大型挤压造粒装置是聚烯烃改性造粒生产中的关键设备,是集机、电、仪高度一体化的大型成套装置。具有工艺流程复杂、配套性强、设计、制造、操作难度大以及费用昂贵等特点。目前国内在该技术领域尚处于空白,长期以来国内所有石化企业所需的该类装置全部依赖于进口。因此,为了满足产品挤出工艺要求,提高装置运行的可靠性,降低其能耗和投资运行费用,采购选型工作就显得尤为重要。
1 大型挤压造粒装置挤出工艺流程简介
目前,国际上在大型挤压造粒装置这一领域的技术发展已相当成熟,具有代表性的机型主要有以下两种,分别是以德国WP公司为技术代表的双螺杆挤出机(以下简称挤出机)和以日本JSW、KOBEL公司为技术代表的双转子连续混炼机(以下简称混炼机),两者均已形成了各自的专利且在国际市场的占有率达80%以上。
无论是挤出机还是混炼机其挤出工艺流程均如图1所示,聚合反应生成的聚乙烯(或聚丙烯等)粉料由风送系统送到粉料料仓,粉料、填料和添加剂按照配方所要求的比例经过各自的失重式计量加料系统同时被送入犁刀混合器中进行初步预混,然后进入挤出机(混炼机)的主料斗。
在挤出机(混炼机)中完成物料的输送、熔融、混炼和排气等过程,之后物料被送入齿轮泵进行均化建压,建压后的物料经液压换网系统将杂质过滤后从水下切粒机头挤出,经水下切粒系统切成的粒子依次通过离心干燥机干燥、振动筛进行筛分,筛分完成后被风送系统送至多个掺混料仓中进行掺混,之后由风送系统直接输送至计量包装系统进行成品包装。
1—空气过滤器;2—风机;3—文丘里管;4—主料仓;5—中间料仓;6—绞龙;
7—加料系统;8—犁刀混合器;9—挤出机(混炼机)主机;10—卸料阀;11—齿轮泵;
12—换网器;13—水下切粒机头;14—PCW换热器;15—离心干燥机;
16—振动筛;17—过滤器;18—PCW水箱;19—文丘里管;20—风机;
21—空气过滤器;22—蒸汽过滤器;23—掺混料仓;24—文丘里管;
25—成品料仓;26—计量包装系统
图1 挤出工艺流程
2 大型挤压造粒装置选型分析
通过大量的市场调研发现,目前国内一些石化企业在用的聚烯烃挤压造粒装置主要有两种机型,其在主机结构形式、筒体加热冷却方式、模板加热方式、是否带齿轮泵及机电仪联锁控制等方面都存在着明显差异,且装置的适用范围、可靠性、能耗和投资运行费用也各不相同。
2.1 针对不同的物料和操作工艺条件选择合适的主机结构形式
以德国WP公司为技术代表的同向双螺杆挤出机属于啮合型,物料在筒体中的自由容积偏小,另外由于受双螺杆中心距的限制,传动箱推力轴承的设计和选型均受到一定的影响,因而生产能力较同规格的混炼机低,但由于其螺杆和筒体可以做成“积木式”结构,可根据物料的特点调整螺杆组合,有效地控制物料的混炼、剪切和停留时间,对物料的适应范围比较宽,特别适用于多品种物料的生产。
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