斷裂烷基化

烷基化裝置是化工生產中的一種常用設備，以煉油為例，烷基化裝置之中，在氫氟酸、磺酸等催化劑的作用下，異丁烷、低分子量烯烴結合起來，從而生成烷基化物。烷基化裝置運行過程中，由於受到介質、生產工藝以及烷基化裝置本身質量等因素的影響，導致反應器攪拌機轉軸斷裂問題時有發生，極易造成嚴重的損失。

基本介紹

• 中文名：斷裂烷基化
• 含義：烷基化裝置轉軸斷裂
• 意義：常用設備
• 領域：工程技術

烷基化反應器攪拌機轉軸斷裂故障的原因分析

烷基化裝置中，反應器攪拌機是一個關鍵的設備，也是日常檢查維護的重點部位。通過對此次烷基化反應器攪拌機轉軸斷裂故障的基本情況進行研究分析發現，在故障發生之前，反應器的運轉聲音、軸承溫度以及電機振動指標均處於正常狀態。因此，可以排除葉輪轉軸、電機軸不同心，導致徑向載荷增加、軸上彎矩加大而導致轉軸斷裂的可能性。發生故障的時候，攪拌機電流驟降，因此，可以推斷，反應器攪拌機轉軸為瞬間斷裂。對烷基化裝置進行拆修發現，葉輪無磨損，轉軸、斷口無腐蝕，且無裂縫出現，斷口光滑，由此可判斷，反應器攪拌機轉軸斷裂為脆性斷口，同時對斷口進行觀察，未發現裂紋、夾渣以及氣孔，因此，可以排除因轉軸材質缺陷而導致斷裂的可能性。

反應器攪拌機轉軸斷裂的位置在葉輪鍵槽根部上方2 厘米處，這是轉軸上最薄弱的部位，也就是應力集中部位，因此，初步確定為應力疲勞損壞而導致的斷裂。葉輪鍵槽根部，應力比較集中，由於經過一段時間的運轉，受到疲勞因素的影響，導致轉軸上出現裂紋，其尺寸達到臨界尺寸的時候，便會出現低應力脆斷。綜合分析，反應器攪拌機轉軸斷裂的發生機理為應力疲勞斷裂，是在葉輪鍵槽根部這一應力集中部位出現的斷裂，其原因主要有 ：第一，葉輪鍵槽根部位置的加工質量相對較差，再加上應力集中，從而容易出現裂紋，並不斷擴大 ；第二，工藝方面來看，操作變化大，導致葉輪攪拌負載交變 ；第三，葉輪的攪拌介質是酸烴，瞬間啟動電機，導致轉軸承受了巨大的運行力矩 ；第四，轉軸鍵槽位置存在製造缺陷，或過渡圓角質量不合格。

斷裂故障的處理對策

首先，烷基化反應器攪拌機轉軸斷裂故障發生之後，更換新轉軸，並測量轉軸尺寸，製作備用轉軸，對葉輪鍵槽過渡圓角的質量進行重點控制。轉軸結構設計中，應儘可能地避免截面突變、缺口、尖角的出現，也就是要將原有的稜角設計為過度圓角，將過渡圓弧半徑適當加大，避免應力集中而導致的疲勞裂紋。除此之外，應儘可能地加強轉軸軸表面的質量，以達到減少疲勞源的目的。

其次，進行表面強化處理。採取滾壓、氮化、噴丸等技術對反應器攪拌機轉軸進行處理，提高轉軸的抗疲勞強度，以避免疲勞裂紋的出現。

再次，對烷基化反應器攪拌機轉軸進行安裝與維修的時候，應對其位置進行仔細調整，確保兩軸同心，並確保裝配精度。反應器攪拌機轉軸出現斷裂，葉輪的徑向力會傳輸給攪拌機的輸入端，若徑向力同時超過兩者的最大徑向負荷，便有可能使攪拌機的輸入端發生變形、斷裂故障。基於此，在更換新轉軸的時候，應確保同心度。

最後，在工藝方面，應儘量保持平穩操作，避免操作波動以及瞬時啟動，以預防反應器中介質粘度、密度的大幅變化給轉軸造成的衝擊，以減少轉軸負荷，避免轉軸斷裂問題的出現。