS帶機(jī))。隨著日益增加的催化劑產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量，BHS帶機(jī)的生產(chǎn)能力已經(jīng)不能滿足我公司日益發(fā)展的需要。橡膠帶式濾機(jī)是一種新型、高效、連續(xù)操作的固液分離設(shè)備。生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)濾、洗滌、卸渣、濾布清洗隨膠帶的運(yùn)行可依次完成，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的連續(xù)運(yùn)行，從而過(guò)濾效率得到提高，能耗下降。為提高分子篩裝置的生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性，我公司已經(jīng)在分子篩一次交換過(guò)濾洗滌過(guò)程中使用橡膠帶式濾機(jī)。并取得了較好的效果[1]。為進(jìn)一步提高裝置的生產(chǎn)能力和分子篩的質(zhì)量，擬將橡膠帶式濾機(jī)用于NaY分子篩的過(guò)濾水洗過(guò)程。

1 操作參數(shù)的選擇

在改性分子篩的生產(chǎn)中，NaY物料的過(guò)濾不存在離子的交換反應(yīng)，其過(guò)程為一般的水洗過(guò)程。NaY濾餅的厚度，帶機(jī)的真空度以及帶機(jī)水洗水量決定了NaY物料的水洗效果。選擇合適的濾餅厚度，帶機(jī)的真空度以及帶機(jī)水洗水量對(duì)于分子篩質(zhì)量的控制以及生產(chǎn)中的能耗具有重要的意義。

1.1 帶機(jī)真空度

對(duì)于不可壓縮濾餅，濾液通過(guò)這兩個(gè)多孔層的速率為[2]：

式中 ： V——濾液量，m3；

θ——過(guò)濾時(shí)間，s；

A——過(guò)濾面積，m2；

△P——濾餅和濾布的總壓強(qiáng)降Pa；

L——濾餅厚度，m；

Le——濾布的當(dāng)量濾餅厚度，m；

μ——濾液粘度，Pa·S；

r——濾餅的比阻，1/m2。

表1和圖1分別為不同真空度下濾餅中氧化鈉含量的變化及交換段真空度對(duì)濾餅形態(tài)的影響。由表1和圖1中數(shù)據(jù)可以看出，帶機(jī)真空度為bMPa時(shí)，水洗水在卸料前不能被吸干，將導(dǎo)致漿液的比重下降，影響裝置的生產(chǎn)能力。隨著真空度的提高，濾餅?zāi)鼙３州^平整的狀態(tài)，水洗水在卸料前能完全被吸干，氧化鈉含量降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高。繼續(xù)提高真空度至a+0.01MPa后，濾餅中氧化鈉含量明顯降低，合格率基本達(dá)到100%。但是當(dāng)繼續(xù)提高真空度≥a+0.015MPa時(shí)后，濾餅中氧化鈉含量卻升高，合格率降低至99.9%以下，濾餅中有大量裂紋產(chǎn)生，水洗水通過(guò)濾餅裂紋流失，導(dǎo)致水洗效果變差。因此，控制交換段真空度易選取為a+0.01MPa。

表1 帶機(jī)真空度對(duì)濾餅形態(tài)的影響

1.2 帯機(jī)水洗水量

NaY過(guò)濾水洗的目的是為了洗去吸附在分子篩表面的氧化鈉和SiO2。根據(jù)生產(chǎn)需要，水洗后NaY濾餅中氧化鈉含量低于b%即可滿足后續(xù)工序的需要。因此，在保證NaY濾餅中氧化鈉低于b%的條件下，盡量降低帯機(jī)水洗水用量，以降低水耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

在保持其它操作條件不變，改變水洗水流量，得到濾餅中氧化鈉含量的變化如圖2所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)降低NaY帶機(jī)水洗水流量為c時(shí)，濾餅中氧化鈉含量較高，合格率較低，帶機(jī)的水洗效果較差。當(dāng)新鮮水的流量提高為c+0.5m3/h時(shí)，帶機(jī)的水洗效果變好，濾餅中氧化鈉的合格率提升，但仍低于100%。繼續(xù)提高水洗水流量至c+1m3/h后，濾餅中氧化鈉的合格率開(kāi)始出現(xiàn)100%的狀況，當(dāng)水洗水流量為c+1.5m3/h時(shí)，濾餅中氧化鈉合格率達(dá)到100%,完全滿足生產(chǎn)的需要。而舊BHS帶機(jī)的水洗水流量一般為c+2.5m3/h。由此可見(jiàn)，使用橡膠帶式濾機(jī)后，在保證氧化鈉的合格率在100%的狀況下，NaY帶機(jī)的水洗水流量可顯著降低。

1.3 NaY濾餅厚度

由于橡膠帶式濾機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置為由電機(jī)帶動(dòng)的橡膠驅(qū)動(dòng)輥，其運(yùn)行頻率可以進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)輥運(yùn)行速度即可調(diào)整過(guò)濾時(shí)間，即控制濾餅的厚度。原BHS帶式濾機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的局限性，濾餅厚度最大可控制在dmm。橡膠帶式濾機(jī)濾餅厚度可不受驅(qū)動(dòng)裝置的限制，適當(dāng)增大濾餅的厚度可延長(zhǎng)洗滌用水在濾餅內(nèi)的停留時(shí)間，有利于水洗水對(duì)NaY濾餅中氧化鈉的洗滌，使得產(chǎn)品質(zhì)量的提高。根據(jù)本裝置的對(duì)于產(chǎn)量的要求，將濾餅厚度在原來(lái)濾餅厚度的基礎(chǔ)上進(jìn)行了增大，在保證水洗水量和帶機(jī)真空度不變的情況下，得到濾餅厚度與氧化鈉合格率的關(guān)系如圖3所示。

圖3 濾餅厚度對(duì)NaY濾餅中氧化鈉合格率的影響

由圖3中數(shù)據(jù)可明顯看出，當(dāng)濾餅厚度由dcm提高至d+1cm后，濾餅中氧化鈉的合格率均為100%，說(shuō)明此時(shí)濾餅的水洗效果仍然較好。當(dāng)繼續(xù)增大濾餅厚度值d+1.5cm后，濾餅中氧化鈉的合格率開(kāi)始下降，當(dāng)增大至d+2cm后，濾餅中氧化鈉的合格率再次下降。根據(jù)本裝置的生產(chǎn)能力，將濾餅厚度控制在d+1cm。因此，在保證氧化鈉的合格率為100%的狀況下，使用橡膠帶式濾機(jī)后，裝置的生產(chǎn)能力明顯提高。

2 結(jié)論

(1) 經(jīng)優(yōu)化后，橡膠帶機(jī)濾機(jī)用于NaY分子篩的過(guò)濾水洗獲得了較大的成功，橡膠帶式濾機(jī)可顯著提高裝置的生產(chǎn)能力，降低裝置的水耗。

(2) 根據(jù)本裝置的生產(chǎn)要求，在保證氧化鈉合格率為100%的情況下，交換段真空度為a+0.01MPa，水洗水流量為c+1.5m3/h，帶機(jī)濾餅厚度為d+1cm，為生產(chǎn)的最優(yōu)條件。