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张家港市谱发机械制造有限公司

化工制药机械离心机生产厂家

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聚乙烯悬浮液离心机生产能力的工艺计算与评价

人气:发表时间:2018-11-29
    结合聚乙烯装置增产改造,对聚乙烯悬浮液螺旋沉降离心机的生产能力进行了工艺计算和分析评价,确定出了离心机的最大生产能力。计算结果与生产实际相符,现有螺旋沉降离心机能够满足增产要求。
    辽阳石油化纤公司乙烯装置经过多年改造,乙烯的产量已由过去的7.28万吨/年提高到9万吨/年。由于高密度聚乙烯产品性能好、市场需求量较大,并为了解决乙烯物料平衡问题,所以拟提高聚乙烯产量,以满足市场需要,增加经济效益。
    从1995年开始,辽阳石油化纤公司化工三厂对乙烯聚合反应釜进行了改造,现已取得圆满成功。为了详细弄清聚合反应釜后序各主要设备能否满足增产要求,在化工三厂支持和合作下,我们开展了设备生产能力工艺核算及设备改造的工艺计算。
    聚乙烯悬浮液离心沉降分离是聚乙烯装置的一个重要生产单元过程,离心沉降分离所采用的设备是1974年从德国购买的螺旋沉降离心机。
    到目前为止,辽阳石油化纤公司化工三厂聚乙烯装置的聚乙烯产量已实现由原来的4.375吨/小时提高到6吨/小时。
1  离心力场中的沉降分离过程
1.1  固相粒子在液相连续介质中的沉降速度
    在离心力场中,粒子的沉降速度可用下面的公式进行计算。
    离心沉降中常出现第一、二种情况。只有当极大增加离心力场强度时才有可能出现第三种情况。
1.2离心力场中沉降分离的极限
    在一定的离心力场下,当固体粒子小到某一定尺寸而不能被离心分离时,称为离心沉降分离的极限。这个粒子的尺寸称为极限粒子直径。
    在生产实际中,用高速离心机来分离高分散性的悬浮液时,通常根据待分离的最小粒子直径来确定所需的最小分离因数,进而确定离心机的机型。
    分离因数是表示离心机性能的重要标志之一。分离因数愈大,说明物料受的离心力愈大,分离效果也就愈好。
    离心机分离因数的值一般是以转鼓的半径和转速表示的。当离心机的转鼓直径和转速确定以后,其分离因数就唯一确定。
2  沉降离心机的生产能力
    沉降离心机的生产能力是指能将所需分离的最小固相粒子沉降在鼓内,而不致随分离液带出的最大悬浮液流量。
2.1  沉降离心机的理论生产能力
    1952年,安布勒依据悬浮液的流动特性,提出了用以计算离心机生产能力的理论。由于该理论表达式简单、概念明确,所以一直被沿用至今。
    对于图1所示的柱锥形沉降转鼓,其生产能力计算分为柱形转鼓和锥形转鼓两部分。
图1聚乙烯沉降离心机转蚊的几何图形
    图1聚乙烯沉降离心机转蚊的几何图形
    其中S=FrA称为当量沉积面积,又称为离心机的生产能力指数。
    由于S=FrA,A和Fr均随r变化,所以特拉文斯基提出用二者乘积积分的平均值直接求S值。
2.2沉降离心机的实际生产能力
    按安布勒理论计算的生产能力比实际大,因此在使用安布勒理论计算沉降离心机的实际生产能力时,需加以修正。
    Q=uS
    根据文献,取修正系数℃=0.2115。
3  聚乙烯悬浮液沉降分离离心机生产能力的工艺计算
3.1离心机的结构
    转鼓由两段组成:一段为圆柱体,另一段为圆锥体,两段用螺丝联接成一体。圆柱部分直径为600mm、长度为730mm;圆锥部分锥角16°、长度为666mm。
    螺旋为整体等距螺旋叶片,装在一空心轴上,悬浮物料通过空心轴输入离心机。
    螺旋与转鼓间的间隙为0.5mm。
3.2离心机的主要参数
    转鼓转速    2300r/min
    螺旋转速    2342r/min
    差转速    42r/min
    设计压力    5MPa
    设计温度    100℃
    电动机功率    75KW
    电动机转速    1450r/min
 3.3离心机的操作条件
    在离心机中稀释剂脱除80%,操作温度为45℃,操作压力为1MPa。
3.4离心机的物料平衡
    聚乙烯生产装置原设计能力为35000吨聚乙烯粉末/年,其聚乙烯每小时生产能力为4.375吨。
    当悬浮液(m3)/原料气(t)为3.5时,聚乙烯悬浮液螺旋沉降离心机的物料平衡见表1。
表1螺旋沉降离心机11401的物料平衡
    表1螺旋沉降离心机11401的物料平衡
4  结论
    (1)根据计算结果,反映出现有螺旋沉降离心机的技术指标完全符合聚乙烯生产工艺要求。
    (2)将聚乙烯产量由原来的4.375t/h提高到6t/h,离心机能够满足增产要求,并且仍有较大的操作弹性,可以解决物料平衡。
    (3)目前,聚乙烯的产量已达6t/h,说明计算公式的选择和计算结果都是正确的。
    (4)所建立的计算方法可用于其它物系沉降离心机的工艺计算。
    符号说明
    英文字母
    d——粒子直径    L2——锥体鼓的长度
    dM——极限粒子直径  n——转鼓转速
    D——转鼓直径    P——乙烯的产量
    Fr——分离因数    Q——聚乙烯悬浮液体积流量
    Frmi——最小分离因数r1——锥体鼓的半径
    j——离心加速度    r1——圆柱鼓的半径
    L——转鼓总长度    T——绝对温度
    L1——圆柱鼓的长度    w——聚乙烯悬浮液质量流量
    希腊字母
    P1——液相密度    μ——液相动力粘度
    P2——固相密度    w——转鼓回转角速度
    Ap——固、液相密度差  f——修正系数



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