CN101139107B - 含渣石灰乳脱渣方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种含渣石灰乳脱渣方法，它包括以下步骤：(a)对含渣石灰乳进行重力沉降除渣分离，得到经第一步处理的石灰乳，其中，所述含渣石灰乳的含渣浓度为3-5重量％，以含渣石灰乳的重量计；(b)对所述经第一步处理的石灰乳进行固-液旋流分离，将固体渣滓从所述经第一步处理的石灰乳中分离出来，得到平均含渣浓度小于0.5重量％的经第二步处理的石灰乳和固体废渣；以及(c)对所述经第二步处理的石灰乳进行进一步的过滤分离，获得经处理的石灰乳。还提供了用于该方法的装置。

Description

含渣石灰乳脱渣方法及装置

技术领域

本发明涉及含渣石灰乳的脱渣方法。更具体地说，涉及分离含渣石灰乳中的石灰乳、固体沙石和大颗粒石灰渣的方法。本发明还涉及用于该方法的装置。

背景技术

目前，在石油化工领域中的环氧丙烷装置中，作为提供石灰乳原料预处理的石灰乳系统，大多因石灰乳系统的供料含量差、含渣多等原因，造成次、皂化减量生产。更重要的是，带渣的石灰乳作为原料进入皂化工艺中的皂化塔后，会引起皂化塔堵塞、结垢，造成皂化塔每隔一段时间必须停工清洗，从而造成很大的经济损失。由于皂化塔大多采用板式塔结构，塔板较多，清理时费时费力；同时石灰乳含渣造成皂化釜底泵和石灰乳泵的叶轮磨损，从而增加了维修费用。此外，在生产过程中会产生大量的皂化废水，废水中悬浮物的含量很高，从而形成巨大的污染源。由此可见，对石灰乳系统进行改造，对于提高生产能力和经济效益，确保装置满负荷长周期运行，延长皂化塔的使用寿命，以及防治由此造成的环境污染，改善生产装置的工况环境，都至关重要。

对于含渣石灰乳脱渣技术，目前大多采用的是沉降分离和过滤分离两种。沉降分离以采用沉降式除渣器为主，过滤分离多采用筛网式振动过滤器分离。

沉降式除渣器又称为锥形除渣器，它是利用沉降原理进行操作的，它的工作原理是：经消化后的含渣石灰乳进入沉降式除渣器，在重力作用下砂石等杂质沉积于除渣器底部，再通过斜绞龙将其排出；在其上设有搅拌装置，可以防止石灰沉降。它的优点是可以连续操作，不需专人管理，环境卫生较好。但是利用沉降的方法清净石灰乳，其清净效果在很大程度上受其物理化学性质的影响。经沉淀后的石灰乳又总是含有一些固体颗粒物，这些细小粒子难以除去，除渣效果并不理想，并且用沉降法还存在重力沉降效率低、设备占地大和斜绞龙易磨损等问题。

筛网式振动过滤器是应用惯性式高频振筛将石灰乳中的砂粒和石块筛分出去，从而获得质量较好的石灰乳。它结构简单，占地面积小，除渣效果也比沉降式除渣器好，但仍存在许多不足之处。例如，这种设备对筛网质量要求较高，由于除砂粒子大小取决于筛网孔径，一般不能小于20-40英目/英寸，否则易穿漏和堵塞而无法使用，所以其筛网寿命短，操作维护要求严格。这种设备还存在石灰乳消耗大的缺点。

因此，针对现有存在的问题有必要采用能耗低、除渣效率高、适合长周期稳定运行而又投资较少的石灰乳脱渣方法及装置。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、投资少、能耗低、除渣效率高、占地面积小的石灰乳脱渣方法及装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种含渣石灰乳脱渣方法，它包括以下步骤：

(a)对含渣石灰乳进行重力沉降除渣分离，得到经第一步处理的石灰乳，其中，所述含渣石灰乳的含渣浓度为3-5重量％，以含渣石灰乳的重量计；

(b)对所述经第一步处理的石灰乳进行固-液旋流分离，将固体渣滓从所述经第一步处理的石灰乳中分离出来，得到平均含渣浓度小于0.5重量％的经第二步处理的石灰乳和固体废渣；以及

(c)对所述经第二步处理的石灰乳进行进一步的过滤分离，获得经处理的石灰乳。

在一个优选的实施方式中，所述重力沉降除渣分离选自耙式重力沉降分离、螺旋桨式储槽分离、以及低速旋流离心分离。

在另一个优选的实施方式中，所述固-液旋流分离选自水力旋流分离、旋流式固-液旋流分离、粗粒化固-液旋流分离、以及旋流-射流-粗粒化固-液旋流分离。

在另一个优选的实施方式中，所述过滤分离选自离心式过滤分离、砂石介质过滤分离、筛网式过滤分离、以及叠片式过滤分离。

另一方面，本发明提供了一种含渣石灰乳脱渣装置，它包括：

用于对含渣石灰乳进行重力沉降除渣分离，得到经第一步处理的石灰乳的重力沉降罐，其中，所述含渣石灰乳的含渣浓度为3-5重量％，以含渣石灰乳的重量计；

用于对所述经第一步处理的石灰乳进行固-液旋流分离，将固体渣滓从所述经第一步处理的石灰乳中分离出来，得到平均含渣浓度小于0.5重量％的经第二步处理的石灰乳和固体废渣的固-液旋流分离器；以及

用于对所述经第二步处理的石灰乳进行进一步的过滤分离，获得经处理的石灰乳的过滤器。

在一个优选的实施方式中，所述重力沉降罐选自耙式重力沉降罐、螺旋桨式储槽、以及低速旋流离心分离器。

在另一个优选的实施方式中，所述固-液旋流分离器选自水力旋流器、旋流式固-液旋流分离器、粗粒化固-液旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化固-液旋流分离器；所述固-液旋流分离器是单台的或多台并联的，或者是单级的、两级串联的或多级串联的。

在另一个优选的实施方式中，所述过滤器选自离心式过滤分离器、砂石介质过滤分离器、筛网式过滤分离器、以及叠片式过滤分离器。

在另一个优选的实施方式中，该装置还包括与所述重力沉降罐连接的，用于增加所述经第一步处理的石灰乳的压力的增压泵；所述增压泵采用变频调速技术，增压0.1-0.5MPa。

在另一个优选的实施方式中，该装置还包括与所述过滤器连接的，用于补偿所述经第二步处理的石灰乳的压力降损失的增压泵；所述增压泵采用变频调速技术，增压0.1-0.5MPa。

附图说明

图1是根据本发明一个实施方式的含渣石灰乳脱渣方法的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种改进的含渣石灰乳脱渣方法及装置，能高效、快速地脱除含渣石灰乳中的渣滓，从而解决了现有除渣方法对石灰乳脱渣效果不理想的问题。

本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，通过采用重力沉降分离设备、固-液旋流分离器和过滤器的有效组合，能达到脱除含在石灰乳中的渣滓，从而提高皂化工艺中皂化塔的工作周期，使得整套环氧丙烷装置达到长周期稳定运转的目的。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

将固-液旋流分离技术移植到含渣石灰乳脱渣的工艺上来。根据含渣石灰乳中含渣量大的特点，先采用重力沉降除渣技术对含渣石灰乳进行重力沉降除渣分离，初步分离含渣较多的石灰乳，得到含渣石灰乳液中的含渣浓度为3-5重量％(即，30000-50000mg/L)，以含渣石灰乳的重量计；对含渣浓度为3-5重量％的石灰乳进一步进行固-液旋流分离(如果需要的话，采用增压泵增压；所述增压泵宜采用变频调速技术，通过调解和控制增压泵的转速来增压以达到固-液旋流分离器的最小驱动力)，可以达到很好的分离效果，使得石灰乳的平均含渣浓度小于0.5重量％(即，5000mg/L)；最后，将石灰乳进行进一步过滤分离(如果需要的话，采用增压泵；所述增压泵宜采用变频调速技术，以补偿经旋流分离器的压力降对石灰乳外输的影响)。这样，通过采用重力沉降分离初步除渣、采用旋流分离重点集中除渣和采用过滤分离细化分离，三项分离技术的顺次串联组合，达到了高效、快速、经济地对石灰乳脱渣的目的。

本发明的含渣石灰乳脱渣方法包括以下步骤：

(1)对石灰乳进行重力沉降除渣分离，将废渣从所述石灰乳中分离出来，形成在分离设备的底部是含水较少的废渣，在分离设备的顶部是含渣较少的石灰乳；

(2)对所述分离设备的顶部的含渣较少的石灰乳进行固-液旋流分离，在顶部溢流出口得到含渣浓度很低的石灰乳，在底部底流口得到固体废渣；

(3)将上述处理后的石灰乳送入过滤器，进行进一步细化分离，得到含渣浓度极低的石灰乳液；以及

(4)将所得的石灰乳输出，获得经处理的石灰乳。

适用于本发明的重力沉降除渣分离没有特别的限制，可以是本领域常规的重力沉降除渣分离，其代表性的例子包括，但不限于：耙式重力沉降分离、螺旋桨式储槽分离、以及低速旋流离心分离。

适用于本发明的固-液旋流分离没有特别的限制，可以是本领域常规的固-液旋流分离，其代表性的例子包括，但不限于：水力旋流分离、旋流式固-液旋流分离、粗粒化固-液旋流分离、以及旋流-射流-粗粒化固-液旋流分离。

适用于本发明的过滤分离没有特别的限制，可以是本领域常规的过滤除渣分离，其代表性的例子包括，但不限于：离心式过滤分离、砂石介质过滤分离、筛网式过滤分离、以及叠片式过滤分离。

较佳地，在步骤(1)中，在分离设备的顶部得到的石灰乳中的含渣浓度为3-5重量％，以含渣石灰乳的重量计。

较佳地，在步骤(2)中，含渣石灰乳在固-液旋流分离中分离为低浓度的石灰乳和固体废渣两部分，固体废渣经过控制阀后外排，低浓度石灰乳则输送到过滤器中。

较佳地，在步骤(3)和(4)中，由过滤器进一步细化分离得到的含渣浓度极低的石灰乳经泵输出，送入至皂化工艺中使用。

本发明的含渣石灰乳脱渣装置包括：

用于收集含渣浓度为3-5重量％的石灰乳的重力沉降罐1；用于收集经处理的石灰乳，得到平均含渣浓度小于0.5重量％的石灰乳和固体废渣的固-液旋流分离器3；以及用于对石灰乳进行进一步分离的过滤器4。

适用于本发明的重力沉降罐1没有特别的限制，可以是本领域常规的沉降除渣装置，其代表性的例子包括，但不限于：耙式重力沉降罐、螺旋桨式储槽、低速旋流离心分离器。

适用于本发明的固-液旋流分离器3没有特别的限制，可以是本领域常规的固-液旋流分离器，其代表性的例子包括，但不限于：水力旋流分离器、旋流式固-液旋流分离器、粗粒化固-液旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化固-液旋流分离器。

适用于本发明的过滤器4没有特别的限制，可以是本领域常规的过滤器，其代表性的例子包括，但不限于：离心式过滤器、砂石介质过滤器、筛网式过滤器、以及叠片式过滤器。

较佳地，在重力沉降罐1内含渣石灰乳的压力小于固-液旋流分离器3的最小驱动压力的情况下，至少采用一个泵装置2如增压泵将含渣石灰乳增压；所述泵装置宜采用变频调速技术，用以控制泵内电动机的转速，使泵装置在接近其最大流量的工况下工作。在重力沉降罐1内含渣石灰乳的压力不小于固-液旋流分离器3的最小驱动压力的情况下，可以不设置泵装置，将含渣石灰乳在自身压力的推动下输送到固-液旋流分离器中。

较佳地，所述增压泵2增压0.1-0.5MPa。

较佳地，从过滤器4出口得到含渣浓度极低的石灰乳，在其压力小于皂化工艺要求的石灰乳输入压力的情况下，至少采用一个泵装置5如增压泵补偿含渣石灰乳在固-液旋流分离器中的压力降损失；所述泵装置宜采用变频调速技术，用以控制泵内电动机的转速，使泵装置在接近其最大流量的工况下工作。

较佳地，所述增压泵5增压0.1-0.5MPa。

较佳地，所述固-液旋流分离器3是单台的、或者多台并联的。

较佳地，所述固-液旋流分离器3是单级的、两级串联的、或者多级串联的。

本发明的方法和装置的主要优点在于：

(1)装置占地面积小，投资成本低；

(2)分离效率高，对含渣石灰乳的除渣效果显著；

(3)有效提高以石灰乳为原料的皂化工艺中皂化塔的工作周期，使得整套环氧丙烷装置达到长周期稳定运转的目的；

(4)减少皂化工艺中废水的悬浮物含量，防治由此造成的环境污染，改善了生产装置的工况环境。

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例

在一个25m³/h规模的环氧丙烷装置中，设置了一套如图1所示的含渣石灰乳脱渣装置。其具体运作过程及效果描述如下：

重力沉降罐1的容量为6000m³，装石灰乳容量约为5000m³，当罐进口流量为26m³/h时，含渣石灰乳边进边出。重力沉降罐1内的石灰乳压力为常压，小于固-液旋流分离器3的最小驱动压力，故石灰乳需要增压。采用变频增压泵2，将含渣石灰乳的压力增大至0.5-0.8MPa，压入固-液旋流分离器3中。将含渣石灰乳分离为低浓度的石灰乳和固体废渣两部分，固体废渣为常压，低浓度石灰乳的压力为0.05-0.1MPa。固体废渣经过控制阀后外排，低浓度石灰乳在自身压力下输送到过滤器4中。在过滤器4出口的石灰乳的压力约为0.6MPa，较进入皂化工艺要求的石灰乳压力0.9MPa偏低，需要增压。采用变频增压泵5，将含渣量极低的石灰乳送入皂化工艺中使用。

未经除渣处理的石灰乳含渣浓度情况见下表1。经过本发明的装置，即重力沉降罐1、固-液旋流分离器3和过滤器4，除渣后的含渣浓度情况见下表2。

表1：未经除渣处理的石灰乳中含渣浓度(质量分数％)

 

实验时间	10:00	13:00	15:00	平均值
					石灰乳含渣值	3.06	3.70	3.56	3.44

表2：经本发明的装置除渣后石灰乳中含渣浓度(质量分数％)

 

实验时间	次日10:00	第三日10:00	第四日10:00	平均值
					装置出口渣含量值	2.08	1.66	1.74	1.83

由上表1-2中可以明显地看出，含渣石灰乳经过本发明的装置除渣后，由含渣石灰乳进口平均渣含量为3.44(质量分数％)降低到出口平均含渣量为1.83(质量分数％)，含渣石灰乳的有效净化率显著提高，实现了环氧丙烷装置的长周期稳定运行。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种含渣石灰乳脱渣方法，它包括以下步骤：

(a)对含渣石灰乳进行重力沉降除渣分离，得到经第一步处理的石灰乳，其中，所述含渣石灰乳的含渣浓度为3-5重量％，以含渣石灰乳的重量计；

(b)对所述经第一步处理的石灰乳进行固-液旋流分离，将固体渣滓从所述经第一步处理的石灰乳中分离出来，得到平均含渣浓度小于0.5重量％的经第二步处理的石灰乳和固体废渣；以及

(c)对所述经第二步处理的石灰乳进行进一步的过滤分离，获得经处理的石灰乳。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重力沉降除渣分离选自耙式重力沉降分离、螺旋桨式储槽分离、以及低速旋流离心分离。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固-液旋流分离选自水力旋流分离、粗粒化固-液旋流分离、以及旋流-射流-粗粒化固-液旋流分离。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤分离选自离心式过滤分离、砂石介质过滤分离、筛网式过滤分离、以及叠片式过滤分离。

5.一种含渣石灰乳脱渣装置，它包括：

用于对含渣石灰乳进行重力沉降除渣分离，得到经第一步处理的石灰乳的重力沉降罐(1)，其中，所述含渣石灰乳的含渣浓度为3-5重量％，以含渣石灰乳的重量计；

用于对所述经第一步处理的石灰乳进行固-液旋流分离，将固体渣滓从所述经第一步处理的石灰乳中分离出来，得到平均含渣浓度小于0.5重量％的经第二步处理的石灰乳和固体废渣的固-液旋流分离器(3)；以及

用于对所述经第二步处理的石灰乳进行进一步的过滤分离，获得经处理的石灰乳的过滤器(4)。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述重力沉降罐(1)选自耙式重力沉降罐、螺旋桨式储槽、以及低速旋流离心分离器。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述固-液旋流分离器(3)选自水力旋流器、粗粒化固-液旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化固-液旋流分离器；所述固-液旋流分离器(3)是单台的或多台并联的，或者是单级或多级串联的。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述过滤器(4)选自离心式过滤分离器、砂石介质过滤分离器、筛网式过滤分离器、以及叠片式过滤分离器。

9.如权利要求5-8中任一项所述的装置，其特征在于，它还包括与所述重力沉降罐(1)连接的，用于增加所述经第一步处理的石灰乳的压力的增压泵(2)；所述增压泵(2)采用变频调速技术，增压0.1-0.5MPa。

10.如权利要求5-8中任一项所述的装置，其特征在于，它还包括与所述过滤器(4)连接的，用于补偿所述经第二步处理的石灰乳的压力降损失的增压泵(5)；所述增压泵(5)采用变频调速技术，增压0.1-0.5MPa。