摘要：为了处理保健酒生产过程中带来的塑化剂及沉淀效率低下问题，必须对现有人工活性炭处理方式进行设备改造，设备技改后产品活性炭处理率提高64%，质量的稳定性及合格品率也提高。
关键词：活性炭处理 设备改造 处理效率提高
目前公司30-40度保健酒在生产过程中含有塑化剂：DBP，DEHP，BBP，以DBP为主，平均含量约2.5mg/kg,要求进行活性碳吸附处理。处理要求：DBP去除率达到90%以上，达到产品合格要求。
针对此项问题，本人提出了整套技术改造方案，利用现有200kL薄壁不锈钢罐进行活性碳吸附处理，并且组织有关人员，经过将近三个月的研发制作，完成了整个技改工作，满足了产品的塑化剂处理要求。经过两年多的生产使用，产品质量稳定。
一、目前活性炭处理技术的缺陷
目前公司使用人工添加活性炭，搬运过程存在二次污染，切添加速度及反应效率均无法达到稳定合格产品的要求，存在处理时间长，效率低下的问题。
二．设备改造要求：
根据项目技术要求，需要解决以下几个问题：
①：活性碳的加入方法与加料器设计：要求从罐顶自动加料，解决人工搬运及加料过程炭尘污染问题。
②：处理罐的选型与改造方案； 现有100KL，200KL和500KL三种薄壁常压不锈钢储罐。储罐底部装有φ25mm固定空气搅拌盘管，盘管开孔φ3mm，空气压力0.7MPA罐体开有上下人孔，附：图纸。
③：选择搅拌方式：目前，静态空气搅拌效果不好，要求在气体搅拌的基础上加装其它搅拌系统，要求可调节。
三．技术改造方案选择：
①：处理罐选择：
根据项目现有设备情况和有关技术资料：处理罐属于薄壁常压304板不锈钢储罐，标称储量分别为100KL，200KL和500KL。板厚4（底）-2mm（顶）厚，满装液面高度11m，直径分别为φ3.5m, φ5m, φ7.8m。
从罐的结构上分析，常压薄壁直桶形罐，最大承载在底部，最大压力为11.5Mpa ，只要焊接良好，强度足够。罐体刚度与罐体直径，内部结构有关，直径越大刚性越差，罐内如无支撑，钢性更差。根据当前的三种罐形和图纸，决定选用图示200KL的储罐进行改造。
②：活性炭添加方式选择：
根据技术术中心试验选用的活性炭样品物理特性和活性炭添加要求，技术上可采取“气体输送定量添加器”，原理简图如下：
因粉状活性炭自然状态下容重较小,采用封闭式气体压力输送器可将炭粉送到20M高度,输送气体压力应达到0.8Mpa。
上图中，调节气路闸阀可调节输送高度，调节料道闸阀可以调节输送量。
③搅拌系统设计方案：
经计算，罐子容积达到210m3，高度达11m,仅使用气体搅拌很难在一定时间内使介质均匀分布在全部液体内。必须配合采用其它搅拌方式。
在液体搅拌中，常用的搅拌方式有：流体搅拌（包括射流搅拌，常规错流搅拌和涡流搅拌），机械搅拌（包括螺旋浆搅拌，螺杆搅拌，旋转叶板搅拌），气体搅拌（高压气流和小气流搅拌）。为了减少设备改造工作量和难度，配合已有的气体搅拌，采用外加“外循环涡流搅拌”方式，使搅拌系统达到项目技术要求。原理简图如下
储罐底部原装有2圈环形气管，管径φ50，气孔φ2。管路供气压力为0.7Mpa。根据空气压缩比，气泡到11m表面时，体积放大约为罐底体积的1.9倍，气泡在液体中上行时，依靠气泡体积的不断增大，带动液体流动，可减缓活性炭沉降的速率。根据原储罐的特点，不改变原气体搅拌的布局，增设“外循环涡流搅拌”。
如上图示，在罐顶中部区域增设液体抽出专用管，在罐底增设液体专用注入管，外接合适功率的离心泵。储罐内液体从罐顶抽出，从罐底以一定的角度注入，以外循环的液体注入推力，造成罐内液体定向螺旋流动，形成螺旋向上的涡流，与罐底上升不断澎大的气泡相混合，加大涡流向上的动力，一方面，减缓活性炭沉降速率，同时，加强活性炭与液合混合的强度，使活性炭均匀分布。
活性炭采用气体输送，液体下水平注入。如图示，加入管采用不锈钢管变成90度角，水平段插入液面一定的深度，深度可调，可进行大于120度角扇面旋转。活性炭加入时，旋转钢管可使活性炭在一个较大的平面内分布，加快活性炭在液体内均匀分布的速度。
为了避免罐外特环时，罐内液体和气体短路，外循环液体抽出管应尽可能靠近罐内液体平面中心，抽出管口应加装气/液分离器，并插入液面1m以下位置。
为了能在合适的时间内扰动200KL的液体，外循环液体注入要求有足够大的推力。经理论计算，注入管出口压力应大于2.5Mpa。根据这一要求，外循环离心泵应选择出口扬程大于30米，功率大于12.5kw的离心泵，由于储罐刚性较差，注入管和抽出管安装处要求加焊面积不小于300*300mm厚度大于3mm的加强板。
④:系统联接方案
设备系统在空间上受限于储罐的空间位置，操作面分置于罐顶与罐底，要求地面有合适的加料操作面和操作控制区。罐顶要求有合适的操作面，能上下自如。为了提高处理罐的效率，一个处理罐应就近配套两个静置缓存罐。并与过滤系统能快速联接与输送。被处理物料能快速从储存区输送到处理罐。
系统改造需充分考虑减少劳动强度和提高劳动效率，系统操作定主操作岗位一个，辅助操作岗位一个。设备联接方案如下图：
四．技术改造方案效果：
1.被处理液体从外部注入：25KL/h，8小时。
2．活性炭加入添加器：一次25KG (自然装态下,约65L) 。每次添加15分钟。
3．高压空气启动：高压空气开始搅拌。
4．循环泵启动：外循环搅拌启动。
5．启动活性添加：①.添加器出口阀门全开（含罐顶阀门）；②.再启动添加器高压空气阀门。③.调节罐顶活性炭加入管控制阀，调整活性炭加入速度。活性炭加入应缓慢加入，边加边搅拌，活性炭加入速度应控制在12.5kg/h 左右。
6．搅拌：活性炭添加完以后，关闭添加器高压空气，持续混合搅拌一小时。
7．搅拌系统停机：先关闭空气搅拌，再关闭外循环搅拌，
8.抽空已处理完的产品。抽空清理处理罐备用，需时间10小时。
根据以上流程，一个处理工艺周期时间约3工作日（24小时，含工间准备时间），较原200吨处理时间（14个工作日）缩短近70%，质量稳定且可监控。
论文作者:张韬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：活性炭论文; 液体论文; 气体论文; 储罐论文; 空气论文; 涡流论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第23期论文;