硅藻土最終實現連續定量添加

摘 要：PTMEG生產過程中所需的硅藻土堆密度僅0.34g/cm3，在現有工況下流動性很差，在新改造設備上添加使用以后，增強了流動性，下料順暢，經過不斷優化改造，已經滿足生產需求。

關鍵詞：硅藻土;堆密度;減速機;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，可用作醫用高分子材料。其生產過程包含：THF反應工序、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有限公司就有一套年產4萬噸的PTMEG生產裝置。

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。主要功能是進入過濾進料罐之后，吸附過濾PT溶液中的鹽類物質，同時實現鹽類物質和PT產品料液的分離。因此，硅藻土的連續定量添加對產品產量和質量起著舉足輕重的作用。

6月20日，因為國際貿易政策調整和價格問題，后期將要把現用的助濾劑——谷殼灰改為硅藻土。但是若新購硅藻土添加設備——圓盤給料機一臺，目前詢價就為30萬元/臺，不但價格高，而且其后期使用效果據同行業單位——重慶天華等公司反映仍不理想，硅藻土在下料管內仍時有篷料、堵料情況的發生，也很難實現連續定量添加。

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，即使在垂直管道內流動性都極差，加之垂直卸料管下方的過濾進料罐罐體內有2～3千帕的氮氣氣壓，更加嚴重阻礙了它的流動性，所以經過實踐和理論論證，使用原星型卸料器和臥式螺旋卸料器下料后，在下方垂直管道內流動依舊會不暢通。本次技改，一舉改變普通螺旋卸料器的臥式結構為立式結構。螺旋卸料器輸送量Q是衡量螺旋輸送機能力的一個重要指標，它與輸送量、螺旋螺距、螺旋葉片直徑、螺旋軸轉速、物料填充系數都有關系，可通過下列公式對輸送量進行計算：

Q=47D2S.n.ψ

Q——輸送量（t/h）

S——螺距，m

D——螺旋葉片直徑（m）

N——螺旋軸轉速（r/min）

ψ——填充系數

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

1. 對于流動的幾乎沒有磨損的物料（如面粉、谷物）取ψ=0.45;

2. 對于少數磨損的且為顆狀至小塊的無賴哦（如食鹽、砂）取ψ=0.33;

3. 對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. 對于堆密度小于0.5g/cm3，流動性極差的物料，取ψ=0.05.

對于實際情況，S——螺距取值為0.1m，D——螺旋葉片直徑取值為0.15m，n螺旋軸轉速取值范圍為50～120rpm，ψ——填充系數取值為0.05，按公式：Q=47D2S.n.ψ，計算出實際Q——輸送量值等于0.08噸—0.23t/h，經與生產分廠核對，此輸送量范圍可滿足生產所需。

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

根據經驗選用1.5千瓦電機加擺線針輪減速機驅動，垂直安裝在加料罐頂部中央，罐體設計容積為1.2m3，使用變頻器調速，調速范圍為50～120rpm，螺旋卸料器軸上方加三組風扇式的攪拌葉片進行強迫擾動并施加軸向推動力，一方面杜絕硅藻土篷料阻滯，一方面有力推動罐內硅藻土往下流動。考慮到垂直卸料管下方的過濾進料罐內有2～3千帕的氮氣氣壓，而加料罐頂部為常壓，為了克服壓差對硅藻土往下流動性造成的影響，采用氣壓平衡管道，目的是把過濾進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。但是為了節省材料，創新使用空心攪拌軸代替氣壓平衡管，罐頂加1/2寸鋼管作為頂部氮氣充壓管，并對罐體進行密封改造，確保加完料后即刻封閉好加料口蓋板，確保罐體不漏氣，使硅藻土流動達到最好工況。

7月20日，改造后的卸料器制作完成后經模擬實驗調試正常，在下方帶壓情況下，其最大卸料量一個小時達0.23噸，而且這臺卸料器制作成本僅三萬余元，不但解決了此行業性技術難題，而且為公司節約了二十余萬元的采購費用。

10月9日投用后三天，出現攪拌葉片變形彎曲的情況，便組織加大葉片厚度，并在根部焊接加強筋進行加固;11月2日，出現攪拌軸中部斷裂情況，分析發現原304鋼管所制作的攪拌軸抗扭強度太低，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日后運轉良好，經2個多月的實際摸索，生產分廠已經牢固掌握了一定的電機頻率所對應的轉速和硅藻土輸送量經驗值，最終實現直接連續均勻加入過濾進料罐，完全能夠滿足生產所需。

注：硅藻土添加設備附圖見后頁：

參考文獻：

[1]傅水根主編.機械制造工藝學基礎[M].北京：清華大學出版社，2011.

[2]馮辛安主編.機械制造裝備設計[M].北京：機械工業出版社，2004.

作者簡介：

劉江涌，陜西省渭南市，陜西陜化煤化工集團有限公司。