高速离心机在石油磺酸盐生产中的应用.pdf

第 4 5卷第 4期 2 0 0 8年 8月 化工设备与管道 P R O C E S S E Q U I P M E N TP I P I N G Vo 1 ． 4 5 No ． 4 Au g ． 2 0 08 高速离心机在石油磺酸盐生产 中的应用 刘靖春 白 俊 宋加峰 玉门油田炼 油化工总厂 ， 玉 门市7 3 5 2 0 0 摘要 从国内石油磺酸盐的生产现状着手， 阐明玉门炼油化工总厂作为石油磺酸盐的国内独家生产企业， 其石油 磺酸盐系列产品质量已达到国内领先水平。并从石油磺酸盐生产过程着手， 论述其渣质分离过程， 进而阐明高速 离心机 在石 油磺 酸盐生产 中的重要作 用。 关键词 离心机 ； 高速 离心技术 ； 石 油磺酸 盐； 脱渣 中图分类号 T Q 0 5 1 ． 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 3 2 8 1 2 0 0 8 0 4 -0 0 4 2 - 0 4 App l i c a t i o n o f Hi g h S pe e d Ce nt r i f u g a l M a c h i ne i n Pr o du c t i o n o f Pe t r o l e u m S ul ph o n a t e L i u J i n g c h u n Ba i J u n S o n g J i a f e n g G e n e r a l O i l R e fin i n g C h e mi c a l P l a n t ， Y u m e n O i l F i e l d ， Y u m e n 7 3 5 2 0 0 Ab s t r a c t Wi t h r e s p e c t t o t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f p e t r o l e u m s u l p h o n a t e p r o d u c t i o n，t h e p r o c e s s o f s e d i me n t s e p a r a t i o n w a s d e s c r i b e d Fu r t he r ，t he i mp o rta n t rol e o f hi g h s p e e d c e n t r i f u g a l ma c h i n e i n pe t r o l e um s ul ph o n a t e pr o du c t i o n wa s e mph a s i z e d 、 Ke y wor ds c en t r i f u g a l ma c hi n e；h i g h s p e ed c e n t rif ug a l t e c h no l o g y；pe t r o l e u m s u l p ho na t e；s e d i me n t s e p a r a t i o n 石油磺酸盐作为润滑油添加剂在我 国起步较 晚 ， 2 0世纪 5 0年代才开始小规模生产 ， 至 8 0年代 中期从美国引进 了合成磺酸盐技术 ， 使生产的品种 与国外相当， 但在质量上还存有一定的差距。 磺酸盐按原料来源分为石油磺酸盐与合成磺酸 盐。由于环保因素等多种原因， 原先生产磺 酸盐的 上海炼油厂 、 锦州石化添加剂厂、 克拉玛依金塔公司 等先后停产。独山子天立高新技术公司添,h H T f l 厂主 要生产石油磺酸 。玉门炼油化工总厂由于拥有含硫 尾气吸收工艺、 酸渣无害化处理工艺 、 喷射雾膜磺化 反应等拥有 自主知识产权的先进技术 ， 成为国内石 油磺酸盐的唯一生产厂家 ， 其石油磺酸盐系列产品 主要有 低碱值石 油磺酸钙 T 1 0 1 、 中碱值石油磺 酸钙 T 1 0 2 、 高碱值石油磺酸钙 T 1 0 3 、 石油磺酸 钡 T -／ 0 1 、 石油磺酸镁 T -／ 0 5 、 低分子量石 油磺酸 钠 、 高分子量石油磺酸钠 、 石油磺酸及水溶性乳化液 等 。 1 石油磺酸盐生产 中渣质分 离技术 在石油磺酸盐的质量指标 中， 杂质含量是检验 磺酸盐的重要指标之一 ， 并成为制约磺酸盐生产的 重要因素。如何有效地将杂质从粗石油磺酸钙中分 离出来 ， 以及将微颗粒酸渣从酸性油 中彻底分离 出 来 ， 已成为制约石油磺酸盐 系列产品质量提高 的瓶 颈 ， 高速离心技术的应用从根本上解决 了这一问题。 1 ． 1 重力分离技术 重力分离是利用混合液 中各组份 的密度不同 ， 重相下沉到容器底部 ， 而轻相则浮在表面 ， 轻重相之 间形成一定的分界面。分层的速度受到组成混合液 轻重相密度差的影响 ， 密度差越大 ， 分离速度越快 。 在磺酸盐生产过程 中， 重力分离仅除去大颗粒 渣质。油品中的大颗粒酸渣 、 钙渣 因密度较油大 0 ． 3 g ／ C lT I 。 左右。较小 的微颗粒状酸渣 、 钙渣以乳浊液 状悬浮于油品内， 很难依靠密度差从油品中分离出 来 ， 必需依靠机械分离技术才能分离。 1 ． 2离心分离技术 当装有混合液的容器 围绕 自己的轴线旋转时 ， 由于组成混合液的两相 比重不同， 所以它们受到的 离心力也不同 ， 混合液 中的重相受到较大的离心力 ， 收稿 日期 2 0 0 8 - 0 2 - 0 2 作者简介 刘靖春 1 9 7 2 一 ， 男 ， 工程师 。主要从事设备技术管理工 作。 维普资讯 2 0 0 8年 8月 刘靖春等 ．高速离心机在石油磺酸盐生产中的应用 4 3 将 向外沉降到容器内壁 ， 而轻相则贴 附到重相表面， 容器的旋转速度越快 ， 组成混合液的轻重相所受的 离心力差就越大 ， 分离速度也就越快。 转鼓 内物料颗粒作 回转运动时所受离心力 F 为 F mRt o 式 中m物料颗粒质量 ， k g ； R 物料颗粒位置处 的回转半径 ， m； 回转角速度 ， 1 ／ s ； F 离心力 ， N。 离心机转鼓 内物料在离心力场中所受离心力与 其重力的比值 ， 即离心加速度与重力加速度 的比值 ， 称为分离因数 F 。 F mRt o ／mg Rt o ／ g 1． 1 2 X 1 0一 Rn 式中n 转鼓转速 ， r ／ mi n 。 分离过程中物料在转鼓 内位于不 同半径处时 ， 所受离心力不同， 分离因数 F 值也不同。离心机的 分离因数 F 值指转鼓 内壁最 大直径处 的值。分离 因数是衡量离心机分离性能的主要指标 ， 分离 因数 F ， 越大离心分离的推动力越大 ， 分离性能越好。但 具有可压缩变形滤渣 的悬浮液进行离心分离时 ， 过 大的F 会使滤渣层孔隙率减少， 孔隙堵塞， 分离效 果反而恶化。由分离 因数 F 的表达式 F R t o ／ g 可以看出 ， 提高转鼓转速 比增大转鼓直径更有利于 渣质分离 ， 由于受到转鼓材料的强度和密度影响 ， 转 鼓转速不能无限增大。 离心机在分离物料时， 进入转鼓内的悬浮液或 乳浊液在离心力作用下形成环状液层 ， 由于离心力 大大超过重力 ， 可以认为液层 自由表面近似于与转 鼓同轴心的圆柱 面， 如 图 1示。离心力场 中的环状 液层中的离心液压 P 为 P 1 ／ 2 p l r 一 式中J D 。 液体密度 ， k g ／ m ； 液层中任意位置半径 ， m； ／． 0 自由液面半径 ， m； P 离心液压 ， P a 。 杂质 重液 轻液 于是 ， 对转鼓的离心液压为 P 1 ／ 2 p 。 。 ～ r 式 中 转鼓壁 内半经 ， m。 因此转鼓 内物料颗粒所受离心力 F 、 流体所产 生的离心液压 P 和分离 因数 F 是决定离心机分离 性能的关键性 因素。 2离心机生产及自控系统现状 国内离心机生产厂家有重庆江北机械厂、 广州 重型机械厂 、 湘潭离心机厂 、 解放军 4 8 1 9工厂 、 浙江 青 田特种设备厂 、 南京 中船绿洲机器有限公 司、 上海 化工机械厂 、 上海离心机械研究 所等 十余 家企业。 其技术有一部分来源于与国外离心机公 司的技术合 作和 引 进 ， 如 与 法 国坚 纳 G u i n a r d 、 德 国 洪 堡 Hu m b o l d t 等公 司 的合作。另有 一部分 厂家 的技 术源于 自主开发 ， 或对引进技术进行消化 、 吸收。 目 前在我国常见的国外离心机厂家主要有 早期进入 中国市场的瑞典 阿法拉伐 A l f a L a v a 1 、 德国维斯伐 利亚 We s t f a l i a 、 福 乐伟 F l o t t w e g 、 洪 堡 Hu m b o l d t 、 意大利 的贝亚雷斯 P i e r a l i s i 、 日本 巴工业公 司等 ， 以及近期进入 中国的瑞典诺克森 N O X O N 、 法 国坚纳 G u i n a r d 等公 司， 产品广泛应 用于船舶 、 电力 、 冶金 、 石油 、 化工、 机械 、 轻纺 、 医药 、 食品、 市政 以及工业污水处理中的污泥脱水等领域。 虽然我国离心机工业起步较晚 ， 但 已经有部分 厂家在某些技术 、 性能方面 ， 已经达到了国际先进水 平 ， 在某些专项技术上甚至已经超过 了部分 国外 品 牌的离心机。但从我 国离心机制造业整体来看 ， 不 可否认的是 ， 我国离心机制造行业 的整体水平与 国 外的离心机制造 、 新技术研发 ， 尤其在整机可靠性 、 稳定性、 使用寿命 、 装 配精度 、 操作 的灵活性 、 人性化 以及某些新技术的应用等方面存在一定 的差距。 目前国内外离心机 的主流控制方式是 P L C 可 编程逻辑控制器 控制 。国内几乎所有 厂家都采用 P L C作为中央控制系统 ， 控制功能较为单一 ， 虽然能 够实现基本的控制要求 ， 但与 国外离心机控制系统 存在较大差距 。国内离心机厂家几乎很少采用大屏 幕显示 ， 基本上都采用 L E D数码 管逐条显示 ， 需要 显示的工作参数需要不断调用 ， 操作繁锁 ， 控制功能 较少 。目前仅有极少数 国内厂家将先进的触摸屏显 示技术用于离心机的控制 ， 同时实现上位机链接 ， 在 国内离心机控制系统方面处于领先地位。 国外部分厂家的离心机的控制技术 目前 比国内 领先数年 ， 近几年来 ， 部分厂家 已经在十年前开始使 用工业计算机或 D C S控制系统 ， 可实现比 P L C系统 维普资讯 4 4 化工设备与管道 第 4 5卷第 4期 更多 、 更强大的控制功能。采用大屏幕显示 ， 可对所 有控制参数 、 运行状态一次性显示， 采用菜单操作 ， 人机界面友好 ， 操作更为人性化。 3 高速离心机在石油磺酸盐生产中的应用 在石油磺酸盐生产中， 适用于酸渣分离的卧螺 离心机为 L W 3 5 5 X 1 4 6 0 一 N B型 ， 用于渣质分离的离 心机有 D Z Y - 5 0型 、 D B H 4 0 0 ／ 1 8 ． 2 1型、 T J D B 3 1 3 V C ． 9 0型及 S J P 一 5 2 E型环阀排渣蝶式离心机 ； G F 1 0 5型、 1 2 8 0型、 G Q 1 0 5型管 式离心机。其 中 D B H 4 0 0 ／ 1 8 ． 2 1型、 S J P - 5 2 E型环阀排渣蝶式离心机 ， G Q1 0 5型管 式离心机由于已无法满足新工艺石油磺酸盐的脱渣 需要 ， 而被技术 淘汰。G F 1 0 5型 、 1 2 8 0型管式离心 机， D Z Y一 5 0型 、 T J D B 3 1 3 V C - 9 0型环阀排渣蝶式离心 机 ， 较好地应用于石油磺酸盐的生产 。 4 离心机的渣质分离过程 4 ． 1 卧螺离心机的酸渣分离过程 对于卧螺离心机 ， 是依靠固液两相的密度差 ， 在 离心力的作用下， 加快 固相颗粒的沉降速度来实现 固液分离 的。酸渣分离发生在转鼓 内壁处 ， 如图 2 所示 图 2 卧螺离心机转鼓工作原理 图 该机型由转鼓 、 螺旋推料器 、 差速器 、 大端盖及 轴 、 机壳 、 机座等组成。电动机通过两套传动 比不同 的皮带传动， 分别驱动转鼓和差 速器输人轴 。输料 螺旋与差速器输出轴相连 ， 与转鼓同向但不 同步旋 转 ， 差转速可通过差 速器来调整 。转鼓前方设计有 一 个锥段 ， 物料从进料管进入螺旋推料器锥端 ， 因高 速旋转 ， 物料经双 s面流向转鼓 ， 组成物料的轻重相 酸性油、 酸渣颗粒 在转鼓 内沿转鼓 内壁形成一同 心液层 ， 由于受到不 同的离心力 ， 重相 酸渣颗粒 快速沉积到转鼓 内壁形成固相 酸渣 ， 由于转鼓与 螺旋推料器之间的相对转差使螺旋叶片顶端进入固 相沉积层并推动 固相连续向转鼓小端移动， 最后 ， 由 小端的出料 口排出机体 ； 而轻相则粘 附在重相 表面 沿螺旋形通道流向液相 出口。转鼓的转速决定分离 因数 。 转鼓 内液层较厚时液体的沉降区较长 ， 沉渣的 干燥区较短 ， 这时从离心机排 出的液体 比较清 ， 但沉 渣的含液量稍高。转鼓 内液层较薄时液体 的沉降区 较短 ， 沉渣的干燥区较长， 这时从离心机排出的液体 澄清度较差而沉渣较干。液层厚度 由液位调节片调 节 。 4 ． 2 蝶式离心机的渣质分离过程 对于蝶式离心机 ， 实际的渣质分离发生在分离 盘 碟片 间， 如图 3所示 。 待分离液 图 3 蝶式离心机转鼓工作原理示意 图 待分离液 粗磺酸钙液 经 中心进料 口进入并 通过分配孔 D进入锥形分离盘问 ， 重相液粒和固体 颗粒沉降在碟片下表面上 ， 在离心力作用下 向外缘 滑动 ， 离开碟片沉积于转鼓 内壁 的容渣空间内， 最终 待排渣周期 自动 或排渣操作 手动 时经排渣孔排 出。分离后的净油沿分离盘外表向中心流动 ， 经向心 泵由净 由 出口排出至中间储罐。转鼓内沉积的渣质 是利用活塞的上、 下移动来闭、 启排渣孔， 在离心力的 作用将渣质经排渣孔甩出转鼓来实现 自动排渣。 转鼓在正常工作时 ， 活塞下面 的密封水压总大 于被分离液作用于活塞上面 的总压力 ， 控制水经控 制阀被导人高速旋转的分离筒中进入活塞下部密封 腔 ， 产生的离心压力将活塞 向上推 至与分离筒盖上 维普资讯 2 0 0 8年 8月 刘靖春等 ．高速离心机在石油磺酸盐生产中的应用 4 5 的密封环压紧， 此时活塞位置在上 ， 关闭排渣孔。排 渣时 ， 停止加料 ， 转鼓底控制水经控制水 阀被引入作 用滑块上腔 ， 产生的离心压力将作用滑块 向下压 ， 克 服弹簧力， 打开三只阀， 活塞腔下的水迅速排除而泄 压 ， 活塞下降， 开启排渣孔 ， 积聚的渣 污从转鼓本体 上的排渣孔排除。 该类离心机 由于受转鼓材质 限制， 转鼓转速仅 在 5 5 0 0～ 5 8 0 0 r ／ m i n内， 少量乳浊液 或微颗粒 状 渣质很难在蝶式离心机内达到分离 ， 只有在高转速 转鼓才能达到分离。 4 ． 3 管式离心机的渣质分离过程 管式离心机应用于含有固相渣质不大于百分之 一 的乳浊液的渣质分离 ， 石油磺酸盐生产 中用于微 量渣质分离的管式离心机有 G F 1 0 5型， 转速 1 5 0 0 0 r ／ m i n ； 1 2 8 0型 ， 转速 1 2 8 0 0 r ／ m i n 。 该类离心机在分离渣质时 ， 滤液经喷嘴 自下而 上喷入分离筒内下部 ， 如图 4所示。由于分离翼 片 装在分离筒内呈 1 2 0 。 的长形隔板 的带动 ， 使物料 达到与分离筒同样转速 ， 在筒内 自下 向上移动 ， 在强 大离心力场的作用下 ， 使 比重较大的渣质与滤液分 离 ， 渣质沉积于转鼓内壁 ， 较重液相分布于靠近筒壁 处 ， 经外分离孔道喷出， 进入重液收集器 内， 最终流 至废液箱内， 待再次分离 ； 较轻液相靠近转鼓中心部 位 ， 经内分离孔道喷出， 进入轻液收集器 内， 最终流 至滤液箱内， 转至滤液罐内， 待分析合格后进行蒸馏， 最终成成品石油磺酸钙； 沉积在转鼓内壁的渣质， 待 停机后 由人手工清理出转鼓 。该类离心机 由于靠手 工清渣 ， 不能连续运转 ， 且人工劳动强度较大 ， 但能 达到理想的分离效果。 瞽 三 曰 图 4管式离心机转鼓工作原理 图 5高速离 心机 在石 油磺 酸盐 生产 中的重 要 作 用 酸性油中的酸渣能否彻底分离干净 ， 直接影响 磺酸盐的产品质量 ， 酸性油 经卧螺离心机离心脱渣 后 ， 颗粒状酸渣 几乎分离干净。石油磺酸钠盐在经 钙 钡 、 镁 化后大量渣 质经重力沉 降即可分离 ， 小 颗粒渣质以及乳浊液内的微小颗粒渣质经蝶式离心 机 、 管式离心机离心分离 ， 几乎全部被分离 ， 渣质含 量达到工艺要求。高速离心机离心技术的应用使产 品具有较强的市场竞争能力 ， 是石油磺 酸盐可持续 生产的保证。 6 结束语 伴随着科技的进步 ， 机械类特别是 内燃机类将 对润滑油提出较高的要求 ， 石油磺酸盐 作为润滑油 添加剂 ， 其产品质量 、 产 品类别更应符合市场需要 ， 跨上更高的档次 ， 除了在产品质量上下功夫外， 更应 在工艺配方方面寻求 出路 ， 以生产 出符合国内、 国际 市场需求的高档石油磺酸盐添加剂。我们更期盼离 心技术有新的突破 ， 使更新型 的高速离心机应用于 石油磺酸盐 的生产 ， 使我厂石油磺酸盐 系列产品质 量达国际领先水平。 参 考 文 献 [ 1 ] 余国琮等． 化工机 械[ M] ． 天津 天津大学出版社 ， 1 9 8 7 ． 1 2 福斯 F lo ws e r v e 公 司为中国地震灾 区伸 出援助之手 5月 1 2日中国四川汶川地区发生 8级强烈地震 。灾区人 民的悲惨境遇深深牵动着福斯公司每一位员 工的心。截至 目前 ， 福斯 中国分公司的全体员工已经 自发向中国红十字会捐款 1 0余万元人 民币用于地震救 助 ， 福斯公司总部也已先期 向中国红十字会捐款 5万美金 。同时由福斯公司总部牵头 ， 与美 国红十字会合作 的福斯全球网上捐款通道 日前已经打开 ， 福斯公司号召全球员工伸 出援手， 踊跃捐款 ， 帮助灾 区人民重建家 园。福斯公司将根据员工的最终捐款数 ， 再以公司名义捐 出最高数额不超过 5万美元的同等捐款数额 。 “ 在中国有我们的员工和客户 ， 当中国面临这场灾难 的时候 ， 我们绝不能袖手旁观， 这是 我们作为一个 不断强调品格 的公司应该做的事情。 ” 美国福斯公 司总裁兼首席执行官陆克林 L e w i s K l i n g 先 生这样表示 。 他对于福斯中国员工在第一时问自发组织捐款所表现出来 的强烈的社会责任心表示高度赞扬。 福斯流体技术 上海 有限公司 维普资讯