動(dòng)設(shè)備石油化工設(shè)備技術(shù),2008,29(1)●39.Petro Chemical Equipment Technology大型聚烯烴裝置擠壓造粒機(jī)組的選擇趙晶(中國(guó)石化工程建設(shè)公司,北京100101)攮要:結(jié)合茂名分公司 350 kt/a高密度聚乙烯裝置擠壓造粒機(jī)組的選擇工作,通過對(duì)擠壓造粒機(jī)組技術(shù)方案、主機(jī)結(jié)構(gòu)、綜合能耗、操作穩(wěn)定性、物料停留時(shí)間等關(guān)鍵問題的討論,將國(guó)際上幾個(gè)主要的擠壓造粒機(jī)組進(jìn)行了對(duì)比,并得出了結(jié)論. .近年我國(guó)引進(jìn)的擠壓造粒機(jī)組的生產(chǎn)能力日益向大型化、超大型化發(fā)展,系統(tǒng)地總結(jié)了巳經(jīng)完成的項(xiàng)目中擠壓造粒機(jī)組選擇時(shí)的經(jīng)驗(yàn),有利于從科學(xué)定量分析的角度出發(fā),更加理性地引進(jìn)設(shè)備。關(guān)鍵詞:擠壓造粒機(jī)組;綜合能耗;操作穩(wěn)定性中團(tuán)分類號(hào):TE969文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章縞 號(hào):1006-8805(2008)01-0039-04擠壓造粒機(jī)組是聚烯烴樹脂原料生產(chǎn)中的重較少,現(xiàn)場(chǎng)噪音較小,車間衛(wèi)生條件好。要機(jī)械設(shè)備，投資大、安裝復(fù)雜、設(shè)計(jì)及供貨周期(4)主要受力部件、易損件的壽命長(zhǎng)，備件比長(zhǎng),而且對(duì)聚烯烴裝置的最終產(chǎn)品一樹 脂顆粒較容易采購。的質(zhì)量有著直接而重要的影響。隨著聚烯烴樹脂(5)控制水平較高,聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)合理有效，原料生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大對(duì)擠壓造粒機(jī)組的技術(shù)要求惡性事故發(fā)生的可能性小。也越來越高。本文以茂名分公司350 kt/a 高密(6)齒輪箱、熔融齒輪泵、水下切粒機(jī)等常見度聚乙烯裝置為例,總結(jié)了現(xiàn)有聚烯烴樹脂原料檢修部件位置合理,拆裝方便.生產(chǎn)裝置中,擠壓造粒機(jī)組在選擇及引進(jìn)中的經(jīng)(7)對(duì)樹脂新品開發(fā)、專用料試產(chǎn)切換的適驗(yàn)，以期在今后的工作中有所借鑒。應(yīng)能力較強(qiáng)、過渡時(shí)間較短過渡料少,對(duì)樹脂熔1擠壓造粒機(jī)組融指數(shù)(MI)的適應(yīng)范圍廣。在聚烯烴生產(chǎn)裝置中使用擠壓造粒機(jī)組的目(8)操作穩(wěn)定度較高,不會(huì)因?yàn)榧恿狭髁康牡?是要將聚合反應(yīng)器聚合出來的聚烯烴粉末狀變化而出現(xiàn)故障。的聚合物,變成幾何形狀相對(duì)規(guī)則的顆粒，以便運(yùn)(9)螺桿輸送能力和熔融齒輪泵增壓能力較輸和進(jìn)-一步加工。同時(shí)要使工藝要求的各種功能強(qiáng),樹脂濾網(wǎng)通過能力較大。添加劑,如抗氧化劑、防紫外線劑和薄膜開口劑等各聚烯烴生產(chǎn)廠根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)樹脂粒料的均勻分散。還要負(fù)責(zé)將聚合物中的低分子揮發(fā)物要求,會(huì)開發(fā)出一些特殊牌號(hào)的聚烯烴樹脂,如電脫除。經(jīng)過螺桿或齒輪泵加壓后由水下切粒機(jī)加線、電纜料、家庭用品料等,這些牌號(hào)的產(chǎn)品對(duì)純凈度要求比較高,希望有盡可能少的雜質(zhì)(如鐵屑工為最后的樹脂顆粒成品。大型裝置中所使用的擠壓造粒機(jī)組的生產(chǎn)能等)進(jìn)入產(chǎn)品,這樣就要求擠壓造粒機(jī)組的樹脂濾力一般為37.5~44 t/h,最大在50~60 t/h。目網(wǎng)的目數(shù)要加大,能過濾掉更多熔融樹脂中的雜前世界上某些操作比較穩(wěn)定的工廠,可以達(dá)到質(zhì)。在過濾網(wǎng)的目數(shù)加大后,為達(dá)到同等的生產(chǎn)能力，就要求擠壓造粒機(jī)組的螺桿輸送能力和70 t/h. .(或)熔融齒輪泵增壓能力都要增強(qiáng)。而過濾網(wǎng)則2裝置對(duì)機(jī)組的要求一般來說,擠壓造粒機(jī)組應(yīng)當(dāng)滿足下列要求:中國(guó)煤化工(1)可調(diào)節(jié)手段多且有效,易操作。:HYHCNMHG.1997年畢業(yè)于(2)各部位漏粉、漏膠少,物耗較低。北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)?，F(xiàn)在中國(guó)石化工程建(3)水、油、汽等公用工程的“跑、冒、滴、漏”設(shè)公司動(dòng)設(shè)備室,機(jī)械工程師?！?0●石油化工設(shè)備技術(shù)2008年不能因過濾能力增強(qiáng)后通過能力變差,相應(yīng)的解另外還有一種用于高壓聚乙烯(LDPE)生產(chǎn)決方法就是增大過濾網(wǎng)面積等。的單螺桿型擠出機(jī),由于高壓聚乙烯(LDPE)進(jìn)(10)樹脂混煉度調(diào)節(jié)方便,裝置運(yùn)行可靠。.人擠壓機(jī)時(shí)是熔融狀態(tài),擠壓機(jī)主要起添加劑的過去我國(guó)各小型裝置中原有的擠壓造粒機(jī)組分散、揮發(fā)物的脫除以及向模板增壓輸送聚合物的混煉度調(diào)節(jié)方式均為固定插板式,即通過更換的功能。機(jī)簡(jiǎn)上插板的方式以調(diào)節(jié)插板與螺桿之間的間參與茂名分公司350 kt/a高密度聚乙烯裝隙,由此達(dá)到調(diào)節(jié)混煉度的作用。每次調(diào)節(jié)混煉置擠壓造粒機(jī)組競(jìng)標(biāo)的有德國(guó)CWP公司度時(shí)機(jī)組需要停車更換插板,這種調(diào)節(jié)混煉度的(ZSK350型擠壓機(jī))、日本制鋼所(CIM460型混方法不僅落后、浪費(fèi)大、成本高、混煉度調(diào)節(jié)不連煉機(jī)+熔融齒輪泵)和日本神戶制鋼(LCM450H續(xù),而且不利于生產(chǎn)廠根據(jù)生產(chǎn)情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)混型混煉機(jī)+熔融齒輪泵)三家。表1中列出了這煉度以保證產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)于新牌號(hào)產(chǎn)品開發(fā)、試三種機(jī)型的技術(shù)特性及綜合布置的對(duì)比。產(chǎn)更是非常不利的。因此,新增擠壓造粒機(jī)組的4關(guān)鍵問題的討論的混煉度調(diào)節(jié)必須是連續(xù)的、平滑的、能夠自動(dòng)/4.1綜合能耗比較手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。過去在對(duì)擠壓造粒機(jī)組的能耗進(jìn)行評(píng)估時(shí)，(11)綜合布置應(yīng)合理,占地面積小,利于操只對(duì)整個(gè)機(jī)組的電機(jī)裝機(jī)容量進(jìn)行了簡(jiǎn)單的統(tǒng)作。計(jì),根據(jù)結(jié)果判斷整套機(jī)組的能耗。按照一般規(guī)很多大型裝置中擠壓造粒廠房的面積是非常律,能耗越大的設(shè)備其電機(jī)裝機(jī)功率也越大。這有限的,如本文所談茂名分公司350 kt/a高密度樣的方法,在一定程度上是準(zhǔn)確的,但是也有其固.聚乙烯裝置中擠壓造粒廠房占地只有36 mX .有缺陷。實(shí)際上,對(duì)一個(gè)特定的機(jī)型生產(chǎn)不同的12m,對(duì)于機(jī)組的布置提出了相當(dāng)高的要求。物料其能耗是不同的。影響的因素有:聚合物的3機(jī)組配置方案的比較種類、合成工藝、添加劑的種類、聚合物粉末的物目前可用于聚烯烴裝置的擠壓造粒機(jī)組主要理特性和聚合物熔體的粘度(常用聚合物的熔融有以下幾種配置類型:指數(shù)MI來表達(dá)聚合物熔體的粘度)等。對(duì)于一(1)擠壓機(jī)+熔融齒輪泵型個(gè)聚合物原料生產(chǎn)裝置來說,生產(chǎn)不同的聚合物該機(jī)型主要由一臺(tái)同向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿/異只是聚合物的MI值不同而已。不同的機(jī)型,如向旋轉(zhuǎn)非嚙合雙螺桿擠壓機(jī)完成聚合物的熔融和ZSK型和CIM型及LCM型對(duì)應(yīng)不同的MI值添加劑的分散以及揮發(fā)物的脫除。向模板增壓輸時(shí),其能耗是不同的.送熔融聚合物的是- -臺(tái)齒輪泵。下面以茂名分公司350 kt/a 高密度聚乙烯(2)混煉機(jī)+熔融齒輪泵型裝置為例,進(jìn)行闡述。嚴(yán)格地說該機(jī)型已經(jīng)不是擠壓機(jī)由圖1可以看出,LCM型機(jī)組的能耗是最高(EXTRUDER)類,而是混煉機(jī)(MIXER)類,在該的,ZSK型機(jī)組的能耗最低。CIM型機(jī)組的能耗機(jī)型中用以完成聚合物的熔融和添加劑的分散的居中。差距比較明顯,ZSK型機(jī)組在各個(gè)熔融指是一臺(tái)雙轉(zhuǎn)子、雙支承、側(cè)向排料的連續(xù)混煉機(jī)數(shù)下的能耗都比較低,該種機(jī)型更適合于生產(chǎn)牌(MIXER)。向模板增壓輸送熔融聚合物的也是.號(hào)多,且各種牌號(hào)產(chǎn)量比較接近的生產(chǎn)工況,尤其一臺(tái)齒輪泵.是對(duì)于準(zhǔn)備生產(chǎn)低熔融指數(shù)的“高檔料”(如電線(3)單擠壓機(jī)型電纜料) ,該機(jī)型優(yōu)勢(shì)更大。該機(jī)型主要由一臺(tái)同向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠壓由于生產(chǎn)什么牌號(hào)的物料是由聚合物生產(chǎn)裝機(jī)完成聚合物的熔融和添加劑的分散,揮發(fā)物的置所在地區(qū)的市場(chǎng)決定,所以在選撣機(jī)型時(shí),如果脫除以及向模板增壓輸送聚合物的功能。該機(jī)型.能根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)計(jì)劃、機(jī)型能耗曲線等中對(duì)擠壓機(jī)螺桿,以及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求很高，中國(guó)煤化工出最節(jié)能的機(jī)問世的最晚。.型,并CN M H C支置生產(chǎn)來說，上述第(1)和第(3)種機(jī)型一般被稱為單支撐選擇能耗較做的機(jī)組,能夠在今后的若千年中為機(jī)型,而第(2)種機(jī)型被稱為雙支撐機(jī)型。業(yè)主節(jié)約- -筆非?？捎^的費(fèi)用。第29卷第1期趙晶.大型聚烯烴裝 置擠壓造粒機(jī)組的選擇●41●表1三種機(jī)型的技術(shù)特性及綜合布置對(duì)比 .ZSK350型擠壓機(jī)CIM460型混煉機(jī)+熔融齒輪泵LCM450H型混煉機(jī)t熔融齒輪泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)功事/kW10 263+3 782(VVVF)11 30011 500主減速機(jī)形式SUPERPOSITION型雙電機(jī)2級(jí)轉(zhuǎn)速單電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速箱驅(qū)動(dòng)減速箱螺桿直徑/mm35046050螺桿轉(zhuǎn)速/(r●min-1)166~240(VFD)280/40040螺桿長(zhǎng)徑比2118齒輪泵功率/kW2 0001 500機(jī)組布置方式螺桿單端支撐，物料不轉(zhuǎn)向，螺桿雙端支撐,物料轉(zhuǎn)向,整螺桿雙端支撐,物料轉(zhuǎn)向,整機(jī)“T"整機(jī)直線形布置機(jī)“T"形布置形布置無齒輪泵傳動(dòng)損失小;轉(zhuǎn)子與機(jī)筒在任何情況下不轉(zhuǎn)子與機(jī)簡(jiǎn)在任何情況下不摟觸,操作維護(hù)工作量小;接觸,開車容易:開車容易;占地面積小,輔助設(shè)施少齒輪泵主要起增壓作用,主減齒輪泵主要起增壓作用,主減速箱物料流程短,流道順暢混煉均|速箱所承受的軸向推力小,結(jié)構(gòu)所承受的軸向推力小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單“T”型布置,物料轉(zhuǎn)向，易積“T"型布置,物料轉(zhuǎn)向,易積料、降解;初次開車時(shí)要良好充填;料、降解,支承端易有物料泄漏;支承端易有物料泄讕;缺點(diǎn)螺桿與機(jī)簡(jiǎn)在開車時(shí)有接觸、螺桿轉(zhuǎn)速高 ,易造成混煉不均螺桿轉(zhuǎn)速高,易 造成混煉不均勻和勻和物料停留時(shí)間分布過寬;物料停留時(shí)間分布過寬:占地1面積大,較難布置占地面積大,較難布置24 r這兩點(diǎn),擠壓造粒機(jī)組的主電機(jī)和主傳動(dòng)系統(tǒng)都應(yīng)該在計(jì)算平均值的基礎(chǔ)上至少留有10% ~0.2215%的余量。這個(gè)余量的大小直接反映了整個(gè)擠。0.21壓造粒機(jī)組系統(tǒng)的“堅(jiān)韌”程度。余量選得太小，0.19機(jī)組的穩(wěn)定性差,抗千憂能力低;但是余量選得太0.18大,又會(huì)使主電機(jī)和主傳動(dòng)系統(tǒng)效率降低。如何.0.17+ CIM型混煉機(jī)+輪泵平衡能耗與可靠性,則反映出擠壓造粒機(jī)組的設(shè)0.16- ★zsK型擠壓機(jī)*0.15計(jì)水平。0.1表2是茂名分公司350 kt/a高密度聚乙烯(4.- 6.5) (75-11) 0.16-0.22 0.23-0.33 0.24-0.40 55~75熔融指數(shù)裝置三種擠壓造粒機(jī)組的操作穩(wěn)定性與可擴(kuò)散性的比較。圖1 ESP曲線注:橫坐標(biāo)帶括號(hào)的數(shù)值為重砝碼測(cè)量的MI值,不帶括號(hào)從表2中可以看出:ZSK型在操作穩(wěn)定性方面,明顯優(yōu)于其他兩的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)砝碼測(cè)量的MI值。套機(jī)組,最大余量達(dá)到了58%(MI=5. 5~7.5),4.2操作穩(wěn)定性比較最小余量也能夠達(dá)到38%(MI=0.2~0.4).該上面闡述了用擠壓造粒機(jī)組的ESP和排產(chǎn)機(jī)型的設(shè)計(jì)屬于偏保守型,主電機(jī)和主傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)劃可以分析出該機(jī)組比較接近實(shí)際的能耗,然的余量很大,考慮安全穩(wěn)定甚至于能耗,而從前面而衡量- -套機(jī)組是否滿足要求,不僅要考慮機(jī)組綜合能耗的討論來看,該機(jī)型的能耗指標(biāo)并不落的綜合能耗,還要考慮機(jī)組的操作可靠性。前面.后,充分說明ZSK機(jī)組要比其他兩種機(jī)型先進(jìn)很提到過,由于聚乙烯裝置本身的特點(diǎn),進(jìn)入擠壓造多。但是整機(jī)成本也因此高出很多。.粒機(jī)組的物料流量不穩(wěn)定,而同時(shí)由于每種牌號(hào)而CIM型和LCM型的能耗偏高,且主電機(jī)的聚乙烯物料的MI值,實(shí)際上是該種牌號(hào)聚乙和主中國(guó)煤化工中也可以看出烯MI的平均值是一個(gè)隨時(shí)間波動(dòng)的值。如果按來,LCNMH(組裕量?jī)H12%該牌號(hào)聚乙烯物料的MI平均值設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)蟲熱以網(wǎng)竹仇型屬于雙支撐系統(tǒng),一旦反應(yīng)器不穩(wěn)定,就極易發(fā)生事故。綜合機(jī)型,螺桿運(yùn)轉(zhuǎn)比單支撐機(jī)型相對(duì)平穩(wěn),但是機(jī)組石油化工設(shè)備技術(shù)2008年整體穩(wěn)定性較差,對(duì)于在保證生產(chǎn)能力下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的不利影響還是相當(dāng)大的。表2三種擠壓造粒機(jī)組的操作穩(wěn)定性與可擴(kuò)散性的比較ZSM350 型CIM460型LCM450H型不同物料牌號(hào)過謔網(wǎng)保證能力/ 主機(jī)比能耗/|| 主電機(jī)功 | 主機(jī)比能耗/||主電機(jī)功 主機(jī)比能耗/||主電機(jī)功的熔融指敷目數(shù)| (kg.h-1) |[(kW.b).| x率裕量》/[(kW.h). | x)率裕量”/ |[(kW.h)●()事裕量”/MIkg~1]kWkg-'](4. 5~6.50)245 00000.2201.42 3705.00, 2051.22| 2075.0| 0.202 1.27| 2 410.0(7. 50~11)2(48 5000. 1971.47| 4 490.51.18 1745.5 0.179 1.20 1945.50.16~0.222052 0000. 1901.42 4165.00.1911.14 1368.0 0.192 1.15| 1516.00.23~0. 3352 5000.185 1.45 4 332.50. 1871.15 1482.5| 0.190 1.15 1 525.00.24~0. 4055 00000. 1851.38 3 870.00.1811.14 1345.0 0.186 1.12| 1270.05. 50~7.5052 00000. 1711.58 5 153.00.180 1.21 1940.0| 0.165 1.34 2 920. 0注:輸助系統(tǒng)中的水電蒸汽、液壓油、潤(rùn)滑油的能耗未計(jì)人,齒輪泵傳動(dòng)損失未計(jì)入。1) X=主電機(jī)裝機(jī)功率/(保證比能耗X保證能力)。2)主電機(jī)功率裕量-主電機(jī)裝機(jī)功事- (保證比能耗X保證能力)。4.3物料停留時(shí)間時(shí)間的分布則要寬于ZSK型。聚烯烴粉料在經(jīng)過加料系統(tǒng)加人到擠壓造粒ZSK自潔作用機(jī)組時(shí)呈固態(tài),經(jīng)過機(jī)組的加熱系統(tǒng)和螺桿本身螺桿所用機(jī)筒zsK型~剪切熱的作用下被熔融成流體狀態(tài),在- -定溫度、壓力下,螺桿對(duì)熔融的聚烯烴樹脂進(jìn)行混煉加工，其他機(jī)型以使成品顆粒具有所需要的各項(xiàng)物性指標(biāo)、均勻其他類型螺桿性和外觀。理想的狀態(tài)是同一時(shí)間進(jìn)人擠壓造粒所用機(jī)筒機(jī)組的聚烯烴粉料,能夠在同一時(shí)間被擠出造粒,即物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間是相同的。但是由于時(shí)間漏流、機(jī)簡(jiǎn)阻力、樹脂粘性.由于螺桿自潔性不佳圖2物料停留時(shí)間與擠出物料的關(guān)系曲線而在螺槽內(nèi)的積料，以及雙支撐機(jī)型由于物料轉(zhuǎn)向造成的積料等因素,單位物料在機(jī)筒內(nèi)的停留5結(jié)論時(shí)間是不一致的,可以想象,當(dāng)物料停留時(shí)間不一擠壓造粒機(jī)組作為石油化工聚烯烴裝置中的致的時(shí)候,造粒的質(zhì)量是難以保證的,而且長(zhǎng)時(shí)間大型機(jī)組設(shè)備,在選型時(shí)需要考忠的因素是多方積聚在機(jī)簡(jiǎn)內(nèi)的物料會(huì)降解而影響產(chǎn)品品質(zhì).面的,本文中未討論的機(jī)組相關(guān)配套設(shè)施如:主電聚烯烴粉料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間服從正態(tài)分機(jī)扭矩保護(hù)聯(lián)軸器、主齒輪箱結(jié)構(gòu)、螺桿端部密封布。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì),正態(tài)分布曲線的圖形變得越形式、調(diào)節(jié)混煉度的節(jié)流閥形式、換網(wǎng)器結(jié)構(gòu)形尖,物料在機(jī)筒內(nèi)的停留時(shí)間的--致性就越高。式、切粒模板結(jié)構(gòu)形式等部分。對(duì)于大型裝置，在與各擠壓造粒機(jī)組生產(chǎn)廠討論物料停留時(shí)機(jī)組設(shè)計(jì)合理且較佳的性能/價(jià)格比,往往是用戶間的問題時(shí),根據(jù)各制造商提供的數(shù)據(jù),定性地繪選擇的決定因素,如ZSK機(jī)型,雖然優(yōu)點(diǎn)很多，制了各機(jī)型物料停留時(shí)間進(jìn)行對(duì)比的圖,從圖2整機(jī)性能也高,但是過高的價(jià)格成為用戶不選擇中可以看出ZSK型因其先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)秀的理由。而其機(jī)組在能耗、成本、可靠性之間較好的螺桿自潔性能,保證了物料停留時(shí)間的- -致性，的控制了平衡點(diǎn),也在不少裝置中得到了用戶的物料停留時(shí)間分布很窄,而其他機(jī)型的物料停留選擇。中國(guó)煤化工MHCNMH.歡迎訂閱《石油化工設(shè)甾x不》