HDPE装置挤压造粒系统长周期运行浅析

韩杨（中沙（天津）石化有限公司天津300270）

1 造粒系统流程简介

经过高低压闪蒸系统后的粉料，由粉料风机直接送入粉料仓。料仓底部的旋转阀将粉料送出，然后经由螺旋输送器并掺加添加剂送入造粒机组，而后经过混炼机混炼，熔融泵挤压，进入切粒水室进行水下切粒。粒料由切粒水系统输送至干燥器内，经离心脱水干燥后进入振动筛送进粒料仓。

2 影响系统运行的主要因素

2.1.1 产品牌号的熔融指数

对同牌号产品来讲，熔融指数低则料会过硬，熔融指数高则料会过软，所以对于不同牌号，将熔融指数控制好就会有利于造粒机组的运行。

每次聚合反应开车时都会产生一些过渡料，这些粉料的熔融指数很不正常，这些粉料中有大量的分子量较高的长链高密度聚乙烯分子。这种分子量较高的粉料进入混炼机筒体后，混炼机机组的螺杆剪切力会很高，而且也很容易出现熔体不容易被送走，从而导致混炼机电机过载而停止运行。如果连锁保护装置未起作用，主电机将会烧毁，导致造粒长时间的停车，从而使整个装置长时间停产。

生产过程中，熔体在造粒机组内的流动状态直接影响到机组的正常运行。最直观体现物料流动状态的考虑参数为筛网前后的压力，但是由于不同物料经过不同目数的筛网后压力变化不同，所以主要还是考虑筛网前的压力。在产量及闸板阀开度不变的情况下，筛网前的压力随着熔融指数的增加而不断下降。物料在机组内是以熔融状态存在，可以视为黏性流体运动，从而其流量可以按照流体动力学公式求得。

Q=K△P/μ

公式中Q为造粒机组内熔体的总流量；K为常数（与螺杆的几何常数有关）；△P为熔体的压差；μ为熔体的粘度。

从公式我们可以更直观的看出，当生产负荷不变的情况下（即Q为定值），随着熔体的粘度μ的变小（熔融指数的升高），筛网前后的压差△P也随着变小。但是熔融指数与熔体粘度并非线性关系，当熔融指数降低时，筛网的压差也会随着升高，当升高到20MPa时，机组连锁保护启动，造粒机组停车。

2.1.2 应对的主要方法

由于每种产品牌号都有不同的熔融指数，而每次开车时的过渡料的熔融指数都不是很稳定，所以在造粒机组开车时，在开车阀处拉料就能直观的体现出不同熔融指数的物料的混炼程度。调节混炼程度的主要手段就是调节混炼机闸板阀的开度。边拉料边调节，直到流出的物料熔融状态达要求后，造粒机组可以正常开车。

2.3.1 造粒机组进料

装置早期生产时，生产波动会达到5-8t/h。这种大范围的下料波动对机组本身有很大的损害，明显的可以听到机组运转声音较大，各方面的振动也都相对较高。机组的负荷不稳定，这就意味着粉料进入混炼机时是脉动进料，混炼机螺杆所受到的剪切力波动也会较高。造粒机组的平稳运行留下了一大隐患。

添加剂是保证产品质量的重要部分。它随着粉料下料线一同进入到混炼机内。装置早期生产过程中多次发生添加剂管线堵塞，甚至发生添加剂称损坏的现象。若添加剂下料管线堵塞，添加剂不能及时加入到粉料中，造粒机组产出的粒料将变成不合格的产品。这直接影响到了产品的质量。

2.3.2 进料系统的改造措施

粉料下料是靠重力下料，下料的过程中粉料向下，管道中的气体会向上并聚集在下料转阀的入口处，当聚集的气体到一定量时，汽包破裂，粉料就出现周期行的下料波动。由此可见，将转阀入口处的气体引走成为了解决问题的关键。在转阀入口加装一个排气装置，将聚集的这部分气体再引入转阀下的下料管线内。经改造后，下料波动消除，造粒机组振动明显变小，运行声音也大幅降低。

添加剂系统的下料管线末端连接在粉料下料线上。本装置常用的一种抗氧化剂1076的熔点为55℃，而下料管线的温度为70℃左右。两条管线的交界处，温度会高于添加剂的熔点。这就造成了添加剂融化、粘联最终堵塞整条添加剂管线。为避免这种情况，目前装置已将添加剂下料管线改造，将管线直接引入螺旋进料器内（螺旋进料器顶部为常温），避免了添加剂的高温融化。改造后的管道使用效果明显，从未出现过堵塞现象，保证了产品的质量。

2.4.1 换筛器筛网

在粉料生产过程中，难免会有一些杂质产生，而所有的杂质都会被拦截在换筛器的筛网处。当换筛器表面的杂质过多时，压差也会有所增加。长时间不更换干净的筛网也会导致熔体通过筛网困难，而在正常生产的过程中更换筛网是要降低将近一半的生产负荷的，这就直接导致了造粒系统的生产波动。在生产过程中这种操作很容易增加误操作的机会，从而出现次生现象的造粒系统停车。

2.4.2 换筛器的主要应对措施

本装置生产牌号多样化，每个月都会有至少1次以上的停车切牌号机会。当筛网在使用过程中，压差有明显的上升趋势或是经过多次切换牌号后，都应在切牌号停车的机会时更换筛网。这样就能确保不会在正常生产的过程中进行换筛网的操作。

2.5.1 换筛器后的模板

模板的主要可调因素只有一点：模板本身的温度。本装置的模板温度是由高压蒸汽加热来进行控制，温度达到200℃左右。模板本身直接与颗粒水接触，而颗粒水的温度一般控制在70℃左右。当生产熔融指数较低的产品时，堵塞模孔的几率增加，开孔率会有明显的下降，模头的压力会有明显的升高，产品会出现大量的小粒子，而模头压力达到一定值后也会使造粒机组连锁停车。

2.5.2 应对的主要方法

根据生产牌号的不同，适当的调节模板的温度，可以有效的保证熔体的流动率。当生产高熔融指数的产品时，为了降低熔体的流动性，保证较好的切粒效果，可以适当的降低模板温度，反之亦然。当每次停车切牌号的时候也可以用一些清理模孔的专用工具对模板进行清理，这样也能有效的提高模板的开孔率。

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