在PVC(聚氯乙烯)塑料的生产制造过程中,过滤设备扮演着至关重要的角色,它们主要用于去除杂质、未反应的单体颗粒、凝胶、金属屑或其他异物,确保最终产品的纯度、质量(如透明度、电性能、机械强度)以及生产设备的稳定运行(防止堵塞、磨损)。主要的过滤设备应用在以下几个关键环节:
1. 原料(VCM单体)进料过滤:
目的: 过滤来自储罐或管道的氯乙烯单体(VCM)中可能存在的铁锈、焊渣、管道碎片、水垢或其他固体杂质。
设备类型:
篮式过滤器/Y型过滤器: 常用作粗过滤,安装在泵前或关键阀门、仪表前,保护下游设备。
管道过滤器: 安装在输送管道上。
滤芯/滤网: 通常使用不锈钢滤网,目数根据要求选择(如40目、60目、100目等)。
2. 引发剂/添加剂溶液过滤:
目的: 引发剂(如过氧化物、偶氮化合物)和各种添加剂(如链转移剂、抗鱼眼剂等)通常需要溶解在溶剂中或本身就是液体。过滤是为了去除这些化学品中可能含有的不溶性颗粒物,防止它们在聚合反应中成为杂质中心或堵塞计量泵、喷嘴。
设备类型:
袋式过滤器: 适合批次过滤,更换滤袋方便。
精密滤芯过滤器: 精度更高,适用于连续或半连续系统。
小型在线过滤器: 安装在计量泵入口或注射点前。
滤材: 根据化学相容性选择,如聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、不锈钢烧结毡/网等,精度通常要求较高(如5微米、10微米)。
3. 聚合浆料过滤(出料/回收单体系统):
目的:
出料时: 在浆料从聚合釜输送到汽提或干燥系统前,去除可能存在的较大块状物、结皮、釜壁脱落物或未分散的添加剂团块。
回收单体系统: 在未反应的VCM单体从浆料中汽提回收后,气体或冷凝液在进入压缩机或储罐前需要过滤,去除夹带的PVC细粉或油污。
设备类型:
振动筛/旋转筛: 常用于聚合釜出料管线上,进行粗过滤,筛除大颗粒。筛网目数根据产品牌号要求设定。
管道过滤器/篮式过滤器: 安装在回收单体管线、冷凝液管线上。
气体过滤器: 带有烧结金属滤芯或滤袋,用于过滤回收单体气体中的粉尘。
4. 汽提后浆料过滤(核心环节):
目的: 这是PVC生产中最关键的过滤步骤之一。经过汽提去除残留单体后的PVC浆料(悬浮液),在进入离心机或干燥系统之前,必须进行精密过滤,以去除:
“鱼眼”: 未塑化的透明硬颗粒(通常是过度交联或分子量极高的PVC凝胶)。
机械杂质: 设备磨损产生的金属屑、垫片碎片、阀门填料碎屑等。
其他凝胶/杂质: 反应过程中形成的其他类型凝胶或外来污染物。
设备类型(核心设备):
熔体过滤器/熔体泵+过滤器组: 这是最主流和高效的方式,尤其适用于悬浮法PVC。
原理: 浆料首先经过熔体泵(如齿轮泵),该泵提供高压(可达几十MPa),将浆料强制通过下游的过滤网组。
滤网组: 通常由多层不同精度的金属滤网(不锈钢烧结网为主)叠加组成,例如从粗到细(如100目 -> 200目 -> 300目 -> 400目)。最高精度可达400目(约38微米)甚至更高(如25微米、15微米),以满足高端应用(如医用、透明片材、电线电缆)的要求。
切换/反冲洗: 为了维持连续生产,过滤器通常设计成双联或多联结构。当一组滤网堵塞导致压力升高到设定值时,系统自动或手动切换到备用滤网组。堵塞的滤网组可以通过高压反冲洗(通常用VCM单体、水或溶剂)进行在线或离线清洗再生。
袋式过滤器/滤芯式过滤器: 在部分要求稍低或小规模生产中可能使用,但处理能力、耐压性和在线切换能力通常不如熔体过滤器系统。需要停机更换滤袋或滤芯,影响连续性。
连续反冲洗过滤器: 一些设计可以实现不停机连续反冲洗,但结构更复杂,在PVC浆料过滤中应用不如熔体过滤器普遍。
重要性: 此步骤的过滤效果直接决定了最终PVC树脂的纯净度等级,是生产高品质PVC(尤其是高型号、透明、医用、电缆料)的必备工序。
5. 干燥后PVC粉料输送与包装过滤:
目的:
气流输送系统: 在气流输送干燥后的PVC粉料时,需要在旋风分离器后设置高效袋滤器(脉冲反吹式)或滤芯过滤器,捕集尾气中的细粉,提高收率并满足环保排放要求(粉尘浓度)。这本身也是一种过滤过程。
金属检测与分离: 在粉料进入料仓或包装线前,通常会安装金属检测分离器(如磁力分离器、金属探测仪+自动剔除装置)。这虽然不是传统的“滤网”过滤,但功能上也是去除金属杂质的关键步骤,防止金属异物污染最终制品(尤其是对电性能要求高的电缆料)。
振动筛/旋转筛: 在包装前,有时会使用筛分机对粉料进行最终筛分,去除可能因干燥或输送过程中产生的少量结块或大颗粒,确保产品粒径均匀。这也是一种过滤形式。
6. 废水/废气处理中的过滤(环保环节):
目的: 处理生产过程中产生的废水和废气,去除其中的PVC颗粒、粉尘和其他污染物,满足环保排放标准。
设备类型:
废水: 沉淀池、气浮装置、砂滤器、活性炭过滤器、板框压滤机(处理污泥)等。
废气: 袋式除尘器、滤筒除尘器、湿式洗涤塔(也起到去除颗粒物的作用)、活性炭吸附塔等。
总结:
PVC生产中的过滤是一个贯穿始终、多环节、多精度要求的过程。从原料纯化、反应过程保护,到最核心的汽提后浆料精密过滤(去除鱼眼和机械杂质),再到成品粉料的纯化和环保处理,都离不开各种类型的过滤设备。其中,高压熔体泵驱动的多层金属烧结网过滤器是现代PVC(尤其是高品质悬浮法PVC)生产中去除鱼眼和机械杂质的核心技术和关键设备,对保证产品质量至关重要。选择合适的过滤设备、滤材和精度,并进行有效的维护(如反冲洗、更换),是PVC生产稳定运行和产品质量控制的关键环节。
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