摘 要 叙述了炭黑生产工艺对油过滤器的要求,以及如何根据生产工艺对油过滤器进行结构设计。
关键词 炭黑原料油 过滤器 筛网
生产炭黑的原料油主要为石油系和焦油系两大类,由于在运输、装卸过程中不免会混入一些杂质;油料在加温过程中,由于局部过热,其中的胶质和沥青也会部分地转化为硬碳。这些杂质不仅影响产品质量,而且会堵塞喷咀,使油泵磨损,以致影响工艺设备的正常运转。因此,原料油从卸油到进入反应炉前,必须进行几次过滤,过滤设备是原料输送过程中不可缺少的重要设备之一。
现介绍一下炭黑原料油过滤器的设计。
1 炭黑生产工艺对原料油过滤器的要求
1.1 油过滤器的安装位置
在原料油输送的管线上,根据不同的工艺要求,应设置不同型式的油过滤器。在卸油工段,输油泵前必须设置一组粗过滤器(20~28目),其过滤能力应比原料油的实际流量高两倍以上,网孔流通面积应为进口截面积的4~10倍。当原料油进入反应炉前,在供油泵前后各应设置一组过滤器。泵前设置粗滤器,泵后设置细滤器(35~60目),网孔流通面积为进口截面积的8~20倍。
1.2 过滤器的流通面积
过滤器的流通面积与进口管断面积的比值“K”是衡量过滤器是否合理的指标之一。
K一般在卸油泵前取4~10;供油泵前为8~20;在螺杆泵和齿轮泵前可达20~30。
1.3 过滤器的过滤能力
油过滤器的过滤能力取决于滤网面积、油中杂质含量的多少、油进出口的压力差、过滤器的结构及材料的性能。若进口油压越大,阻力较小时,则过滤能力越大。在计算过滤能力时,按其接口管径与工作流速来计算。一般过滤器进出口管径都是相等的,当过滤器设置在泵的吸入端,其流速按<1 m·s-1计算,如设置在泵的出口端,可按1~1.5m·s-1计算。
1.4 易于清洗与检修
过滤器的结构要利于经常性的清洗与检修。清洗办法是一天或几天用蒸汽反复吹扫。
附着在网上的纤维、胶状物等,必须进行人工拆洗。因此,过滤器上必须设置蒸汽吹扫装置。滤网装置设计应轻巧灵便。设备外形在不影响生产工艺条件的前提下,不宜过大、过高,滤网周边密封必须良好、拆装方便。
2 过滤器的结构设计
2.1 设计压力
由于油过滤器在生产中安装的地点不同,其所承受的压力也不同。如泵前用常压或低压过滤器(<1 MPa),泵后用高压过滤器(>2.5 MPa)。滤网结构应能承受滤网前后因堵塞而产生的油压差,此压差至少要按0.13 MPa来考虑。
2.2 滤网装置
滤网缠扎在有一定刚度的骨架上,其刚度依据油压差而定。在制作时要求体积小、重量轻,便于人工取出与安装。设计时,原料油最好从滤网的外侧流入内侧。这既便于清洗又利于滤网能承受一定的油压差。滤网骨架周边与筒体接触处必须密封良好,不得漏油。选用毛毡作为密封材料效果较好。滤网材料应选用有一定耐蚀能力的金属材料编网而成,比如不锈钢筛网。其规格应满足工艺过程的精度要求。
2.3 直立式油过滤器的结构设计
直立式油过滤器是用钢制圆筒、法兰、法兰盖作为外壳;滤网为金属丝网格,中间有圆形骨架支撑。圆形骨架用无缝钢管制作,上面开有一定数量的小孔,滤网缠扎在圆形骨架上,可制成单筒、多筒等形式。过滤器筒体上开有进出油口、蒸汽吹扫口及排渣口。整个设备结构简单,制作方便,流通能力大,清洗检修方便。
3 设计实例
3.1 设计条件:原料油粗滤器(用于供油泵前)
设计压力: 1 MPa
设计温度:≤100℃
流量:Q=10 m³·h-1
3.2 流通面积计算
3.2.1 选用28目不锈钢金属丝网,其净孔径0.634 mm,丝径0.273 mm。计算其有效面积之比。
3.3 外形结构(图1)
4 结论
此设备在生产中实际运行,收到了预期的效果。既满足了生产工艺要求,又能方便人工的清洗和检修,受到生产单位的欢迎。
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