淺析聚丙烯滾桶器及其改造方案

李興成

摘 要：隨著國民經濟的發展，對能源需求不斷擴大，我國對進口石油依存度不斷升高，而少油富煤是我國的基本能源狀況，為了減少對進口石油的依賴程度，大力發展煤化工產業，符合國民經濟發展對能源需求的戰略統籌需要，在煤化工聚丙烯裝置生產過程中針對進口滾筒器設備進行國產化改造以適應裝置生產需要顯得尤為重要。

1滾桶器介紹、結構原理、特點、作用及重要性

1.1 滾桶器介紹

滾桶器在滿足最大負荷下保持SUG催化劑活性，SUG催化劑溶液符和性能要求，保證及時添加催化劑24小時運行，在這種情況下要求催化劑具有較高活性，要求滾桶器發揮最大效能運轉來保證SUG催化劑及時添加。為滿足裝置生產需要，滾桶器幾乎是在不停地運行，最初安裝為美國西庫滾桶器。

1.2 滾桶器結構原理

1.2.1滾桶器結構

滾桶器由電機、蝸輪蝸桿減速機構、驅動軸、主動鏈輪、從動軸、從動鏈輪、鏈條、基座、支架、軸承、軸承座、捆綁器等組成。

1.2.2滾桶器原理

在電機的驅動下，經聯軸器（套桶聯軸器）與蝸桿軸聯接，經減速器（蝸輪蝸桿減速器）蝸輪軸上的主動齒輪驅動鏈條，鏈條帶動從動軸上從動鏈輪，經鏈條減速驅動從動軸轉動。捆綁器將兩桶催化劑固定隨著軸轉動。

2.催化劑作用原理

2.1 催化劑作用

催化現象是自然界中普遍存在的重要現象，催化作用幾乎遍及化學反應的整個領域。催化劑作為整個化學領域中最具代表性的化學物質之一，有著舉足輕重的地位。催化劑能改變反應速率，但不改變反應總標準。化學反應中由于催化劑的介入而加速或減緩化學反應速率的現象稱為催化作用。在催化反應中，催化劑與反應物發生化學作用，改變了反應途徑，從而改變了反應的活化能，這是催化劑得以改變反應速率的原因。如化學反應A+B→AB，所需活化能為E，加入催化劑C后，反應分兩步進行，所需活化能分別為F、G，其中F、G均小于E。

2.2 催化劑的原理

在化學反應過程中有些物質自身無法完成化學反應，不然就是需要較長時間來完成化學反應。但在有催化劑的環境下，分子只需較少的能量即可完成化學反應。催化劑可使化學反應物在不改變的情形下，分子只需較少的能量即可完成化學反應。

在催化反應過程中，至少必須有一種反應物分子與催化劑發生了某種形式的化學作用。由于催化劑的介入，會誘導化學反應發生改變，而使化學反應變快或減慢或者在較低的溫度環境下進行化學反應。催化劑在化學反應中起到的作用叫催化作用，催化劑在工業上也稱為觸媒。

3.丙烯聚合SUG型催化劑應用介紹、結構參數、參數對比

3.1 丙烯聚合SUG型高效催化劑應用介紹

國產丙烯聚合SUG型高效催化劑是由河北任丘利和科技發展有限公司研制。經試驗，國產丙烯聚合SUG型高效催化劑的主要組成與進口催化劑相近，但微觀結構與進口催化劑有一定差異，內孔略小而體積大。工業應用結果表明，SUG型催化劑的聚合活性高，生產的聚丙烯粉料堆積密度高，粒徑分布窄，顆粒形態好而細分含量低，工業裝置運行平穩，單耗與進口催化劑相當。

3.2 丙烯聚合SUG型高效催化劑的主要成分和結構參數

催化劑的主要成分和結構參數是決定催化劑的性能的關鍵指標之一。

4.滾桶器的改造方案、具體實施方案及理論計算

4.1 滾桶器的改造方案

根據以往發生故障的情況，決定對滾桶器進行改造升級，對其他附件進行測繪加工，適當升級強化改造。

自PP裝置開工生產，滾桶器運轉投用一段時間發生故障情況評估認為：第一，電機軸平鍵磨損、損壞導致傳動失效的情況占第一位。就這種情況在重新設計時將電機軸及蝸桿軸徑尺寸加大，同時按標準將平鍵尺寸放大，進行強化加固提高強度設計。針對具體采用的平鍵材料材質及具體尺寸進行強度校核計算以求達到滿足設計要求。采用45號鋼。熱處理要求：調質HRC28-32，淬火硬度：HRC40-45。第二，將滾桶器從動軸軸徑強化加固到φ40mm（原美國西庫滾桶器從動軸軸徑測繪得知為φ38mm）。采用45號鋼正火處理即可。第三，對蝸輪、蝸桿減速機輸出功率進行提高設計選配，那么電機功率相應匹配提高到2.0kw以上（原美國西庫滾桶器電機功率為1.5kw），可對蝸輪、蝸桿減速機廠家提出技術參數要求及蝸輪、蝸桿加工材料材質提出技術要求，蝸輪加工材料材質選用速度較低的重載傳動，載荷穩定的如：ZCuAl10Fe3或ZCuAl10Fe3Mn2，以保證強度和穩定性。蝸桿加工材料材質選用42CrMo，40CrNi等進行表面淬火處理，以保證耐磨性和使用的長周期可靠性。第四，對設計選定的蝸輪、蝸桿減速機及根據電機功率、轉速進行蝸輪、蝸桿減速機輸出軸即主動軸轉速及從動軸轉速的理論計算。第五，進行土建、混凝土施工，基礎、基座定位依據裝配圖圖紙進行施工，安裝、定位、水平、標高、基座固定、二次灌漿、裝配，具備條件調試、試車、驗收交付使用。

4.2 滾桶器改造的具體實施方案

首先對美國西庫滾桶器進行測繪、繪圖、設計，然后進行加工、施工、安裝。

進行測繪，可知原美國西庫滾桶器電機轉數為1720r/min，功率為1.5kw，電機軸徑為φ38mm。主動鏈輪19齒，從動鏈輪45齒。蝸輪42齒，蝸桿頭數為1。

設計改造為：主動軸、從動軸由原來的φ38mm改為φ40mm，主、從動軸鏈輪平鍵由10×8mm改為12×8mm，采用45號鋼加工。

將蝸輪、蝸桿減速機輸出功率選配為2.2kw，與電機功率匹配為2.2kw。

電機功率由原來的1.5kw選配提升為2.2kw電機。同時電機軸頭直徑由φ20mm改為φ30mm，同時電機軸頭鍵由6×6mm改為10×8mm，采用45號鋼加工，平鍵材質均采用抗拉強度不小于600MPa的45號鋼。熱處理要求為調質HRC28-32，淬火硬度：HRC40-45。

4.3 滾桶器改造理論計算

從動軸為45號鋼的實心軸，查得材料的許用切應力[τ] =40Mpa，許用單位長度扭轉角[θ] =1o/m，切變模量G=80GPa，軸的直徑D=40mm，試校核從動軸的強度和剛度。

故傳動軸的剛度足夠。

4.4 平鍵強度計算

平鍵受力分析圖如下：

聯軸器電機軸頭處選擇普通平鍵鍵為10×8mmb=10mmh=8mml=30mm

設定載荷在鍵的工作面上均勻分布，滾桶器電機軸頭鍵屬于存在磨損的動聯接，其強度條件為

結論：

當前階段煤化工聚丙烯裝置生產中使用該形式滾筒器在我國使用較為廣泛，本文筆者主要從國外及國內的滾筒器的相關原理及具體的結構來分析相應的改造方案，為更好的提升我國滾筒器的使用效果奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]謝曉蘭，林麗芹，謝秀利，袁俊生.立足區域產業發展的綠色石油化工產業技術人才培養專業群的構建和實踐[J].教育教學論壇，2018（39）：181-184.