金属过滤器的不完全清洁对聚合物生产厂操作成本的影响-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

摘　要:用户和保养机构需要使用大量的清洁程序来去除聚合物过滤器中金属过滤网上的残余聚合物和添加物。探讨了清洁过程的效力对聚合物生产厂成本的影响,涉及清洁过程的效率、产品质量和过滤器替换品的成本。以历史实际数据为基准。
关键词:金属过滤器,清洁,成本目前应用在聚合物产业的可清洗过滤介质、设备构造和相关系统设计不计其数,因此,生产者必须在这些技术、供应商、工艺流程、设备设计参数中作出选择,某些选择会对连续清洁工艺、相关成本、过滤器可重复使用的界定标准以及期望循环使用寿命产生影响。为了使过滤器保持原有的工作状态,必须基于一些评价参数选择和执行清洁工艺,评价参数不仅局限于保养机构的经验和专业清洁技术,还涉及到环境问题、资金可用性、产品质量的临界点以及操作成本/经济性。聚合物生产厂常用的清洁方法有三种,分别为高沸点的化学溶剂法、还原氧环境中的高温分解法以及水解法。此三种工艺有其各自的应用领域,各有所长,但也各有缺点,必须根据聚合物的化学性质有所选择,同时应了解必须去除的过滤介质中残余的添加物和污渍的成份和特性。
就聚合物市场每一个被广泛运用的工艺而言,在本文中讨论其效率和经济性的优缺点无疑是一个过于庞大的课题。因此,本文仅以聚合物的一种———PET市场为例,探讨清洁工艺的效率对其生产成本产生的相关影响。本文旨在讨论如何利用实际的过滤数据,从清洁工艺对成本的影响中得出清洁效率。探讨就PET生产展开,通过使用现有的数据,评估清洁效率对所有聚合物生产成本的影响。
1　过滤器的清洁
在过滤器第一次用于聚合物生产时,可以监控到大量的物理参数,以利于评估其完整性和清洁能力。一些测试和观察是客观的,另一些则是主观的。完全可靠的测试只能是过滤器的实际循环表现、产品质量以及使用寿命。如果工艺未改变,那么在不计过滤器的清洁循环次数的情况下,一套清洁过滤系统的产能是不变的,相对来说,过滤后的聚合物的总量应当是一致的。这就意味着,就一个给定的过滤设备而言,在不考虑过滤器通过率变化的情况下,经过滤的聚合物的累计总量是一个固定值。
气泡测试和开放式气泡测试可以测定过滤器的平均孔径和最大孔洞的尺寸。客观测试被用于基线比较。新型过滤测试是在相同的过滤环境,以可重复的清洗循环的情况下进行评定。作为上述测试的主观结果,可以在测试时观测气泡的均匀性和分布性,并最终得出给定过滤器的均匀性和折衷性能。然而,上述结果的解释和效力通常不是最终结论,对于评价经重复循环后的过滤器的完整性和常规清洗力,跟踪监测同样也很重要。
物理性检测包括对过滤介质、隔板和过滤器外观的测试,测试结果对于评价过滤器的综合清洁力有一定参考价值。此外,撞击或振动/超声波测试可以去除并观测过滤器上未清洗的物质。然而,有时这也会对判断造成误导。
南方金属制造公司(SouthernMetalProcessingCo. Inc. )开发出一套适用于聚合物的工艺系统,它超越了生产工艺的普通要求,无需花费额外的工夫,即可轻松变化工艺。此外,该工艺的测试参数可以被用户实时监控、回顾,这样,生产线上的实际过滤性能和单独个体的过滤参数的标准值就比较统一。
2　典型问题
虽然一些清洁程序会对过滤能力、过滤器完整性和循环寿命(即过滤器在失去完整性前可承受的清洗循环次数)产生不利影响,但其最基本的挑战是,每一步都必须尽可能安全地(比如环保、不危害个人健康和保持过滤器的完整性等)移除本体聚合物,并有效地去除过滤介质中所有的残留物,包括添加剂、污物或者碳,碳可能在聚合时或清洗程序时产生。
清洁工艺旨在通过在恰当的时间和地点使用溶剂,最大限度地降低对过滤器完整性的影响,从而能够移除本体的聚合物。在初始步骤时,这种工艺提供了足够温和的条件以防过滤介质出现折衷性,并最大程度地延长了过滤器的循环寿命。碳氢化合物在高温清洁时会引发一些冶金学问题,诸如碳化物的沉淀或不锈钢的铬损耗,一般说来,上述问题是因所谓的“热点”造成的。成功移除大量聚合物对于过滤器来说,不仅是典型的过滤器性能的问题,甚至关系到过滤器的循环寿命,这涉及到清洁工艺参数的设置问题。选择高效、经济并且可靠的基础清洁工艺是一项复杂的任务,需要细致周到地考虑每一个细节。

完全去除添加剂、催化剂、污物或碳也是清洁工艺要面临的一项挑战。一旦大批聚合物被移除,氧化锑、二氧化钛、碳酸钙、硅、碳等物质也必须从过滤介质的基质中去除,以完全恢复过滤器的性能。过滤水平的提高使得这项任务变得更为艰巨,为了获得稳定的、“像新过滤器一样的”过滤性能,操作方法和经验是关键。如果清洁工作不力,那么过滤器的性能就会持续下降,导致操作成本增加。
3　基础和假设
本文所探讨的论题是基于生产未填充PET树脂产品的实际数据。基线数据见表1。虽然填充物的添加剂和产品的特殊要求可能会极大地影响过滤性能和相关基线经济学(基线被用于描述过滤性能和操作成本与新的过滤器的联系),但是基线可以用于比较任何相似聚合物或过滤范围。为了充实进行比较与讨论的数值,有必要提出若干基础的假设,这些涉及清洁成本、能耗、过滤器替代品的成本和调换过滤器时产品的损耗。南方金属制造公司(SouthernMetalProcessingCo. Inc. )基于经验与外部可用信息建立了所用数值。数值的正确性尚须讨论,但就作者个人以为,此数值主要代表的是相关的对照结果,而非以整个过滤业为基础的结果。此外,根据本文所提供的单个工厂的实际信息,可以估计或得出相关结果与结论。基础假设见表2。

就一个完整的经济学分析而言,还应包括一些额外的因素和成本。然而,由于这些因素过于复杂,且其影响力主要与制造产品的危险程度、设备的设计/操作和个人操作能力有关,因此,不在本文讨论范围之内。
以一家生产高质量薄膜和POY的工厂为例,为了在调换过滤器后必须使产品质量恢复到原先水平,该厂可能要承担大量的损失,并因调换过滤器而产生的额外的过渡时间。而通过使用传递电子管、DCS控制器协同操作者的经验完成无波折调换(即过滤器在调换过程中,没有出现产品流中断和规格以外的聚合物),这些时间和相关成本,如人力、能耗、产品损耗等,可以减到最低。
4　清洗效率对于操作成本的影响
南方金属制造公司(SouthernMetal Processing Co. Inc. )会同来自聚合物领域制造商们(如PET、PE、PP、PS、PEN和CoPEN等),一起得出的相关经验显示:可重复的稳定的、可恢复的过滤器可以产生完全过滤效果。这些客户意识到,利用delta P′s表,使用寿命和聚合物每次过滤循环的产量与全新的过滤性能是统一的。如果工作速率改变的话,使用寿命可能会有长有短,但是可测定的产量应该不会改变。本文根据实际操作条件,虚拟了一个案例,以说明在基础参数的情况下,清洁力对使用寿命和相关成本的影响,这些成本包括过滤清洁成本、工厂能耗率、过滤器替代品成本和产品损耗。正如前文所述,其他要素也应当被考虑进去,但是本课题仅对上述成本要素进行探讨。
本文使用的三个独立的个例是三家生产未填充的PET树脂的工厂,它们使用的过滤介质分别是20、40、60μm的烧结不锈钢纤维。当过滤率分别为99%、98%、97%时,每个案例都得出了对其成本的影响,然后再推断出效率为95%时的情况。图1~图3描述了这些恢复效率对经济运作的影响,图4~图6所示为成本增长率随着这三个数据提高。从这些图中我们可以发现一个有趣的现象,不计各个工厂的操作情况,成本百分比的增长是一致的。这是由于恢复效率在效率损耗百分比的基础上,形成了一个数学级数(图7)。所以,任何最终用户都可以使用该数理学规律来核算自己的成本。


5　结语
清洁工艺对涉及过滤的操作成本有着深远影响。基于成本基线(即新的过滤器的性能)和相关参数,可以估算实际清洁成本、资金负担和过滤器替换品的成本增长。也可以估算其他额外的成本,成本百分比的增加显示了:超过15次循环清洁后,清洁效率对成本的影响是操作成本的两倍。参数设置不当是导致产品损耗最大的因素,虽然它也受到了市场条件的巨大影响,但仍要比设备替换或清洁成本高得多。

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