硅藻土最终实现连续定量添加

摘 要：PTMEG生产过程中所需的硅藻土堆密度仅0.34g/cm3，在现有工况下流动性很差，在新改造设备上添加使用以后，增强了流动性，下料顺畅，经过不断优化改造，已经满足生产需求。

关键词：硅藻土;堆密度;减速机;变频器;搅拌叶片;气压平衡管;充压管

PTMEG中文别称：聚四氢呋喃二醇，是一种易溶解于醇、酯、酮、芳烃和氯化烃，不溶于酯肪烃和水的白色蜡状固体。其主要用作嵌段聚氨酯或嵌段聚醚聚酯的软链段。由平均分子量为1000的聚四氢呋喃制得的嵌段聚氨酯橡胶，可用作轮胎、传动带、垫圈等;也可用于涂料、人造革、薄膜等。制得的嵌段聚醚聚酯为热塑性弹性体。平均分子量为2000的聚四氢呋喃，可用以制聚氨酯弹性纤维。2008年，有报道称由聚四氢呋喃制成的嵌段聚氨酯具有良好的抗凝血性，可用作医用高分子材料。其生产过程包含：THF反应工序、THF精制工序、聚合工序、醇解工序、中和干燥压滤工序、窄化工序。陕西陕化煤化工集团有限公司就有一套年产4万吨的PTMEG生产装置。

硅藻土呈灰白色，在PTMEG中和干燥压滤工序中，它是一种助滤剂。主要功能是进入过滤进料罐之后，吸附过滤PT溶液中的盐类物质，同时实现盐类物质和PT产品料液的分离。因此，硅藻土的连续定量添加对产品产量和质量起着举足轻重的作用。

6月20日，因为国际贸易政策调整和价格问题，后期将要把現用的助滤剂——谷壳灰改为硅藻土。但是若新购硅藻土添加设备——圆盘给料机一台，目前询价就为30万元/台，不但价格高，而且其后期使用效果据同行业单位——重庆天华等公司反映仍不理想，硅藻土在下料管内仍时有篷料、堵料情况的发生，也很难实现连续定量添加。

硅藻土相比之前使用的谷壳灰，密度较小，其堆密度仅0.34g/cm3，比面粉轻，即使在垂直管道内流动性都极差，加之垂直卸料管下方的过滤进料罐罐体内有2～3千帕的氮气气压，更加严重阻碍了它的流动性，所以经过实践和理论论证，使用原星型卸料器和卧式螺旋卸料器下料后，在下方垂直管道内流动依旧会不畅通。本次技改，一举改变普通螺旋卸料器的卧式结构为立式结构。螺旋卸料器输送量Q是衡量螺旋输送机能力的一个重要指标，它与输送量、螺旋螺距、螺旋叶片直径、螺旋轴转速、物料填充系数都有关系，可通过下列公式对输送量进行计算：

Q=47D2S.n.ψ

Q——输送量（t/h）

S——螺距，m

D——螺旋叶片直径（m）

N——螺旋轴转速（r/min）

ψ——填充系数

注：填充系数取决于被输送物料的摩擦性及其黏附性、螺距和螺旋输送机中心线的倾角。

1. 对于流动的几乎没有磨损的物料（如面粉、谷物）取ψ=0.45;

2. 对于少数磨损的且为颗状至小块的无赖哦（如食盐、砂）取ψ=0.33;

3. 对于磨损性和侵蚀性很大的且松散密度大的物料（如矿渣、砾石、矿石）取ψ=0.15.

4. 对于堆密度小于0.5g/cm3，流动性极差的物料，取ψ=0.05.

对于实际情况，S——螺距取值为0.1m，D——螺旋叶片直径取值为0.15m，n螺旋轴转速取值范围为50～120rpm，ψ——填充系数取值为0.05，按公式：Q=47D2S.n.ψ，计算出实际Q——输送量值等于0.08吨—0.23t/h，经与生产分厂核对，此输送量范围可满足生产所需。

螺旋输送机螺旋轴转速n不能超过其极限转速，否则其对物料的搅拌作用将大大超过输送作用，甚至只对物料有搅拌作用而没有输送作用。

根据经验选用1.5千瓦电机加摆线针轮减速机驱动，垂直安装在加料罐顶部中央，罐体设计容积为1.2m3，使用变频器调速，调速范围为50～120rpm，螺旋卸料器轴上方加三组风扇式的搅拌叶片进行强迫扰动并施加轴向推动力，一方面杜绝硅藻土篷料阻滞，一方面有力推动罐内硅藻土往下流动。考虑到垂直卸料管下方的过滤进料罐内有2～3千帕的氮气气压，而加料罐顶部为常压，为了克服压差对硅藻土往下流动性造成的影响，采用气压平衡管道，目的是把过滤进料罐与上方加料罐顶部用管道连接，使硅藻土上下气体压力相等。但是为了节省材料，创新使用空心搅拌轴代替气压平衡管，罐顶加1/2寸钢管作为顶部氮气充压管，并对罐体进行密封改造，确保加完料后即刻封闭好加料口盖板，确保罐体不漏气，使硅藻土流动达到最好工况。

7月20日，改造后的卸料器制作完成后经模拟实验调试正常，在下方带压情况下，其最大卸料量一个小时达0.23吨，而且这台卸料器制作成本仅三万余元，不但解决了此行业性技术难题，而且为公司节约了二十余万元的采购费用。

10月9日投用后三天，出现搅拌叶片变形弯曲的情况，便组织加大叶片厚度，并在根部焊接加强筋进行加固;11月2日，出现搅拌轴中部断裂情况，分析发现原304钢管所制作的搅拌轴抗扭强度太低，重新改原304钢管为中心通孔Φ12外径Φ45的阶梯轴，以加大抗扭变形能力.自11月4日后运转良好，经2个多月的实际摸索，生产分厂已经牢固掌握了一定的电机频率所对应的转速和硅藻土输送量经验值，最终实现直接连续均匀加入过滤进料罐，完全能够满足生产所需。

注：硅藻土添加设备附图见后页：

参考文献：

[1]傅水根主编.机械制造工艺学基础[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]冯辛安主编.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

作者简介：

刘江涌，陕西省渭南市，陕西陕化煤化工集团有限公司。