第36卷_增刊石油化工設(shè)備Vol. 36 Supplement2007年8月PETRO CHEMICAL EQUIPMENTAug.2007文章編號(hào): 1000-7466(2007)增刊-0036.06聚烯烴擠壓造粒機(jī)技術(shù)發(fā)展巨軍(蘭州石化公司乙烯工程建設(shè)指揮部，甘肅蘭州730060)摘要:介紹了聚烯烴擠壓造粒機(jī)技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)石化行業(yè)的應(yīng)用總結(jié)了現(xiàn)階段對(duì)設(shè)備的要求，對(duì)主要的3種機(jī)型進(jìn)行了介紹和比較。關(guān)鍵詞:擠壓機(jī);混煉;熔融;螺桿中圖分類號(hào): TQ 055. 8文獻(xiàn)標(biāo)志碼: BDevelopment and Application of Technology of the Pelleting System for PolyolefinJU Jun(Ethylene Project Construction Management Department, Lanzhou PetrochemicalCompany, Lanzhou 730060， China)Abstract: Development of technology of the pelleting system for polyolefin was reviewed. Basedon application in petrochemical plants, the requirements for equipment were summarized. Thethree types of pelleting system were described and compared.Key words: extruder; mix; melt; screw擠壓造粒機(jī)是聚烯烴裝置的關(guān)鍵設(shè)備,它通過混展。②1910年~1935 年,橡膠、纖維素、賽璐珞、酪蛋煉擠壓、造粒等過程將聚合物粉料制成粒料,便于運(yùn)白及類似樹脂的非連續(xù)混煉的實(shí)現(xiàn)。③1935 年~輸及后序加工。目前,只有德國Cw&P公司、日本制1960年,連續(xù)式脫水過程、螺桿捏合器和螺桿脫揮器鋼所JSW.日本神戶制鋼所KOBE、美國FARREL公的發(fā)明與發(fā)展。④1960年~1985年,實(shí)現(xiàn)對(duì)所有熱司等為數(shù)不多的幾家公司擁有設(shè)計(jì)、制造大型混煉造塑性和熱固性塑料的大規(guī)模連續(xù)混煉和對(duì)橡膠非連.粒機(jī)組成套技術(shù)的能力,世界范圍內(nèi)聚烯烴生產(chǎn)多采.續(xù)混煉的繼續(xù)。⑤1985年~1995年，聚烯烴高產(chǎn)量用連續(xù)式混煉造粒技術(shù)。隨著裝置規(guī)模的大型化,對(duì)和獨(dú)立生產(chǎn)線概念的出現(xiàn)。聚合物樹脂混煉能力、混煉效果的要求不斷提高,大塑料一般都經(jīng)過混煉將聚合物原材料轉(zhuǎn)變?yōu)榭尚蛿D壓造粒機(jī)組多采用雙螺桿技術(shù)。加工的混合物,它通過聚合物和各種助劑(穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、塑化劑、顏料、填料、阻燃劑、交聯(lián)劑、發(fā)泡劑1聚 烯烴混煉技術(shù)的發(fā)展等)的混合、熔融及均化,依靠控制剪切條件來改進(jìn)自19世紀(jì)70年代聚合物樹脂出現(xiàn)以來,隨著科流動(dòng)行為并脫去揮發(fā)物(殘余單體、溶劑、水),最終學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,塑料的物理性能和成型加工性通過擠出、造粒等一系列操作,使混合物形成易于處能逐步優(yōu)于許多傳統(tǒng)材料。1933 年塑料工業(yè)出現(xiàn)了理和適于加工的形式。根據(jù)物料的要求、聚合物的混煉這一概念,50年代中期開始了固體輸送、熔融等類型、物料在混煉后的不同用途等,混煉過程的復(fù)雜理論的定量性研究,60年代推出了大規(guī)模的連續(xù)混程度也不同。低壓聚烯烴(HDPE、LLDPE、PP)粉煉操作?；鞜挼陌l(fā)展可以分為5個(gè)階段:①1870年~料或顆粒的混煉在近些年基本保持不變,主要包括1910年,非連續(xù)混合器.捏合器、脫揮器的發(fā)明與發(fā)以下中國煤化工順粒料的塑化。②YHCNMHG收稿日期: 2006-11-24作者簡(jiǎn)介:巨軍(1969-),男 ,陜西威陽人,工程師,工程碩士,從事設(shè)備管理工作。增刊巨軍:聚烯烴擠 壓造粒機(jī)技術(shù)發(fā)展助劑的分散和混合。③除去少量揮發(fā)性物質(zhì)。④熔系統(tǒng)帶有聚合物原料倉、助劑儲(chǔ)料倉、混煉擠壓機(jī)及體過濾。⑤造粒。粒料干燥器等設(shè)備,其中主要的混煉擠壓機(jī)被放置典型的聚烯烴混煉擠出系統(tǒng)示意圖見圖1。該.在一層廠房。圖1典型的聚烯烴混煉擠壓系統(tǒng)示圖2當(dāng)代聚烯烴粉料混煉設(shè)備擠壓造粒機(jī)的生產(chǎn)能力隨著聚烯烴裝置規(guī)模的擴(kuò)大同步增長(zhǎng),目前45 t/h 的產(chǎn)率已經(jīng)成為主流。由于單螺桿擠壓機(jī)實(shí)際效率極限約為25 t/h,其發(fā)展趨勢(shì)受到了極大的限制,而使用雙螺桿技術(shù),產(chǎn)率達(dá)75 t/h的高速聚乙烯生產(chǎn)線已經(jīng)投人運(yùn)行。因此,規(guī)模級(jí)的聚烯烴裝置大部分采用雙螺桿擠壓造粒機(jī)。2.1雙螺桿 擠壓機(jī)的分類圖3非嚙合 型螺桿示圖根據(jù)螺桿嚙合型式,雙螺桿擠壓機(jī)可以分成嚙異向非嚙合、同向嚙合型雙螺桿混煉系統(tǒng)因聚合型和非嚙合型兩種，見圖2~圖31;根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)方合物混煉生壓、溫升等要求，-般都采用- -步式雙螺式,雙螺桿擠壓機(jī)有異向旋轉(zhuǎn)、同向旋轉(zhuǎn)兩種方式。桿混煉系統(tǒng)及帶后續(xù)單螺桿熔體擠出機(jī)或齒輪泵的嚙合型、異向雙螺桿擠壓機(jī)由于存在著與螺桿有關(guān)兩步式雙螺桿混煉系統(tǒng)兩種形式。的機(jī)械問題，限制了螺桿的最大直徑只能達(dá)到2.2雙螺桿 擠壓機(jī)的特殊要求170 mm。目前雙螺桿擠壓機(jī)主要有異向非嚙合及同.從經(jīng)濟(jì)角度考慮,采用相對(duì)較高的螺桿轉(zhuǎn)速是向嚙合兩種形式。必要的。目前同向旋轉(zhuǎn)設(shè)備的螺桿圓周轉(zhuǎn)速達(dá)到3.5m/s,兩步混煉的非嚙合異向旋轉(zhuǎn)設(shè)備的螺桿圓周速度達(dá)到6~10 m/s。螺桿的最高轉(zhuǎn)速是由機(jī)械因素和制品的最高工作溫度決定的,物料最高溫度- -般介于230~320 C。當(dāng)前的大型聚烯烴擠壓造粒機(jī)在設(shè)計(jì)中必須考慮以下特殊要求。2.2.中國煤化工CN M H G刃及良好的分布混合,使得熔體和設(shè)有型化的固體作高強(qiáng)度混合，從而圖2嚙合型螺桿示圖避免溫度過高。這方面日本JSW、日本KOBE、德石油化工設(shè)備2007年第36 卷國CW&P公司各有特點(diǎn)。熔融性能改善。西格瑪幾何形狀混合作用強(qiáng)烈,可JSW公司CIM機(jī)型混煉螺桿示意圖見圖4.導(dǎo)致聚合物中凝粒的破碎[]。該螺桿混煉段為雙頭螺棱.單段混煉。大螺旋角、多KOBE公司LCM機(jī)型混煉螺桿示意圖見圖5。螺棱幾何形狀可有效減小熔膜厚度、增加粘性,導(dǎo)致該螺桿混煉 段為三頭螺紋、兩段混煉。_山圖4 JSW公司CIM型混煉螺桿示圖J衛(wèi)電L圖5 KOBE 公司LCM型混煉螺桿示圖德國CW&.P公司ZSK機(jī)型組合式混煉捏合塊更換性。從嚙合塊的外部形狀還可以看出,它相當(dāng)示意圖見圖6。CW&.P公司采用積木原理將螺桿于螺紋側(cè)面角為90°的螺距等于無窮大的同向旋轉(zhuǎn)元件安裝在芯軸上,機(jī)筒的分節(jié)組裝可以實(shí)現(xiàn)螺桿螺桿的一部分，因此，具有極強(qiáng)的剪切作用和混合作幾何形狀的最佳多樣性以及良好的磨損部件的經(jīng)濟(jì)用”1。中國煤化工..HCNMH G(a)帶花鍵槽的復(fù)合材料嚙合塊()市地帽的村質(zhì)及百物科咽百塊圖6 CW&.P公司ZSK型混煉嚙合塊示圖增刊巨軍:聚烯烴擠壓造粒機(jī)技術(shù)發(fā)展39●2.2.2高效率的 螺桿建壓段一個(gè)正位移泵,是-.種強(qiáng)制輸送系統(tǒng),其輸送效率極帶后續(xù)熔體擠出設(shè)備的非嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿高口。只有在高的聚合物填充效率下才能滿足擠壓擠壓機(jī),通常選取設(shè)計(jì)螺桿長(zhǎng)徑比為5~9: 1,嚙合機(jī)的高產(chǎn)率。高填充率的實(shí)現(xiàn)，必須要有足夠高的型同向雙螺桿長(zhǎng)徑比為15~24 : 1。擠出系統(tǒng)的后扭矩，以達(dá)到螺桿喂料端的高裝料量。因此,在目前續(xù)裝備(如過濾網(wǎng)換網(wǎng)器、模板等)上的壓力在15~ .采用的機(jī)型中均體現(xiàn)出設(shè)備的大型化。30MPa.高壓導(dǎo)致螺桿存在較長(zhǎng)的逆流長(zhǎng)度和附加2.2.4可控的塑化效 果和能量輸入的能耗.并在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿上產(chǎn)生高溫。目前在開發(fā)特殊的聚烯烴材料(管、帶、吹膜級(jí)、嚙合型同向雙螺桿可在相對(duì)較短的螺距上建立注射等)時(shí)提出了特殊要求,擠壓機(jī)各區(qū)段進(jìn)一步細(xì)壓力,通過優(yōu)化壓力形成段螺桿幾何結(jié)構(gòu),使得因物化,以使熔體在不同區(qū)段經(jīng)受不同的剪切與溫度。料的返流造成的溫度升高及能耗增加能夠被接受。在不改變螺桿幾何形狀的情況下切換產(chǎn)品必須改變Cw&P公司ZSK機(jī)型的積木式螺桿的優(yōu)越性在這能量的輸入,現(xiàn)在所有大型混煉機(jī)采用的方法是通-一點(diǎn)上得到了充分體現(xiàn)。過控制閥來影響塑化效果和能量輸入。非嚙合異向旋轉(zhuǎn)擠壓機(jī)有相對(duì)較差的壓力形成現(xiàn)代大型聚烯烴擠壓造粒機(jī)組正是充分考慮了能力。為避免逆流長(zhǎng)度帶來的不可接受的溫升,在以上特殊要求,通過優(yōu)化設(shè)計(jì),在嚴(yán)格控制生產(chǎn)溫度縮短機(jī)器長(zhǎng)度的同時(shí)要建立壓力。典型的做法就是的前提下高速運(yùn)轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)率的最大化。使用齒輪泵。通過齒輪泵的聚合物熔體將經(jīng)受-定3三種大型機(jī)組的設(shè)置和比較程度的溫升2。近幾年高粘度、背壓達(dá)到30 MPa、熔體產(chǎn)率達(dá)到45 t/h的大型齒輪泵已經(jīng)大量使用。3.1聚烯烴雙螺桿 擠壓機(jī)主要機(jī)組性能簡(jiǎn)介在面對(duì)聚合物對(duì)將解不是太敏感或高生產(chǎn)率要求.只有安全、穩(wěn)定地適應(yīng)高產(chǎn)率的設(shè)備才是有價(jià)時(shí)，雙螺桿擠壓機(jī)與齒輪泵的結(jié)合達(dá)到較佳效果。值的。雙螺桿系統(tǒng)因?yàn)橛写蟮穆輻U直徑、位置確定2.2.3高填充率的塑化區(qū)和使用特制的捏合元件及混合元件,開始嚙合型同向雙螺桿依靠摩擦力輸送,因嚙合區(qū)初步涉足高壓聚乙烯裝置。目前，聚烯烴大型雙螺有一定的阻力,在加料時(shí)物料受到一定壓縮,物料不桿擠壓造粒機(jī)組主要為日本JSW.日本KOBE、德能充滿螺旋槽,因此在加料段多采用多螺紋結(jié)構(gòu),其國CW&.P公司3家制造商的產(chǎn)品,其各自典型產(chǎn)充滿程度可高達(dá)85%。非嚙合異向雙螺桿相當(dāng)于品的性能分別見表1~表3。表1JSW公司CIM系列機(jī)組性能表型號(hào)2005028032036040060510簡(jiǎn)體直徑/mm250混煉段螺桿直徑/mm194242.527231335038947496最大驅(qū)動(dòng)功率/kW高扭矩.1 8002 9003 9005 4009 30013 40017100標(biāo)準(zhǔn)扭矩1 2002200.4 10010 10013 000螺桿最高轉(zhuǎn)速/r. min - I56090440420最高扭矩/kg. m高扭矩3 13155387 75211 43415 9382] 56732 629t3 830標(biāo)準(zhǔn)扭矩2 0874 2025764868111 95416 46524 59433 321聚烯烴標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力4.8~8.19~1513~21.519~3226~4436~ 60.54~9072~ 120/t●h表2KOBE公司LCM系列機(jī)組性能表450500標(biāo)準(zhǔn)扭矩2 5003 5005 0006500.800010 000012 0003 0004 2006 0008000.10 00012 50015000螺桿轉(zhuǎn)速/r. min- I670660600中國煤化工44螺桿直徑/mm5450螺桿長(zhǎng)徑比L./D8.0CNMH G。。1313~2323~3333~4343~ 5454~6969~ 80/t. h-●40●石油化工設(shè)備2007年第36 卷表3CW&P公司ZSK系列機(jī)組性能表型號(hào)92Mc133Me177Me250Mc320Mc :350Mc380Mc單根螺桿扭矩/(N. m)5 00015 10035 000200 000281 000356 0000最高轉(zhuǎn)速電機(jī)功率/kW1 1003 3004000.8 10013 00016 50019 400螺桿最高轉(zhuǎn)速/rpm1 0001000.550400310280260螺桿直徑/mm92133248315352螺槽深度/mm16. 323.531.5462.667.4最大螺桿長(zhǎng)徑比L/D48螺桿中心高度/mm] 1001 3001 5001 7002 000聚烯烴標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力/(t.h-1)_3983t557:根據(jù)筆者所掌握的資料統(tǒng)計(jì)表明,在最近10 a雙螺桿系統(tǒng)是成功的,它正日益占據(jù)聚烯烴生產(chǎn)內(nèi)全世界生產(chǎn)規(guī)模200KTA以上的聚烯烴裝置領(lǐng)域。中，德國CW&P公司ZSK機(jī)型銷售了30臺(tái)、日本3.23種主要機(jī)型的配置和比較JSW公司CIM和CMP機(jī)型銷售了21臺(tái)、日本以標(biāo)準(zhǔn)能力為45 t/h、PE 機(jī)型為例,對(duì)日本KOBE公司LCM機(jī)型銷售了9臺(tái),三大公司雙螺JSW.日本KOBE、德國CW&P公司3家制造商典桿機(jī)組占據(jù)銷售總量的90%左右。事實(shí)也證明了型產(chǎn)品列表,具體見表4.表43種典型PE造粒機(jī)組配置比較表制造商JSWKOBICW&P典型機(jī)型CIMLCMZSK機(jī)組布局L型1型螺桿形式和數(shù)量非 嚙合型雙螺桿非嚙合型雙螺桿嚙合型雙螺桿螺桿長(zhǎng)徑比15.7螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)方式異向同向螺桿轉(zhuǎn)速/r●. min-1 280~400 .375~ 500195~298螺桿支撐.雙支撐單支撐整體結(jié)構(gòu),輸送、混煉段為三頭螺模塊式結(jié)構(gòu),進(jìn)料段為雙頭螺紋,排螺桿結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu),雙頭螺紋紋,排料段為雙頭螺紋料段為單頭螺紋螺桿材質(zhì)鍛造合金鋼鍛造鉻鉬合金鋼鍛鋼DIN1. 8550螺桿硬化層材質(zhì)鍍鉻鍍硬鉻滲氮末端作表面處理螺桿冷卻螺桿后端需冷卻尤前端填料密封、后端粘性密封+ N2前端填料密封、后端粘性密封+填料密封+螺桿密封吹掃N2吹掃筒體材質(zhì)鍛鋼鍛鋼DINI. 8519簡(jiǎn)體硬化層材質(zhì)簡(jiǎn)體加熱方式燕汽/導(dǎo)熱油蒸汽/導(dǎo)熱油/電溫度傳感器.靠近開車閥設(shè)有壓力簡(jiǎn)體檢測(cè)設(shè)置溫度傳感器傳感器主電機(jī)監(jiān)測(cè)溫度溫度速差、振動(dòng)減速箱形式齒輪減速行星齒輪減速95dBA,采用隔音措施后可小于95dBA.采用隔音措施后可小于減速箱噪聲等級(jí)85dBA減速箱聯(lián)軸器帶安全設(shè)定的齒輪聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器DESCH型過扭矩聯(lián)軸器減速箱調(diào)速方式手動(dòng)兩級(jí)恒速變頻調(diào)速輸出轉(zhuǎn)速980 r. min~'.行星齒輪輸出轉(zhuǎn)速500 r. min~'.齒輪減速啟動(dòng)電機(jī)最高輸出轉(zhuǎn)速1 500 r. min-1減速比100比100負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置型式旋轉(zhuǎn)調(diào) 節(jié)桿閥板節(jié)流閥負(fù)荷調(diào)節(jié)方式電機(jī)液壓齒輪泵配置,自制配置,瑞士MAAG換網(wǎng)器雙滑柱、雙層濾網(wǎng)式雙滑柱、多濾芯簡(jiǎn)式螺桿自清潔能力差中國煤化工螺桿調(diào)整適應(yīng)性5弱物料停留時(shí)間長(zhǎng)MHCNMHG模板真空層隔熱、整體式長(zhǎng)通道寬加熱面積式比能/kW.h.kg-1 0. 143~0.2450.136~0. 2250. 135~0. 191第36卷增刊石油化工設(shè)備...Vol.36 Supplement2007年8月PETRO CHEMICAL. EQUIPMENTAug. 2007文章編號(hào): 1000-7466(2007)增刊-0041-03淺析壓力容器應(yīng)力腐蝕及其控制措施楊洲，李明君，高磊(四川科宏石油天然氣工程有限公司華陽設(shè)計(jì)院，四川成都610213)摘要:分析了壓力容器應(yīng)力腐蝕的危害性及其影響因素，闡述了壓力容器應(yīng)力腐蝕的形態(tài)特征,綜述了近年來學(xué)者們對(duì)壓力容器應(yīng)力腐蝕的研究進(jìn)展,并提出了控制壓力容器應(yīng)力腐蝕斷裂可采取的措施。關(guān)鍵詞:壓力容器:應(yīng)力腐蝕;殘余應(yīng)力.中圖分類號(hào): TH 49; TQ 050. 9文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B .The Analysis on Stress Corrosion Cracking and Its Control MeasuresYANG Zhou, LI Ming-jun，GAO Lei .( Sichuan Kehong Oil &. Natural Engineering Co. Ltd.，Chengdu 610213， China)Abstract: The damage of the stress corrosion cracking and its factors were analyzed. The forma-tion feature of the stress corrosion cracking were presented and corresponding measures were putforward as well.Key words: pressure vessel; stress corrosion; residual stress壓力容器是工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備,在石油、化.SCC)是指敏感金屬或合金在一定的拉應(yīng)力(施加的工、冶金、食品、制藥、城市煤氣、環(huán)境工程、重型機(jī)外應(yīng)力或殘余應(yīng)力)和一-定腐蝕介質(zhì)的共同作用下械、能源、核站、宇航工程和海洋開發(fā)等領(lǐng)域得到廣產(chǎn)生的一.種特殊斷裂方式,是化學(xué)工業(yè)、天然氣與石泛應(yīng)用中。油開采以及加工工業(yè)、冶金工業(yè)、火電工業(yè)及核電工應(yīng)力腐蝕斷裂(Stress Corrosion Cracking,業(yè)等領(lǐng)域使用的壓力容器的最危險(xiǎn)的損傷之一。據(jù)Cw&P公司ZSK機(jī)型采用行星齒輪減速結(jié)經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行考核主要技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，構(gòu)，螺桿轉(zhuǎn)速可調(diào),其主電機(jī)工作效率相對(duì)較高。根10X10*t/a聚丙烯裝置混煉擠壓機(jī)組施工圖設(shè)計(jì)據(jù)有關(guān)資料計(jì)算,變速驅(qū)動(dòng)效率要明顯優(yōu)于恒速驅(qū)已經(jīng)完成但還沒有實(shí)際應(yīng)用,因而國內(nèi)大中型聚烯動(dòng),年運(yùn)行費(fèi)用可降低10%左右。烴裝置用擠壓造粒機(jī)全部依靠進(jìn)口。我國大型擠壓從上述比較內(nèi)容可以看出,德國CW&P公司造粒機(jī)組的技術(shù)研發(fā)與世界水平還有一定的差距，ZSK機(jī)型在系統(tǒng)配置中技術(shù)最為先進(jìn)、安全可靠性對(duì)于大型聚烯烴設(shè)備的國產(chǎn)化工作任重道遠(yuǎn)。最高、生產(chǎn)適應(yīng)性最強(qiáng)、能耗最低,完全與業(yè)內(nèi)人士的一致好評(píng)相符合,因此它一直為用戶的首選。參考文獻(xiàn):[1] 耿孝正,張沛.塑料混合及設(shè)備[M].北京:中國輕工業(yè)出版4結(jié)語社,1992.[2] Chris Rauwendal.塑料擠出[M].北京:中國輕工業(yè)出版社，我國開發(fā)擠壓造粒機(jī)技術(shù)的時(shí)間相對(duì)比較晚，中國煤化工研發(fā)的只是中小型機(jī)組,其中ABS萬噸混煉擠壓機(jī)(許編)YHCNMHG收稿日期: 2007-02-26作者簡(jiǎn)介:楊洲(1983-),女,四川宣漢人,助理工程師,學(xué) 士,主要從事壓力容器設(shè)計(jì)工作。