SAN装置水下造粒系统设备优化设计

侯衍哲

（中石油吉林化工工程有限公司，吉林 吉林 132000）

SAN树脂也叫苯乙烯-丙烯腈共聚物，其是由苯乙烯与丙烯腈进行共聚反应得到的。SANS树脂的制备方法一般有三种，分别是本体聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法。但是工业上制备SAN树脂，多用的方法为本体聚合法和悬浮聚合法。SAN作为优秀的中间体，可以用于ABS树脂的接枝流程中，但是其也可以作为纯净物使用。SAN的物理性质和化学性质较为稳定，在透明度、耐热性、耐油性和老化性上表现良好，并由于其可塑性强，容易再加工和着色，因而，SAN树脂作为工业生产物具有非常广泛的用途［1-4］。

造粒设备作为生产SAN树脂中最为关键的设备，其状态对SAN的质量和品质具有非常大的影响。而作为一个生产SAN树脂的公司，产品的好坏、质量直接联系到了企业在市场上的竞争力。故而造粒设备的改进和优化得到了绝大多数企业的重视。

图1 纯净SAN树脂

1 目前SAN造粒设备存在的问题

目前SAN造粒设备存在的问题有三个，第一是牵引干切法的造粒系统不稳定，第二是SAN造粒系统能耗问题，第三是切粒机切刀问题。牵引干切法造粒系统运行不稳定的问题由来已久，许多企业对此也难以解决，由于干切法对切刀的磨损是不可避免的，因而切刀需要进行定期的清理和更换，而如果切刀没有进行彻底的清理或及时的更换，将会导致颗粒的粘连，使得产品的质量下降，并且颗粒外部与空气接触将会有氧化的可能，这会严重影响SAN颗粒的售出。而如果SAN颗粒粘连处理不及时，将会导致整个系统停止，影响正常生产［5-9］。

SAN造粒系统能耗问题关键在于SAN需要用到大量的脱盐水，而在运用脱盐水的过程中难免造成浪费，不仅对环境造成影响也大大增加了SAN的制造成本。在切粒机切刀问题上，由于切粒机切刀不可避免地会出现有间隙，造粒过程中会出现较多的粉末，虽然SAN生产过程中会有干燥系统的，但是由于粉末较多，干燥系统会变得难以运行，而且较多的粉末也会影响职工肺部健康。

2 牵引干切法造粒系统存在三个方面问题的改造

2.1 水下切粒系统

水下切粒系统具有稳定性，能有效避免停机、造粒过程中粉末较多的问题。其在体积上比改造前的系统要小，结构紧凑、占地面积小，使得其生产效率高，在某种程度上也有助于生产运转平稳。水下切粒系统的主要优点是产品质量优秀，SAN颗粒美观，破损率低，粉尘少和生产周期少，这些条件决定了其是较为理想和优秀的造粒设备。由于这种设备在水中进行，能够有效地阻止粉末的减少并且在一定程度上可以减少清理工作，实现长周期稳定运行，减少开停次数，这样会大大延长设备周期。

图2 水下造粒机

2.2 SAN造粒系统脱盐水浪费问题改造方案

由于SAN造粒厂房造粒在整个过程中都需要脱盐水进行谁送和冷却，而这些脱盐水很难以再次利用，通常情况下就直接排出，影响环境的同时增加了生产成本，浪费大量的脱盐水。如何解决脱盐水浪费问题，要从直接源头下手，即收集用过的脱盐水进行二次利用，可以直接增加一个水池，将用过的脱盐水收集起来，经过化学处理之后再进行使用，提高重复利用率，降低脱盐水的消耗。

改造后的脱粒系统对比原先利用效率高且能保证长期利用。

2.3 切粒机切刀间隙不当改造

切粒刀间隙不当关系到产品的外观和切片的形状，间接影响到产品的出售。一般的SAN颗粒间隙为0.03～0.06 mm，依据生产的黏度来算的话，一般会黏度小的间隙。在调整切刀问题上应该注意的事项一般有两个：正确的切刀间隙与切刀寿命、产品品质有密切的联系，如果切刀间隙有一定的错误时，切刀的寿命有可能会因此减短，产品品质也难以保障；在调整切刀时应该反向旋转切刀，若正向旋转切刀，则切刀可能会因为间隙不当而损坏，进而影响切刀寿命和产品品质。

2.4 设计计算

SAN树脂束条是高黏度的，通过齿轮泵对其进行加压，并且经过静态混合器和换网器，SAN树脂冷却后仅需切粒机，因此在这个过程中要求切粒机的转速和高粘度泵的转速必须匹配，其计算如下：

已知SAN树脂密度为0.9 g·cm-3，当高黏度泵的转速达到14.00 r·min-1时，切粒机的线速度可以达到74 m·mim-1，转刀直径为0.5 m，每个转刀的齿数为70，经过计算之后得到生产额定产量为4 500 kg·h-1，这个数据与实际情况较为符合。

3 改造结果经济效益分析

3.1 项目及投资

改造之前：1周进行1次清理工作，1次清理2 h；改造之后：水下造粒系统半年才需要进行一次清理工作。造粒系统改造后为水下造粒系统之后，由于设备在水下进行并且密闭，这会导致操作费用明显增加，但是由于改造之后系统半年清理一次，且生产效率高、原来存在的安全隐患减少，相比之下改造之后的“性价比”更高，且装置的结构紧凑、利用率非常高，产品质量高，产量大，改造之后的经济效益变大，如表1所示。

表2 改造前后的经济效益变

3.2 减少的停车及检修费用

原来的造粒系统在没有改造之前每周一次进行清洁工作，且每次清理需要花费2 h以上，耗费巨大，每年需要的时间为150 h。运用水下造粒系统之后情节次数变少，每半年清理1次，平均每年清洗时间为30 h。按照工作量来计算，清洗干燥系统时消耗的原料为20 t，每年可以减少5次清洗，共计可以节省原料为100 t，直接节约创收200万元。而每次的清理费用为10万元，每年可以减少100万元的清理费用，所生产的产品外观不仅优秀，而且在清洗上也能省下成本。

4 结 论

本研究对SAN造粒设备进行改造，通过对SAN造粒系统出现的三个问题的分析，在此基础上对造粒系统进行改在，改造后的造粒系统运行稳定、大大提升了产量和产值，能够保证整个SAN造粒系统高效、长周期地运行。

其中，采用水下造粒法可以有效地保证造粒系统不稳定的问题和造粒过程中出现的粉末较多、影响身心健康的问题。该造粒系统结合了多个设备的优点，结构紧凑、占地面积小，使得其生产效率高，在某种程度上也有助于生产运转平稳。水下切粒系统的主要优点是产品质量优秀，SAN颗粒美观，破损率低，粉尘少和生产周期少。

关于SAN造粒系统脱盐水浪费的问题，改造方案通过增加地下水池，重新将使用过的脱盐水引入池中进行重复使用，这样在减少排放量的同时也可以减少生产成本。

在有关切粒机切刀间隙不当的问题上，改造方案通过调整切刀的间隙，来解决这个问题。改造后将减少造粒开车时间，减少大块料对切刀的磨损，这样既可以保证切刀与改造前相比使用寿命更长，也可以减少粉末颗粒，保证系统的正常运行。

这个改造方案的经济效益良好，在一定程度上体现了绿色环保的原则，对企业来说降低了生产升本，增加了生产量，稳定产能的同时设备也能长时间运行、清理工作大大减少。