用于酚醛树脂生产的干式真空技术

Maulburg - Dynea Erkner GmbH 生产酚醛树脂,业界众多领域需要使用这种材料进行深加工。化学反应需要在不同尺寸、不同温度、不同压力比的反应设备中完成。近年来,这家历史悠久的公司对柏林郊外 Erkner 镇上的工厂生产线不断进行大规模投资。 如今,Dynea Erkner已发展成为一家现代创新型企业。公司对反应器的真空供给也进行了重新设计,现在公司 16 个反应器的真空供给都选用了 Dr.-Ing. K. Busch GmbH 公司的新一代干式真空系统。
真空系统在酚醛树脂生产过程中提供真空供给
真空系统在酚醛树脂生产过程中提供真空供给

酚醛树脂在 Erkner 的历史生产可以追溯到 1909 年,当时的产品名为 "Bakelite"。在公司漫长曲折的发展史中,公司数易其手,最终太尔集团(Dynea Group)于 2002 年收购了 Erkner 的生产工厂,公司名为 Dynea Erkner GmbH。公司目前雇有 115 名员工进行三班倒生产,所生产的酚醛树脂可用作砂轮片、无纺布、滤纸和耐火设备的粘合剂。酚醛树脂也可用于生产矿棉、岩棉、装饰性层压板和木制衍生品。

 在 16 个反应器中,以非连续性生产工艺制造出尺寸在 4 到 32 立方米不等、约 150 种不同类型的酚醛树脂。每一批的加工时间在 8 到 60 个小时不等,反应过程会释放热量,同时产生副产品——水。 为了获得不同的反应温度,需要使用真空来降低反应混合物的沸点。沸点降低后,水就会在真空蒸馏过程中从 40°C 到 60°C 的反应混合物中排出。由于很多产品的工艺和原材料的参数都不相同,而且反应器的尺寸也各不相同,对真空的需求也存在很大差异。为了捕获能耗峰值,在反应器和真空系统之间安装了 4 个缓冲罐,每个容量为 43.5 立方米。中央真空系统每周使用六天,期间连续 24 小时运转。整个真空系统的工作压力始终保持在 50 到 60 mbar 之间。

 先前,真空供给由两个旋片式真空泵提供,这些真空泵需要采用新油润滑,每个泵的泵速为 1000 立方米每小时。还在每个泵的上游安装了一个泵速为 2000 立方米每小时的罗茨真空泵,以提供更多泵压。这种泵配置无法保障无故障生产,因为旋片式真空泵经常会出故障,而且维修费用高昂。这就意味着必须配备第三个完全相同的真空装置,作为备用泵站随时准备投入运行。之所以会产生这些故障,是因为酚和甲醛蒸汽会被吸入其中,两者在压缩室中凝结并发生反应。这会造成真空泵内出现酚醛树脂颗粒和灰尘。这些颗粒只能通过新油润滑冲洗掉一部分,而且它们会粘在旋片式真空泵的压缩室,最终造成停工。理论上来说,真空泵中发生的化学反应与反应器中一样。安装于旋片式真空泵下游的过滤器也容易出现问题,过滤器主要用于抽取作为润滑油而喷洒的油。油与酚和甲醛蒸汽结合成的液体会完全堵塞过滤器组件。这也就意味着过滤器组件更换间隔将非常短,只有一到两周。

 2011 年 1 月,Dynea Erkner 的旧泵装置,包括用新油润滑的旋片式真空泵和罗茨真空泵被 Busch 提供的真空系统取而代之。新系统由两个 COBRA 螺杆真空泵(泵速为 400 立方米每小时)和一个 Panda 罗茨真空泵(泵速为 2000 立方米每小时)构成。真空系统的控制系统经过特殊设计,能达到之前系统的速度,真空泵体积更大,但机组更小,因而能节约大量能源。之前泵站的连接功率为 41 千瓦。而 Busch 提供的新真空系统只需 27.5 千瓦,能耗节约超过 30%。泵站完全在干燥的环境中运行,也就意味着压缩室不再需要使用油。因而,也无需在下游使用油分离器,节省了油以及移除旧油和阻塞滤器的成本。

 该系统符合 ATEX (Ex II 2G IIB T3) 标准。内部为 1 区;外部以及真空泵周围未设定区域。但是,流程只在启动阶段与 ATEX 有关,因为系统中可能存在溶剂蒸汽。在任何条件下,系统在启动阶段自身不工作,此后不再有任何爆炸风险。

据 Dynea Erkner 讲,真空系统自从两年多前调试投入使用以后,从未出现过工作故障,而且维修工作量也大大减少。引用公司的原话是:"目前为止我们非常满意"。Busch 每年会对真空系统进行一次维修和检查。更换真空泵中齿轮组用油,工作由内部员工实施。 


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