硅藻土最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量添加

摘 要：PTMEG生產(chǎn)過程中所需的硅藻土堆密度僅0.34g/cm3，在現(xiàn)有工況下流動(dòng)性很差，在新改造設(shè)備上添加使用以后，增強(qiáng)了流動(dòng)性，下料順暢，經(jīng)過不斷優(yōu)化改造，已經(jīng)滿足生產(chǎn)需求。

關(guān)鍵詞：硅藻土;堆密度;減速機(jī);變頻器;攪拌葉片;氣壓平衡管;充壓管

PTMEG中文別稱：聚四氫呋喃二醇，是一種易溶解于醇、酯、酮、芳烴和氯化烴，不溶于酯肪烴和水的白色蠟狀固體。其主要用作嵌段聚氨酯或嵌段聚醚聚酯的軟鏈段。由平均分子量為1000的聚四氫呋喃制得的嵌段聚氨酯橡膠，可用作輪胎、傳動(dòng)帶、墊圈等;也可用于涂料、人造革、薄膜等。制得的嵌段聚醚聚酯為熱塑性彈性體。平均分子量為2000的聚四氫呋喃，可用以制聚氨酯彈性纖維。2008年，有報(bào)道稱由聚四氫呋喃制成的嵌段聚氨酯具有良好的抗凝血性，可用作醫(yī)用高分子材料。其生產(chǎn)過程包含：THF反應(yīng)工序、THF精制工序、聚合工序、醇解工序、中和干燥壓濾工序、窄化工序。陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司就有一套年產(chǎn)4萬噸的PTMEG生產(chǎn)裝置。

硅藻土呈灰白色，在PTMEG中和干燥壓濾工序中，它是一種助濾劑。主要功能是進(jìn)入過濾進(jìn)料罐之后，吸附過濾PT溶液中的鹽類物質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鹽類物質(zhì)和PT產(chǎn)品料液的分離。因此，硅藻土的連續(xù)定量添加對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量起著舉足輕重的作用。

6月20日，因?yàn)閲H貿(mào)易政策調(diào)整和價(jià)格問題，后期將要把現(xiàn)用的助濾劑——谷殼灰改為硅藻土。但是若新購硅藻土添加設(shè)備——圓盤給料機(jī)一臺(tái)，目前詢價(jià)就為30萬元/臺(tái)，不但價(jià)格高，而且其后期使用效果據(jù)同行業(yè)單位——重慶天華等公司反映仍不理想，硅藻土在下料管內(nèi)仍時(shí)有篷料、堵料情況的發(fā)生，也很難實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量添加。

硅藻土相比之前使用的谷殼灰，密度較小，其堆密度僅0.34g/cm3，比面粉輕，即使在垂直管道內(nèi)流動(dòng)性都極差，加之垂直卸料管下方的過濾進(jìn)料罐罐體內(nèi)有2～3千帕的氮?dú)鈿鈮?，更加?yán)重阻礙了它的流動(dòng)性，所以經(jīng)過實(shí)踐和理論論證，使用原星型卸料器和臥式螺旋卸料器下料后，在下方垂直管道內(nèi)流動(dòng)依舊會(huì)不暢通。本次技改，一舉改變普通螺旋卸料器的臥式結(jié)構(gòu)為立式結(jié)構(gòu)。螺旋卸料器輸送量Q是衡量螺旋輸送機(jī)能力的一個(gè)重要指標(biāo)，它與輸送量、螺旋螺距、螺旋葉片直徑、螺旋軸轉(zhuǎn)速、物料填充系數(shù)都有關(guān)系，可通過下列公式對(duì)輸送量進(jìn)行計(jì)算：

Q=47D2S.n.ψ

Q——輸送量（t/h）

S——螺距，m

D——螺旋葉片直徑（m）

N——螺旋軸轉(zhuǎn)速（r/min）

ψ——填充系數(shù)

注：填充系數(shù)取決于被輸送物料的摩擦性及其黏附性、螺距和螺旋輸送機(jī)中心線的傾角。

1. 對(duì)于流動(dòng)的幾乎沒有磨損的物料（如面粉、谷物）取ψ=0.45;

2. 對(duì)于少數(shù)磨損的且為顆狀至小塊的無賴哦（如食鹽、砂）取ψ=0.33;

3. 對(duì)于磨損性和侵蝕性很大的且松散密度大的物料（如礦渣、礫石、礦石）取ψ=0.15.

4. 對(duì)于堆密度小于0.5g/cm3，流動(dòng)性極差的物料，取ψ=0.05.

對(duì)于實(shí)際情況，S——螺距取值為0.1m，D——螺旋葉片直徑取值為0.15m，n螺旋軸轉(zhuǎn)速取值范圍為50～120rpm，ψ——填充系數(shù)取值為0.05，按公式：Q=47D2S.n.ψ，計(jì)算出實(shí)際Q——輸送量值等于0.08噸—0.23t/h，經(jīng)與生產(chǎn)分廠核對(duì)，此輸送量范圍可滿足生產(chǎn)所需。

螺旋輸送機(jī)螺旋軸轉(zhuǎn)速n不能超過其極限轉(zhuǎn)速，否則其對(duì)物料的攪拌作用將大大超過輸送作用，甚至只對(duì)物料有攪拌作用而沒有輸送作用。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用1.5千瓦電機(jī)加擺線針輪減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，垂直安裝在加料罐頂部中央，罐體設(shè)計(jì)容積為1.2m3，使用變頻器調(diào)速，調(diào)速范圍為50～120rpm，螺旋卸料器軸上方加三組風(fēng)扇式的攪拌葉片進(jìn)行強(qiáng)迫擾動(dòng)并施加軸向推動(dòng)力，一方面杜絕硅藻土篷料阻滯，一方面有力推動(dòng)罐內(nèi)硅藻土往下流動(dòng)。考慮到垂直卸料管下方的過濾進(jìn)料罐內(nèi)有2～3千帕的氮?dú)鈿鈮?，而加料罐頂部為常壓，為了克服壓差?duì)硅藻土往下流動(dòng)性造成的影響，采用氣壓平衡管道，目的是把過濾進(jìn)料罐與上方加料罐頂部用管道連接，使硅藻土上下氣體壓力相等。但是為了節(jié)省材料，創(chuàng)新使用空心攪拌軸代替氣壓平衡管，罐頂加1/2寸鋼管作為頂部氮?dú)獬鋲汗?，并?duì)罐體進(jìn)行密封改造，確保加完料后即刻封閉好加料口蓋板，確保罐體不漏氣，使硅藻土流動(dòng)達(dá)到最好工況。

7月20日，改造后的卸料器制作完成后經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)調(diào)試正常，在下方帶壓情況下，其最大卸料量一個(gè)小時(shí)達(dá)0.23噸，而且這臺(tái)卸料器制作成本僅三萬余元，不但解決了此行業(yè)性技術(shù)難題，而且為公司節(jié)約了二十余萬元的采購費(fèi)用。

10月9日投用后三天，出現(xiàn)攪拌葉片變形彎曲的情況，便組織加大葉片厚度，并在根部焊接加強(qiáng)筋進(jìn)行加固;11月2日，出現(xiàn)攪拌軸中部斷裂情況，分析發(fā)現(xiàn)原304鋼管所制作的攪拌軸抗扭強(qiáng)度太低，重新改原304鋼管為中心通孔Φ12外徑Φ45的階梯軸，以加大抗扭變形能力.自11月4日后運(yùn)轉(zhuǎn)良好，經(jīng)2個(gè)多月的實(shí)際摸索，生產(chǎn)分廠已經(jīng)牢固掌握了一定的電機(jī)頻率所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速和硅藻土輸送量經(jīng)驗(yàn)值，最終實(shí)現(xiàn)直接連續(xù)均勻加入過濾進(jìn)料罐，完全能夠滿足生產(chǎn)所需。

注：硅藻土添加設(shè)備附圖見后頁：

參考文獻(xiàn)：

[1]傅水根主編.機(jī)械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

作者簡介：

劉江涌，陜西省渭南市，陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司。