某石化公司腈綸聚合裝置具有日產(chǎn)200t聚合物的4臺(tái)釜和2條原液生產(chǎn)線；在工藝上采用了美國(guó)氰胺公司2步法水相懸浮聚合工藝，整個(gè)工藝流程均由計(jì)算機(jī)控制，生產(chǎn)原料以丙烯腈為單體，醋酸乙烯酯為第2單體，氧化還原體系為引發(fā)劑，巰基乙醇為鏈轉(zhuǎn)移劑，上述物料經(jīng)聚合、終止、脫單、水洗、混合、脫水、漿化、溶解、過(guò)濾、脫泡等工序制成合格原液，供紡絲生產(chǎn)。4臺(tái)聚合反應(yīng)釜是聚合生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備，其中聚合反應(yīng)釜攪拌運(yùn)行的狀態(tài)，直接影響到平穩(wěn)生產(chǎn)。
1反應(yīng)釜采用純鋁材質(zhì)
采用鋁材制造聚合反應(yīng)釜，是因?yàn)殇X具有較高的電很電位，其標(biāo)準(zhǔn)平衡電位為-1.67V，并且是兩性金屬，在60℃的聚合反應(yīng)溫度下，可以產(chǎn)生氧化膜，起到鈍化作用，具有較好的耐蝕性能。由于鋁釜在生產(chǎn)過(guò)程中，介質(zhì)中會(huì)含有其它雜質(zhì)（如鐵、銅等）。這些雜質(zhì)與鋁的電很電位不同，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微電池，降低鋁的耐蝕性。由于pH值為1.9，聚合反應(yīng)釜內(nèi)筒體存在微電池腐蝕，在釜壁上不斷溶出鋁離子（Al3+），使鋁釜帶上負(fù)電荷，而聚丙烯腈顆粒表面帶負(fù)電，根據(jù)同性相斥的原理，聚合物顆粒不易粘附在聚合反應(yīng)釜上，從而達(dá)到抗疤的目的。因此為了避免釜內(nèi)結(jié)疤，與物料接觸的零部件進(jìn)料采用純鋁制造。
2改造原因
聚合裝置共有4臺(tái)聚合反應(yīng)釜，聚合反應(yīng)釜減速器型號(hào)為A12A，日本3菱公司制造，電機(jī)功率為75kW電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為980r/min。攪拌轉(zhuǎn)速為190r/min，減速比為5.17。經(jīng)過(guò)多年使用，影響腈綸反應(yīng)釜長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要原因有2個(gè)。
（1）腈綸反應(yīng)釜采用上部進(jìn)料，為保護(hù)3股進(jìn)料管并防止結(jié)疤，在3股進(jìn)料管外套一根進(jìn)料護(hù)管，進(jìn)料護(hù)管一直伸到聚合反應(yīng)釜下部，見(jiàn)圖1。在聚合反應(yīng)釜檢修時(shí)，發(fā)現(xiàn)釜內(nèi)的進(jìn)料護(hù)管周圍結(jié)疤嚴(yán)重，結(jié)疤的主要原因是由于進(jìn)料護(hù)管一直伸到聚合反應(yīng)釜下部，在聚合反應(yīng)釜進(jìn)料護(hù)管與釜壁間形成死角，影響到物料的流動(dòng)，由于進(jìn)料護(hù)管的存在使物料流動(dòng)不規(guī)則，形成紊流，對(duì)攪拌槳葉沖刷和腐蝕較為嚴(yán)重，造成攪拌軸和槳葉擺動(dòng)，從而造成機(jī)封磨損、損壞，降低了聚合反應(yīng)釜的運(yùn)行時(shí)間，增加了檢維修工作的工作量。
（2）自1988年開(kāi)工以來(lái)，聚合反應(yīng)釜電機(jī)與減速器一直采用鏈條聯(lián)軸器，鏈條聯(lián)軸器是利用公用的鏈條，同時(shí)與2個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合，進(jìn)行傳動(dòng)。鏈條聯(lián)軸器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，拆卸時(shí)不用移動(dòng)被聯(lián)接的兩軸，尺寸緊湊，質(zhì)量輕，有一定補(bǔ)償能力的特點(diǎn)。鏈輪、鏈條傳動(dòng)，但隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，各攪拌運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)明顯下降，這種鏈輪、鏈條的傳動(dòng)方式主要有4個(gè)缺點(diǎn)：
①采用鏈條聯(lián)軸器，攪拌與電機(jī)不好找正，找正精度不易保證。
②鏈輪、鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)容易發(fā)生磨損，平均每3個(gè)月需要更換1次，增加維修成本及鉗工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
③由于二十幾年的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)輪罩等部件磨損，密封性不好，潤(rùn)滑脂容易流失，需要定期加油。
④由于電機(jī)轉(zhuǎn)速為980r/min。攪拌轉(zhuǎn)速為190r/min，減速比較大，在攪拌啟動(dòng)的瞬間對(duì)減速器、電機(jī)及鏈輪等部件產(chǎn)生較大沖擊，影響設(shè)備使用壽命。
3改造方案
（1）通過(guò)論證研究，該石化公司聚合車間提出在聚合反應(yīng)釜底部開(kāi)1孔（位置在原3股進(jìn)料出口處），在聚合反應(yīng)釜外通過(guò)法蘭可以用3根金屬軟管與原有進(jìn)料線連接，3股進(jìn)料線在釜外，將進(jìn)料護(hù)管取消，消除了釜內(nèi)的死角，改善聚合反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)疤狀況，減少了疤塊的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了聚合反應(yīng)釜的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，提高了檢維修效率。由于取消了進(jìn)料套管，在負(fù)荷未增加的前題下使釜內(nèi)有效容積增加了0.2m3，有利于聚丙烯睛的聚合反應(yīng)，該項(xiàng)改造在國(guó)內(nèi)同類腈綸行業(yè)為首創(chuàng)，改造后的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。該石化公司聚合車間對(duì)聚合反應(yīng)釜進(jìn)料方式進(jìn)行了改造，運(yùn)行47d，拆檢發(fā)現(xiàn)，聚合反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)疤明顯較少，由于取消了進(jìn)料護(hù)管，釜內(nèi)無(wú)死角，沒(méi)有明顯的大疤塊存在，減少了鉗工清疤工作量，提高了檢維修效率，延長(zhǎng)了聚合反應(yīng)釜的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，增加了產(chǎn)值，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
（2）為解決腈綸反應(yīng)釜聯(lián)軸器使用時(shí)間短，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，考慮使用柔性聯(lián)軸器，經(jīng)過(guò)多方對(duì)比，決定在聚合反應(yīng)釜攪拌上試用鏈條式聯(lián)軸器，廠家到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)繪安裝尺寸，進(jìn)行加工制作，基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。
通過(guò)觀察對(duì)比，總結(jié)出輪胎式聯(lián)軸器與原有聯(lián)軸器聯(lián)軸器相比主要有5個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
①柔性、阻尼大、補(bǔ)償量大，吸振效果好。輪胎聯(lián)軸器具有優(yōu)良的吸震減震和良好的的軸間偏移補(bǔ)償性能，適用于工作溫度-20~80℃，轉(zhuǎn)遞轉(zhuǎn)矩10~20000N·m，適用于潮濕、多塵、有沖擊、振動(dòng)、正反轉(zhuǎn)多變和起動(dòng)頻繁的工作環(huán)境件。輪胎式聯(lián)軸器是依靠橡膠實(shí)現(xiàn)彈性連接，可以充分地吸收因找正對(duì)中不好而產(chǎn)生的振動(dòng)，噪聲低，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。另外，由于振動(dòng)較小，電機(jī)的工作電流也低，電機(jī)發(fā)熱少，能夠優(yōu)化電機(jī)的工作條件。
②對(duì)攪拌及減速器具有保護(hù)作用，由于采用橡膠胎式連接，當(dāng)扭矩過(guò)大時(shí)，實(shí)際扭矩很過(guò)輪胎環(huán)的額定扭矩時(shí)，輪胎環(huán)先破裂，使電機(jī)與攪拌連接斷開(kāi)，避免由于過(guò)載等原因損壞減速器。
③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配容易，要換輪胎體時(shí)無(wú)需軸向移動(dòng)聯(lián)軸節(jié)。
④對(duì)找正精度要求低。一般的非彈性聯(lián)軸器對(duì)找正的精度要求達(dá)到軸向跳動(dòng)不很過(guò)0.06mm，徑向跳動(dòng)不很過(guò)0.08mm，而這種輪胎柔性聯(lián)軸器的軸向和徑向偏差只要不很過(guò)1mm，就可以正常工作。對(duì)于那些條件苛刻，不好找正的地方，這種聯(lián)軸器特別適用。
⑤適用范圍廣。輪胎柔性聯(lián)軸器的橡膠部分是可更換的?？筛鶕?jù)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備所需的扭矩的大小而安裝不同的輪胎環(huán)。既適合高轉(zhuǎn)速，又適合低轉(zhuǎn)速，既適合于大扭矩，又適合于小扭矩的工作條件。在各種狀態(tài)下工作都比較平穩(wěn)，使用奉命也長(zhǎng)，可避免因檢修而造成的備件費(fèi)、人工費(fèi)以及生產(chǎn)停車的各種經(jīng)濟(jì)損失。
4改造效果
實(shí)施技術(shù)方案效果顯著，改造前后檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。
5經(jīng)濟(jì)效益分析
輪胎柔性聯(lián)軸器連續(xù)無(wú)故障平均使用時(shí)間為5a，每1套聯(lián)軸器價(jià)格為2000元左右，而且屬于一次性投資，維修只需更換橡膠環(huán)。改造后大大降低了聚合反應(yīng)釜非計(jì)劃停車次數(shù)，而且聚合反應(yīng)釜每次停車后的物料可以得到回收，避免了物料浪費(fèi)，經(jīng)測(cè)算非計(jì)劃停車需要放掉的聚合物1.96t、單體0.3t，僅是物料價(jià)值4萬(wàn)元，經(jīng)統(tǒng)計(jì)每臺(tái)聚合反應(yīng)釜每年可以減少非計(jì)劃停車4次，僅這一項(xiàng)就降低物料損失：4×4=16萬(wàn)元，大大降低了生產(chǎn)成本。鏈條聯(lián)軸器平均使用時(shí)間為3個(gè)月，每一對(duì)鏈輪和鏈條的價(jià)格約為1500元，一臺(tái)攪拌5a更換總費(fèi)用為：1500×12/4×5=22500元，而且每次更換需要3h左右，影響生產(chǎn)。
僅此2項(xiàng)改造年節(jié)約成本為16.5萬(wàn)元。改造后縮短了聚合反應(yīng)釜檢修時(shí)間，減少了停車后的物料損耗，減輕了由于物料排放對(duì)環(huán)境的污染，而且設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)明顯提高，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境、減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有廣泛的社會(huì)效益。
6結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)改造聚合反應(yīng)釜非計(jì)劃停車次數(shù)明顯減少，減少了操作工人的工作量，并且通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，更換輪胎型柔性聯(lián)軸器后，攪拌運(yùn)行狀態(tài)明顯提高。由于可拆式聯(lián)軸器可以較好地吸收振動(dòng)，運(yùn)行狀態(tài)良好，可以提高設(shè)備的可靠度，不需要潤(rùn)滑，減少了維修人員的工作量，減少了對(duì)環(huán)境的污染，成功地解決了腈綸聚合反應(yīng)釜運(yùn)行時(shí)間短的難題。
