乙炔发生器在电石法制乙炔中的运用
周舒 肖富强
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周舒 肖富强,. 乙炔发生器在电石法制乙炔中的运用[J]. 中国法学研究,20211. DOI:10.12721/ccn.2021.157001.
摘要: 乙炔发生器作为电石法制乙炔生产装置中不可或缺的一种关键设备,配套设备设施较多,涉及机械、电器、仪表、操作维护等专业,构成复杂,影响较为广泛。
主要过程由皮带输送小粒径电石进入临时储存料斗,再通过发生器上、下料斗进入发生器进行水解反应,从而制成乙炔气,下面就将对发生系统各主要部件的作用、功能及运用情况加以论述。
关键词: 化工设备;结构说明;升级改良
DOI:10.12721/ccn.2021.157001
基金资助:

通常直径3200mm发生器较为常见,直径4200mm的发生器自2003年开始首次使用,在使用过程中,主要存在以下问题:

发生器主要承担搅拌功能,电石料块在发生器内逐层反应,所以转速必须适当,过快电石不能充分反应,效益不能最大化同时未反应完全的排除发生器外,存在一定安全风险。转速过慢,产能降低。所以总得特点是低速重载。一级减速机使用摆线针轮减速度机,使用周期较短,运行周期1-2年,更换配件多,成本高,整体运行周期能够延长1年左右,对长周期运行的设备而言,严重制约产能,且维修成本较高,接近整机采购单价80%。

耙齿耙臂由于主材强度以及耐磨性与工作环境不相适应,频繁断裂、脱落,运行3-6个月不等,由于长期处于电石、硒铁和清液混合搅拌的环境中,内部工作环境有限且恶劣,检修作业时长4-8小时不等。

发生器上部给料机腰鼓圈由于腰鼓圈成分、结构设计、材质耐温性等原因,导致腰鼓圈材质可耐受温度与本体运行温度相当,无余量,与实际工况环境不相适应,运行周期20天-50天不等,发生器破裂可能引起着火、爆炸等恶性不可控的安全事故,严重影响安全生产。

上下储斗活门使用双作用气缸,活门关闭过程可能存在断气,导致乙炔气体释放至外部空间,大概率造成着火、爆炸等安全事故。

发生器活门主要控制物料的转运和临时储存的功能,已保证发生器能够连续不间断使用,同时必须保证在较短的时间内,安全的将电石送入发生器内,上下储斗规则且同心,而皮带落入电石不在活门中心,因皮带落入电石位于上储斗落料孔外,对上活门冲击较小,上储斗电石落入下储斗,自中心落入,对下储斗活门胶套冲击较大,因此使用周期较短。

一、减速机结构改造:

采用硬齿面斜齿轮减速机,结构更为简单,更具有承载力,延长设备使用寿命3-5年,且运行到期后,更换主要部件后,使用寿命仍与新机相当。

二、腰鼓圈形状、材质及内衬形状改造

(1) 改善腰鼓圈结构:之前腰鼓圈静态下结构近似直筒状,由于腰鼓圈运动状态下左右偏差在0-1里面,上下在最大±1.5厘米范围内运动,实际腰鼓圈拉伸距离不超过1厘米,使腰鼓圈处于过度压缩或者过度拉伸状态,现将腰鼓圈结构改造为鸭嘴型,开合空间较大,能够保证腰鼓圈处于正常工作状态下的压缩和拉伸。

(2) 提高耐温区间:提高耐温区间1倍,可达160度,本体温度85度,有效防止腰鼓圈碳化,腰鼓圈由直筒状改为鸭嘴状,增大形变量,调整高度,由于腰鼓圈运动状态下左右偏差在0-1里面,上下在最大±1.5厘米范围内运动,实际腰鼓圈拉伸距离不超过1厘米,使腰鼓圈处于过度压缩或者过度拉伸状态,即避免了磨蹭腰鼓圈同时改变电石下落方向,减少冲击磨蹭腰鼓圈,延长使用周期3-6个月,目前可稳定运行6个月以上,确保了韧性的同时确保一定的强度,增加耐高温特性。

(3) 腰鼓圈内径为400mm,将腰鼓圈内衬直径由桶状,改变为上宽,下窄的倒梯形,避免腰鼓圈处于运动状态时,内衬下边棱易于腰鼓圈产生摩擦,在弹性形变过程中,腰鼓圈发生裂痕或磨破漏气跑灰。

三、搅拌齿臂改造:

针对搅拌齿臂槽钢壁厚较薄的特点,在齿臂两个主工作面之一的侧面焊接加强筋一道,解决正面电石硒铁摩擦导致壁厚减薄问题,同时利用圆钢形状及焊缝形成的弧形工作面,对阻挡运行的气液固物料混合物起到导流左右,从而达到减少正面冲击摩擦带来的不利影响。对于搅拌齿臂槽底部平行正面带来的平面摩擦,加装耐磨钢板,钢板面窄于槽钢底面并与之形成倾角,主要减少阻力。减少压紧螺栓长度,仅预留一帽距离,避免螺栓过长部分过多接触硒铁,减少上部气液固混合物对螺栓的冲刷摩擦。将改变螺帽结构,使用双螺帽,下部使用普通螺栓主要起到紧固作用,上部使用闭式盖帽与下部普通螺帽配合使用,主要起到两个作用,一防止下部螺栓松动,二上下两个螺栓密封面紧密接触以及封闭式的螺栓,避免了浆液的浸泡渗入,保证了再次检修的顺利以及避免动火作业,确保了螺栓可再利用。增加搅拌齿上部挂齿宽度,避免搅拌齿脱落。

搅拌减速机结构改造,使用寿命延长2倍,减少采购2次,合计8台,3.2(单价)*4(台数)2(寿命延长倍数)*÷5(现使用年限)=5.12万元/年/台,检维修合计减少20人次/年;

(1)改造之前腰鼓圈使用寿命平均45天,年消耗量64个,每次更换需降乙炔流量,检修人员四人,作业工时两个小时,检修人员256人次,作业工时合计128小时以上。目前所有检修作业量已经下降50%以上。

腰鼓圈年消耗量节约32个以上,直接采购费用节约25600元,同时因材质、耐温不足引起的拉裂、碳化现象得以杜绝,根据目前使用效果来看,经济、社会效益还在进一步延伸。

升级改造之前,搅拌齿臂使用周期3-6个月不等,6个月之内齿臂大修率占比50%以上。单支齿臂耙齿脱落率超过40%,齿臂大多底部和侧工作面或磨透或开裂,基本报废无维修价值。每支齿臂拆卸螺栓10个,经过气液固混合物浸泡,螺栓螺纹间充满渣浆液,拆卸30-60分钟不等,如遇螺杆滑丝,则无法拆卸,只能割除,在此易燃易爆密闭空间,出现明火,面临空间爆炸风险。

升级改造之后,搅拌齿臂稳定运行周期已延长12个-18个月,整体使用寿命稳定延长2倍以上,且齿臂使用寿命延长18-24个月,且杜绝了齿臂磨透断裂的现象,螺栓未再出现松动,造成搅拌齿脱落,造成生产降量维修的现象。同时螺栓拆卸时间至15分钟以内,将直线拆卸一对齿臂2小时左右,缩短至30分钟以内,直接节约3/4工时,整台设备大修由之前48小时,减至16小时左右,减少人员进入受限空间左右1-2次,8-16人次,安全效益较大。

改变原有套装方式,壁厚较薄使用寿命短,壁厚较厚难以完成套装,所以在保证装配的同时又能保证大大延长使用寿命,必须增加壁厚,不用套装方式,采用螺栓压紧固定的方式。

减少停机次数,员工劳动强度会大大降低,作业风险会极大下降,员工有更多时间巡检,解决更多装置上的问题,有利进一步及早彻底的解决问题,避免恶化。上下游工序更佳平稳,原材料消耗同比会逐渐下降。

氯碱PVC行业均可采用此类改善方式,使用类似规格设备或者更大规格的设备,效果更佳,值得推广。

参考文献:

[1] 聚氯乙烯生产过程及操作  郑石子   北京科学技术出版社   1993 

[2] 化学化工物性数据数据手册 徐克勋    北京化学工业出版社    1998

[3] 化工设备机械基础         刁玉玮    大连理工大学出版社     2006