新一代应用于聚合物熔体过滤器的清洁技术

BrianLongworth
(LongworthGroupofComparies, 英国)
摘要：介绍了 Longworth 公司用于聚合物熔体过滤器的新一代 DEECOM 清洁技术以及检验方法。新技术可以降低运行成本和公用工程消耗, 减少对环境的影响; 在聚酯熔体过滤器的清洁中可以达到热解工艺和 TEG 化学清洁工艺的水平, 并可用于聚酰胺、聚乙烯和聚乙烯醇等熔体过滤器的清洁。
关键词：聚合物熔体过滤器, 清洁工艺, 检验方法
中图分类号：TQ340 641 文献标识码：B
文章编号：1004-7093(2007)01-0036-03
在过去 10 年里各种聚合物产品的增长率是史无前例的, 其中最大的受益地区是亚洲。
随着化学和工程学的长足进步, 人们不断有能力利用新方法来生产一些类型聚合物的新产品,PET 就是其中增长最快的一种。
显然, 化学无论在过去还是将来, 都对聚合物产业的发展起着重要作用。工程设计、设备和维护服务也对最终产品有着重大的意义, 其中就包括聚合物过滤器。过滤器的维护包括清洁和检验技术。这些工艺领域也许被认为是 “ 专有技术 ” 领域, 因为其包括了设计、制造和工艺知识, 一般是基于很强 “ 传承性 ” 的实践经验。
“ 专有技术 ” 是实用的, 可以帮助人们建立实际的目标和每天都要用的标准, 能够被量化而且切合实际, 能达到和成本与效率相关联的目的。
英国著名的倡导者 JohnRuskin 在 19 世纪发表了关于 “ 成本和效率 ” 的论文时, 提出了 “ 专有技术 ” 的观点。对所有设备和服务的分类而言, 这是一个标志性的观点。
过滤器的清洁和检验技术被认为是最不重要的研究项目, 因为认为其是不产生效益的技术。工艺设计员经常认为,“ 有些事我们是必须做而从来不去知道为什么要做 ”。这很明显是不合理的。
事实上, 那些没有足够重视清洁和检验技术的公司肯定会面临生产和产品质量的问题。
在很多我们调研过的地方, 希望清洁技术也能用来修正质量较差的过滤器性能, 因而经常在生产过程中被过度使用; 还有那些几乎没有经过专业培训的人, 而他们根本不能解释检验技术的要求。
显然, 我们需要更好地理解过滤器的清洁和检验技术。
正确的过滤器技术条件对生产线的运行非常重要, 这意味着我们需要从单纯的容器设计过渡到 “ 满足相应工艺要求 ” 的过滤器上来。
用于聚合物的过滤器设计是独特的, 必须设计和建立在很多其他应用场合没有出现过的一套参数。这不仅涉及到过滤器的制造, 还得考虑到过滤器如何为其要服务的设备起作用。如果不清楚这一点, 在某些方面马上就会有问题产生。设计前去了解过滤器的工作原理及其是怎样发挥作用的, 这是非常重要和根本的要求。
清洁技术的发展也许没有别的技术发展得那么快, 但是由于面对更少的运行成本、更高的安全指标和更好的环境条件的需求而带来的压力, 这种状况在未来将会被改变。
作为从事清洁技术的专业人员, 也同样作为有着 30 多年经验的系统、设计和建设工程师, 我们进行了初级清洁工艺项目的研究。
如果我们用以前的方式定义这部分工艺, 也许就是化学清洁处理和热清洁处理的简单合并。
以上解释的目的是, 我们认为清洁技术市场不仅仅局限在聚合物市场, 而是拥有更为广阔的应用前景。
化学清洁工艺包含有高温溶剂处理 (如 EG、DEG、TEG), 低温溶剂处理 (现在很少用), 碱处理和酸处理。
TEG 由于其良好的性能, 一直是高温溶剂处理工艺的首选, 我们仍在一些设备上使用, 但需要配置回收工序。该工艺有效、可靠、稳定, 但由于 TEG 价格不稳定以及为了满足不断提高的环保标准而增加的成本, 作为一个初级工艺太过昂贵。
最初被用在最后清洁工序中的低温溶剂, 由于其自身的价格因素已经没有市场。现在因一些新的发展, 尚有少数专业在使用。该类型的溶剂在一些国家也已被纳入 “ 限用物质 ” 之列。
碱处理和酸处理工艺可以在有或没有超声波的作用下进行。现在在很多应用领域中较新的技术不太依靠超声波, 或者说极少使用。但是, 原有的石墨生产工艺还得依靠超声波的作用, 因其需要用超声波移除一些碳散粒子。
从化学工艺的运转性能看, 可以发现一些工序将一直被使用, 并期望在需求和使用上能被简化, 我们相信通过可行的技术和经济手段可得以实现。
热清洁工艺包含有水解、热解、流化床、熔融盐槽和 DEECOM。上述五种工艺的运行都需要某一类的初级工艺来清洁组件。清洁过滤器特别是清洁最细小的结构, 要求所采用的清洁工艺不仅能有效地清洁小的空隙, 而且必须不能破坏其中最大的结构。
新技术 DEECOM 是一项已获得专利和认证的工艺, 可以作为替代化学清洁和热清洁的工艺。
在清洁工艺中使用过热蒸汽, 但其只是起最初的水解作用, 不代表全部的工艺。为了满足一系列特殊清洁工作的需要, 在设计模型中加入容器可以满足专门的性能要求。该设计运行完全是自动的, 不需要化学物质或者其他物质。
在程序中预先设定温度、体积、压强和压缩循环。经验表明, 最近 5 年中我们处理的聚合物的去除率在 95%～98% 之间。
在着手于这个项目前, 我们观察了所有我们拥有的和没有的初级工艺, 其结论是没有一种老式的工艺能够满足我们未来应用的要求。老工艺无助于我们达到所建立的目标, 该目标涉及到成本、效率、一致性、减少化学物质、减少增添的工序道数和减少大多数影响环境的因素。
我们建立的目标是:
(1) 降低过滤器清洗处理工艺的运行成本;
(2) 降低公用工程消耗;
(3) 减少环境影响因素;
(4) 至少达到目前初级工艺技术的性能, 甚至更好 (尽管大多数人认为这样才能得到最好的结果), 但原则上是与 TEG 工艺相当;
(5) 提高对清洁工艺的依赖性。
经过 5 年的开发和之后 3 年在工业装置上的运行,DEECOM 技术已经和其他热工艺与 TEG 工艺处在同一水平。数据表明,DEECOM 工艺的质量水平与我们设定的其他所有工艺目标相一致。到目前为止, 我们大多数的清洁处理都采用 DEECOM 工艺, 为用户节约, 也为我们自身节约。DEECOM 工艺不仅在 PET 纤维、膜和树脂切片上应用, 而且也能够用在其他类型的聚合物上, 如 PA、PE、PVA 等。
DEECOM 工艺在一些特殊的应用上还另有优点:
(1) 全套的容器和过滤器清洁处理可放置在一个装置中进行;
(2) 对原先用于其他设备的失效过滤器进行修复。
在完成任何一个工艺过程中, 弄明白怎样清洁过滤器是非常必要的。
很多过滤器清洁装置测试标准是: 气泡试验、流量试验、流量试验即 10L/min 和总体质量测试。
所有上述测试标准存在的问题是, 人们对于哪一种测试标准意义最大存在分歧。另外, 在测试仪器的设计和使用、操作效率、对过滤器技术条件的诸多理解及其操作效率上, 人们也有分歧。
我们访问的许多地方, 采集完全没有意义的数据, 并完全相信验收的过滤器制造商的技术条件。显然, 我们需要去了解这个重要的领域, 否则你将怎样解释 “ 什么样的清洁处理才是清洁的?”, 单纯的数据不能说明问题。
对于一系列变量参数, 包括形态、模型设计和 —73— 具体结构, 任何一个给定的微小尺寸都是重要的, 这又对质量和性能起着本质的作用。大多数的情况是不了解产品要求或如何对不同厂商的产品进行比对。
重要的是测试单位要有合适的培训, 并了解生产单位的过滤器需要什么样的清洁工艺。大多数测试标准有原则上和操作上的缺陷, 并且还必须寻找出标准化、测试仪器设计和操作培训的方法。在没有弄清楚测试的意思和相应的过滤器结构, 就去生产测试设备肯定是有不足之处的。
新一代的清洁技术既能满足环保要求又符合测试的有效性。