聚丙烯装置试车经验分享

45万t/a聚丙烯装置挤压机组实物料试车期间经验浅析

作者:王超 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:14 发布时间:2018-02-05
本文介绍了在45万t/a聚丙烯装置ZSK380型挤压造粒机实物料试车期间,如何摸索并解决了32把刀开车粘连料多、48把刀无法顺利开车的问题,确保了装置的正常生产,实现了较大的经济价值和社会价值。
聚丙烯装置试车经验分享

四川石化有限责任公司聚丙烯装置采用陶氏化学(DOW)的UNIPOL气相法聚合工艺专利技术,即低压气相法流化床聚合技术,设计年产45万t/a。挤压造粒机选用某知国际名品牌的ZSK380型双螺杆挤压造粒机组,主电机采用12 400 kW定频电机,增速电机采用800 ~3 800 kW变频电机,设计负荷56t/h,螺杆转速210~306 rpm之间无极调节,是目前国内在用的最大挤压造粒机组,也是全球在用的最大挤压造粒机组之一。

该机组的水下切粒机,可根据不同的树脂牌号和生产负荷,选择使用32把切刀或48把切刀。在实物料开车阶段,曾有过32把切刀的使用经验,开车成功率不高,粘连粒子多,高负荷下树脂颗粒长。为保证装置投料开车后可以高负荷生产合格树脂颗粒,减少粘连粒子、带尾粒子,提高经济效益,需使用48把切刀,并对挤压造粒机组的局部结构、操作参数、操作方法进行调整。

挤压造粒机示意图及简要工作流程如图1,聚丙烯粉料、固体添加剂和过氧化物添加剂经过挤压机加料斗进入双螺杆挤压造粒机的挤压、混炼段,被充分混合、熔融后经过熔融泵加压和换网器过滤,熔融的聚丙烯树脂进入水下切粒机切成聚丙烯颗粒料,并被循环流动的脱盐水送入离心干燥机、粒料振动筛脱水、筛分出大小合格的颗粒。最终,合格的聚丙烯颗粒被风送系统送入料仓。

主要调整措施

解决32把刀开车产生大量粘连粒子、带尾粒子的问题。

(1)试车过程中多次找正切刀盘

在实物料开车阶段,确保切刀盘的平面找正误差≤±0.03mm。由于试车期间,曾出现切粒水室有小块料、垫刀,甚至小范围包刀等现象,在清理水室和切刀块料期间,可能造成刀盘或者切刀轴变形,使切刀盘找正误差超过±0.05 mm,切刀旋转、切粒时,和模板贴合不好,影响颗粒外观和质量,产生带尾颗粒和粘连料。而我们在挤压机正常停车时,一般不需要对刀盘进行在线找正,通常是在更换新切刀和刀盘时才在线找正。

因此,为保证切粒效果,当水室出现块料、包刀现象,清理切粒水室和刀盘上的块料后,建议对刀盘在线找正。

(2)切刀进刀迟缓

在完成充模、清理模板以及切粒小车合车后,切粒机电机启动并达到140 rpm,液压油驱动切刀轴进刀,进入水室的切粒水阀打开,开车阀直通熔融树脂进入模板,依次完成动作,此时应该切出正常外观的聚丙烯颗粒,但仍然出现大量的粘连粒子、带尾粒子。理论上,切刀、切粒水和树脂应当同时到达模板,这也就是常说的“三同时”。因为切刀先转可以切掉合模期间模板上流出的树脂,切粒水随后进入水室以带走切掉的树脂颗粒,最后树脂进入模板被正常挤出、切粒并被切粒水送走。

如果切刀到达模板时间太长,则长时间切刀和模板之间摩擦会影响切刀寿命;如果切粒水太早到达模板,会冷却模板,造成模孔堵塞;而树脂提前到达模板,则会造成包刀、甚至灌肠,堵塞整个切粒水循环系统,造成较长时间的停车。

而实际上,Coperion公司的挤压机要求接到合模信号后,1 s后切粒水阀打开、5 s后切刀进刀、8 s后开车阀直通,且该时间绝对不允许修改。因此,通过多次开车,并对这3个时间的记录、对比,发现切刀进刀时间并不一致,而执行磨刀程序、无树脂从模板挤出时,切刀进刀时间较为一致。初步判断为切刀进刀压力不足、切刀可能被模板挤出的树脂顶退,或者控制进刀的液压缸故障。

考虑到切刀磨损印记清晰、均匀,切刀不是每次都被树脂顶退,基本可以排除进刀压力不足的因素。在检查控制进刀的3个液压缸时,发现用仪表风作为动力时,可以顺利、迅速和同时地控制3个液压缸的动作,而用液压油作为动力时,3个液压缸动作时间不一致,快慢不均。拆卸液压缸后,发现由于活塞频繁撞击液压缸端部的进油孔,使进油孔和活塞贴合严密,导致液压油无法顺利进入缸内。

为了不改变液压缸强度,在进油孔外侧安装0.1 mm厚度不锈钢调整垫,形成通畅的液压油流道,确保3个液压缸同时顺利动作。

(3)控制模板、切粒水温度

控制开车前模板温度250℃、开车后高于200℃,并开大节流阀,以确保树脂顺利从模孔挤出。同时控制切粒水温度50℃左右,确保较低的水温,以利于树脂快速冷却、成形。

(4)确保充模、清模质量

将充模时的进料负荷由22 t/h至25 t/h,并根据电机扭矩适当提高电机转速,增大树脂的挤出速率,以保证模头及模板充填效果。

将切粒小车的退车位置提前0.5~1 m,在不影响模头拉料和清理模板作业空间的前提下,尽量缩短切粒小车合模时间,清理模板时迅速、干净,以确保在合模及切刀运转、切粒水到达前,模孔尽可能少的流出树脂,减少垫刀、包刀以及切出粘连块料的可能性,并保证颗粒外观。

探索48把刀开车方法

通过上述措施以及螺杆转速、机组各段温度等各项操作参数的调整,顺利解决了32把刀开车产生大量粘连粒子、带尾粒子的问题。此时判断48把刀屡次垫刀的原因是切刀刀压不足,导致开车阀直通、树脂挤出模板时将切刀推回。

32把刀开车时,切刀轴液压油压差为6.2 MPa。根据切刀和模板接触压力以及树脂推力力进行初步计算,使用48把刀开车时应该使用9.3 MPa压差。考虑到参数调整过大,可能造成合模期间切刀撞击断裂引起包刀、灌肠等后果,根据外方开车专家之前的经验,以0.2~0.4 MPa的幅度逐步调整切刀压差,然后磨刀、拉料开车。

通过多次调试,切刀轴压差7.2 MPa时,切刀磨痕均匀,但仍然垫刀。不断调试切刀轴压差至9.5 MPa,挤压造粒机组成功切出大小一致、长短均匀、无带尾、无粘连的合格聚丙烯颗粒。

结语

通过研究挤压造粒机组工作原理和结构,消除原设计的缺陷,反复摸索、调试、开车验证,最终,在聚丙烯装置原始开工前一周,聚丙烯装置ZSK380型挤压造粒机组成功开出合格产品,并达到了设计的最大负荷63 t/h,颗粒外观合格,无粘连料、带尾料。
2014年2月至今,该机组长期处于56 t/h的满负荷运行状态,为四川石化公司创造了良好的经济效益。

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