碳酸氢氨溶液除杂除油的装置及其方法与流程

本发明涉及一种碳酸氢氨溶液的处理技术，具体是，涉及一种碳酸氢氨溶液除杂除油的装置及其方法。

背景技术：

碳酸氢氨(以下简称碳铵)是稀土碳酸盐工业生产中普遍使用的沉淀剂，一般用水配制成溶液使用。工业碳铵生产过程中为防止结块会按一定比例加入高分子有机活性剂(以下简称油)，同时在生产、转运和使用过程中难免会带入灰尘、包装物残片等杂质，这些物质会直接或间接影响碳酸稀土的产品质量，所以稀土行业使用的碳铵溶液必须过滤，尽量去除以上三种物质。

如图1所示，是现有技术中碳酸氢氨溶液除杂除油装置的工作流程图。

碳铵溶液的除杂除油装置的主要设备是厢式(或者板式)压滤机和除油槽，除杂除油顺序是：先用泵打入压滤机，除去固体杂质后再用泵打入除油槽，除油后的液体用泵打入清液储槽。其中除油槽为内设双层筛板的敞口pvc槽，下层筛板固定，在上面铺有除油毡、针织棉及丙纶地毯；上层筛板可拆卸，用于压盖三层过滤垫层。该工艺装置存在一定的缺陷：

a、压滤机、除油槽都是非密闭设备，过滤碳铵溶液时分解挥发的氨气味弥漫于空气中，造成作业环境恶劣。

b、压滤机滤布以及除油槽垫层靠人工拆装，操作环境差，人工成本高。

c、碳酸氢铵中的高分子有机活性剂截留在滤布的纤维空隙和表面，只能人工铲掉滤布表面的高分子有机活性剂后继续使用，再生的滤布板结严重，滤布的使用寿命短，需要频繁更换，工人劳动强度大。

d、为保证过滤效果，碳铵溶液以自然过滤的形式流过除油槽的三个垫层，流速小，无法满足大批量溶液的处理需求。

e、工艺装置难以实现自控。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是提供一种碳酸氢氨溶液除杂除油的装置及其方法，保证在密闭的环境下实现过滤及设备清洗，提高了设备处理能力和自动化程度。

技术方案如下：

一种碳酸氢氨溶液除杂除油的装置，包括：包括：原液槽、篮式过滤器、原液泵、纤维球过滤器、清液槽、生产废水流槽、反冲洗水储槽、反冲洗水泵；原液槽、原液泵、纤维球过滤器、清液槽通过管路依次相连接，篮式过滤器设置在原液槽与原液泵之间的管路上，电磁流量计设置在原液泵与纤维球过滤器之间的管路上；原液槽设置有液位计，反冲洗水储槽通过管路连接反冲洗水泵，反冲洗水泵通过管路连接纤维球过滤器的反冲洗进水阀；纤维球过滤器设置有压差开关，压差开关通过原液进水阀和滤液出水阀两处的压力表给出压差值；清液槽设置有清液储槽液位计。

进一步，原液泵通过管路分别连接原液槽、纤维球过滤器，一路用于给纤维球过滤器提供料液，另一路将料液回流到原液槽。

进一步，当纤维球过滤4进出管路压力差达到设定压差值时，压差开关给plc控制器发送信号，启动plc报警器，表明纤维球过滤器进出口管路液压差达到设定值，需对滤料进行反冲洗。

进一步，纤维球过滤器包括：过滤器本体和上盖，上盖位于过滤器本体的顶部，过滤器本体和上盖利用螺栓相连接；上盖设置有正压进气法兰口、排气法兰口、压紧装置，正压进气法兰口设置有正压进气阀，排气法兰口设置有排气阀，排气法兰口通过管道连接原液槽；正压进气阀通过管路连接压缩空气罐；压紧装置的气缸连接在上盖上；纤维球过滤器内部装有纤维球和压紧板，压紧板位于纤维球的上部；气缸内部的活塞连接有伸缩杆，伸缩杆伸入纤维球过滤器内部连接在压紧板上；气缸上部通过管路连接压缩空气罐；过滤器本体在侧壁上设置有上开口和下开口，在过滤器本体底部设置有底部法兰口；上开口设置有原液进水阀、反冲洗排水阀；原液泵通过管路连接在原液进水阀上，反冲洗排水阀通过管路连接生产废水流槽；下开口设置有反冲洗进水阀、滤液出水阀、正压排液阀、排空口手动阀；反冲洗进水阀通过管路连接反冲洗水泵，滤液出水阀通过管路连接清液槽，正压排液阀通过管路连接原液槽，排空口手动阀通过管路连接生产废水流槽；原液进水阀、反冲洗排水阀、反冲洗进水阀、滤液出水阀、正压排液阀通过管路连接压缩空气罐；底部法兰口上设置有反冲洗进气阀。

进一步，过滤器本体在侧壁上设置有支撑杆，支撑杆上套装有回转套，回转套的侧壁上设置有连接板，连接板的端部连接有螺纹套；气缸的顶端活动连接有螺纹杆，螺纹杆设置有转盘；螺纹杆安装在螺纹套上。

进一步，原液槽、篮式过滤器、纤维球过滤器、清液槽、反冲洗水储槽内壁上设置有树脂属高分子乙烯内衬。

进一步，原液泵、反冲洗水泵、正压进气阀、排气阀、原液进水阀、反冲洗排水阀、反冲洗进水阀、滤液出水阀、正压排液阀、反冲洗进气阀和压紧装置气缸的控制端子通过导线连接plc控制器；电磁流量计、液位计、压差开关、清液储槽液位计的信号输出端通过导线连接plc控制器。

一种碳酸氢氨溶液除杂除油的方法，包括：

原液槽中的原液通过原液泵进入纤维球过滤器，纤维球过滤器对碳酸氢铵溶液进行除杂除油；

当纤维球过滤器内部压力上升到设定压差值时，关闭原液泵，纤维球过滤器进入反冲洗程序；完成反冲洗程序后，纤维球过滤器继续对碳酸氢铵溶液进行除杂除油。

优选的：原液槽的液位由溶解量确定，溶解完全后启动纤维球过滤器，启动按钮向plc控制器发出启动指令后，设备进入plc控制器自动监控和控制状态；plc控制器发出指令打开纤维球过滤器的原液进水阀和滤液出水阀，延迟后启动原液泵，并打开排气阀，放气后关闭排气阀，原液槽中的原液通过原液泵进入纤维球过滤器；当纤维球过滤器内部压力上升到设定压差值时，压差开关给plc控制器发送信号，关闭原液泵，延迟关闭原液进水阀和滤液出水阀后，纤维球过滤进入进行反冲洗程序。

优选的：原液槽液位计的信号和清液储槽液位计的信号进入plc控制器，保证在纤维球过滤器启动状态下根据对液位计和液位计的数值信号监测结果控制原液泵的启停以及对纤维球过滤器的原液进水阀和滤液出水阀进行控制；原液泵的启动条件为原液槽的液位计数值大于低液位值，且清液储槽的液位计数值小于高液位值；当原液槽的液位值达到低液位限时，停止原液泵；当清液储槽的液位值达到高液位限时，停止原液泵。

本发明技术效果包括：

本发明解决了现有技术存在的问题，滤料实现可再生，既可以降低耗材成本又可以降低人工成本；保证在密闭的环境下实现过滤及设备清洗，避免碳铵气味进入操作现场，改善作业环境；优化工艺设备，科学组合，提高了设备处理能力和自动化程度。

1、可根据溶液的特性选用不同比表面积的纤维球，结合设备本身的压紧装置可以调整过滤孔隙，同一装备达到不同的过滤效果；

2、整体过滤系统在一定压力的条件下进行，提高了处理能力；

3、利用纤维柔软疏松的特性，在反冲洗的过程中可以实现吸附在纤维表面的高分子有机活性剂与纤维的分离，实现滤料再生，降低耗材成本及人工成本；

4、正常过滤、再生过程实现整体路线全密封，避免氨味挥发到环境中，原液槽、清液储槽与气体吸收系统联通改善作业环境；

5、优化工艺设备及流程，利用自动控制装置及合理的控制程序，实现自动化操作，降低劳动强度。

附图说明

图1是现有技术中碳酸氢氨溶液除杂除油装置的工作流程图；

图2是本发明中碳酸氢氨溶液除杂除油的装置的结构示意图；

图3是本发明中纤维球过滤器的结构示意图；

图4是本发明中纤维球过滤器的局部剖面图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图2所示，是本发明中碳酸氢氨溶液除杂除油的装置的结构示意图。

碳酸氢氨溶液除杂除油的装置的结构包括：原液槽1、篮式过滤器2、原液泵3、纤维球过滤器4、清液槽5、生产废水流槽6、反冲洗水储槽7、反冲洗水泵8。

原液槽1、原液泵3、纤维球过滤器4、清液槽5通过管路依次相连接，篮式过滤器2设置在原液槽1与原液泵3之间的管路上，电磁流量计9设置在原液泵3与纤维球过滤器4之间的管路上。篮式过滤器2用于截留大颗粒不溶物及拆袋杂质。原液槽1设置有液位计11，液位计11用于检测原液槽1内的液位高度。电磁流量计9用于计量进入纤维球过滤器4的料液流量。反冲洗水储槽7通过管路连接反冲洗水泵8，反冲洗水泵8通过管路连接纤维球过滤器4的反冲洗进水阀e。

原液泵3通过管路分别连接原液槽1、纤维球过滤器4，一路用于给纤维球过滤器4提供料液，另一路将料液回流到原液槽1。纤维球过滤器4设置有压差开关41，压差开关41通过原液进水阀c和滤液出水阀f两处的压力表给出压差值；当纤维球过滤器4进出管路压力差达到设定压差值时，压差开关41给plc控制器发送信号，启动plc报警器，表明纤维球过滤器4进出口管路液压差达到设定值，需对滤料进行反冲洗

清液槽5设置有清液储槽液位计51，清液储槽液位计51用于检测清液储槽5内的液位高度。

如图3所示，是本发明中纤维球过滤器4的结构示意图；如图4所示，是本发明中纤维球过滤器4的局部剖面图。

纤维球过滤器4的结构包括：过滤器本体42和上盖43，上盖43位于过滤器本体42的顶部，过滤器本体42和上盖43利用螺栓相连接。

上盖43设置有正压进气法兰口、排气法兰口、压紧装置431，正压进气法兰口设置有正压进气阀a，排气法兰口设置有排气阀b，排气法兰口通过管道连接原液槽1。正压进气阀a通过管道连接压缩空气罐。压紧装置431的气缸432连接在上盖43上。

纤维球过滤器4内部装有纤维球44和压紧板45，压紧板45位于纤维球44的上部；气缸432内部的活塞连接有伸缩杆433，伸缩杆433伸入纤维球过滤器4内部，连接在压紧板45上。气缸432上部通过管路连接压缩空气罐。纤维球44选用亲水疏油的丙纶纤维球，实现深度过滤和除油功能。

气缸431内衬镀钛，以满足碳铵溶液中含有氯离子的防腐要求。伸缩杆433的材质为不锈钢。

排气法兰口能够避免因纤维球过滤器4内部碳铵溶液的挥发气体使罐内憋气造成处理能力降低的现象，且避免该压差值触发反冲洗程序的启动。同时原液槽1通过通风管道连接气体吸收系统，避免分解产生的氨气污染空气。

过滤器本体42在侧壁上设置有上开口421和下开口422，在过滤器本体42底部设置有底部法兰口423。

上开口421设置有原液进水阀c、反冲洗排水阀d。原液泵3通过管路连接在原液进水阀c上，反冲洗排水阀d通过管路连接生产废水流槽6。原液进水阀c、反冲洗排水阀d通过管路连接压缩空气罐。

下开口422设置有反冲洗进水阀e、滤液出水阀f、正压排液阀g、排空口手动阀h。反冲洗进水阀e通过管路连接反冲洗水泵8，滤液出水阀f通过管路连接清液槽5。正压排液阀g通过管路连接原液槽1，排空口手动阀h通过管路连接生产废水流槽6。在反冲洗滤料之前打开正压进气阀a，空气压迫纤维球过滤器4内溶液由正压排液阀g排出，全部排回到原液槽1，避免造成浪费。排空口手动阀h只在更换滤料时，为了彻底清空罐体使用。反冲洗进水阀e、滤液出水阀f、正压排液阀g通过管路连接压缩空气罐。

底部法兰口423上设置有反冲洗进气阀i。反冲洗进气阀i用于反冲洗过程中的气洗。

过滤器本体42在侧壁上设置有支撑杆424，支撑杆424上套装有回转套425，回转套425的侧壁上设置有连接板426，连接板426的端部连接有螺纹套427；气缸432的顶端活动连接有螺纹杆433，螺纹杆433设置有转盘434；螺纹杆433安装在螺纹套427上。需要检修纤维球过滤器4内部时，将过滤器本体42和上盖43连接的螺栓卸下，旋转转盘434，转盘434带动螺纹杆433旋转，螺纹杆433将上盖43和气缸432提起，推动上盖43与过滤器本体42分离，过滤器本体42就可以腾出维修空间。

原液槽1、篮式过滤器2、纤维球过滤器4、清液槽5、反冲洗水储槽7内壁上设置有po(树脂属高分子乙烯)内衬，能够满足溶液温度介于30-50℃的使用要求。

正压进气阀a、排气阀b、原液进水阀c、反冲洗排水阀d、反冲洗进水阀e、滤液出水阀f、正压排液阀g、反冲洗进气阀i选用自动开关的气动阀或电磁阀。

原液泵3、反冲洗水泵8、正压进气阀a、排气阀b、原液进水阀c、反冲洗排水阀d、反冲洗进水阀e、滤液出水阀f、正压排液阀g、反冲洗进气阀i和气缸432的控制端子通过导线连接plc控制器；电磁流量计9、液位计11、压差开关41、清液储槽液位计51的信号输出端通过导线连接plc控制器。电磁流量计9、液位计11、清液储槽液位计51与原液泵3联动。压差开关41通过plc发出需要反冲洗的提示警报，并在延迟120s后自动进入反冲洗程序。

液位计11检测到原液槽1的液位低于设定值时，原液泵3停止；清液储槽液位计51检测到清液槽5的液位高于设定值时，原液泵3停止。

压差开关41检测到纤维球过滤器4内压力差值大于设定值时，向plc发出信号，关闭原液泵3，延迟10s关闭原液进水阀c，再延迟10s关闭滤液出水阀f，同时plc柜响起报警铃，提示120s后进入进行反冲洗程序。

电磁流量计9检测进入纤维球过滤器4的流量小于等于设定值时，无需人为调整回流量来控制进入纤维球过滤器的流量。电磁流量计9检测进入纤维球过滤4的流量大于设定值时，需通过调整回流支路阀门开度，达到调整进入纤维球过滤器4的流量值。

如要流量可自动调节，则需为原液泵3增设变频电机以及变频器，用电磁流量计9连锁变频器，从而控制变频电机实现原液泵3流量的自动调节；或者为进纤维球过滤器4的管路增设电动调节阀，通过电磁流量计9连锁电动调节阀来实现流量的自动控制。

碳酸氢氨溶液除杂除油的方法，具体步骤包括：

步骤1：原液槽1中的原液通过原液泵3进入纤维球过滤器4，纤维球过滤器4对碳酸氢铵溶液进行除杂除油；

原液槽1的液位由溶解量确定，溶解完全后启动纤维球过滤器4，启动按钮向plc发出启动指令后，设备进入plc自动监控和控制状态；plc发出指令打开纤维球过滤器4的原液进水阀c和滤液出水阀f，延迟3秒后启动原液泵3，并打开排气阀b，放气60秒后关闭排气阀b，原液槽1中的原液通过原液泵3进入纤维球过滤器4，依靠纤维球过滤器4对碳酸氢铵溶液除杂除油。

原液泵3的启动条件为原液槽1的液位计11数值大于低液位值，且清液储槽5的液位计51数值小于高液位值。当原液槽1的液位值达到低液位限时，自动停止原液泵3；当清液储槽5的液位值达到高液位限时，自动停止原液泵3。原液槽液位计11的信号和清液储槽液位计51的信号都采集进入plc控制器，保证在纤维球过滤器4启动状态下根据对液位计11和液位计51的数值信号监测结果控制原液泵3的启停以及对纤维球过滤器4的原液进水阀c和滤液出水阀f进行自动控制。

步骤2：当纤维球过滤器4内部压力上升到设定压差值时，关闭原液泵3，纤维球过滤器4进入反冲洗程序；

当纤维球过滤器4内部压力上升到设定压差值时，压差开关41给plc控制器发送信号，关闭原液泵3，延迟10s关闭原液进水阀c和滤液出水阀f，同时plc柜响起报警铃，提示120s后纤维球过滤4进入进行反冲洗程序。

反冲洗程序具体操作流程如表1所示。

表1

步骤201：正压进气压出罐内料液回原液槽1；

plc控制器发送信号打开正压进气阀a、正压排液阀g，压缩空气将纤维球过滤器4内的原液排回到原液槽1，排空一段时间后关闭正压进气阀a；

步骤202：气水混合反冲洗；

关闭正压排液阀g，打开反冲洗排水阀d，提升压紧装置431的压紧板；打开反冲洗进水阀e、启动反冲洗水泵8，打开反冲洗进气阀i；反冲洗出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤203：保持继续进气反冲洗；

plc控制器发送信号关停反冲洗水泵8，关闭反冲洗进水阀e，关闭反冲洗进气阀i，利用从正压进气阀a进入的压缩空气继续清洗，残留的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤204：第一次单独进水反冲洗；

plc控制器发送信号打开反冲洗进水阀e，打开反冲洗水泵8，一段时间后关停反冲洗水泵8，关闭反冲洗进水阀e；清洗后废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤205：第一次反复下压压紧板2次；

plc控制器发送信号反复下压、提升压紧装置431的压紧板，挤压出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤206：第一次单独进气反冲洗；

plc控制器发送信号打开反冲洗进气阀i，一段时间后关闭反冲洗进气阀i，空气吹出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤207：第二次单独进水反冲洗；

plc控制器发送信号打开反冲洗进水阀e，打开反冲洗水泵8，一段时间后关停反冲洗水泵8，关闭反冲洗进水阀e；冲洗出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤208：第二次反复下压压紧板2次；

plc控制器发送信号反复下压、提升压紧装置431的压紧板，挤压出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤209：第二次单独进气反冲洗

plc控制器发送信号打开反冲洗进气阀i，一段时间后关闭反冲洗进气阀i，空气吹出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤210：第三次单独进水反冲洗；

plc控制器发送信号打开反冲洗进水阀e，打开反冲洗水泵8，一段时间后关停反冲洗水泵8，关闭反冲洗进水阀e；冲洗出的废水通过反冲洗排水阀d进入生产废水流槽6；

步骤211：正压进气将罐内清洗水压入原液槽。

plc控制器发送信号关闭反冲洗出水阀f，打开正压排液阀g，下压压紧板45，打开正压进气阀a；一段时间后关闭正压正压进气阀a，关闭正排阀f；空气吹出的废水通过正压排液阀g排回到原液槽1。

步骤3：完成反冲洗程序后，plc在延迟300s后重新进入步骤1，纤维球过滤器4继续对碳酸氢铵溶液进行除杂除油。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。