聚乙烯装置挤压造粒机组设备造粒缺陷的原因及对策

引言

兰州石化分公司30 万吨/年全密度聚乙烯（LL-HDPE）装置引进美国 UNIVATION 公司气相法 UNIPOL 聚乙烯专利技术，装置共引进16 个生产牌号，在挤压造粒的过程中，由于多种因素造成造粒不规则的现象，影响产品的外观及效益。通过分析各种不规则粒料产生的原因，并提出相应的应对措施并改进，对装置的提质增效具有重要的作用。

1.挤压造粒过程概述

1.1.挤压造粒系统的组成部分

挤压造粒机组是全密度装置的核心机组之一，该机组从日本 KOBE 公司引进，主要由LCM400 型双螺杆异向旋转混炼机，KNT100 型齿轮式熔融泵以及UP850-N 型水下旋转切粒机等设备组成。辅助系统由颗粒水回路，加热，冷却系统，润滑油系统，液压油系统，热油系统组成。

表1.1 主要设备参数

辅助系统则由颗粒水回路，加热，冷却系统，润滑油系统，液压油系统，热油系统组成。

2. 挤压造运转粒系统造粒不规则的原因

2.1 切粒机的切刀

在磨刀或生产中的，切刀和模板贴合的进刀压并没有进行调整，使其两者均匀良好的接触，结果是由于接触应力的不均造成切刀磨损，在长时间的切粒作用下极易发生磨损，导致钝刀，这种情况极易产生带尾料，碎屑料。不同材质的切刀，磨损量不同，容易导致碎屑料及带尾料。切刀的材质优劣决定着对模板的磨损状况，一般情况下切刀的硬度低于模板的硬度，切刀过硬会加大模板的磨损。

2.2 切刀轴与模板的对中精度的影响

切粒刀紧密地贴合在模板表面上高速旋转切断颗粒，启用前，没有对其进行对中找正，模板与切刀的对中精度不满足，切粒机滑轨处散落颗粒等杂物，没有及时清理，导致切粒机闭合后影响切刀模板等部件的对中精度，使模板和切刀不能紧密地贴合在一起，加剧了模板和切刀磨损程度。切刀盘的平面度，刀盘与模板的垂直度以及齿套联轴器的找正质量都会产生影响。

2.3 造粒机模板状态的影响

模板状态是影响挤压造粒质量的一个关键因素之一，模板堵塞以及模板温度分布不均，会造成规则粒料的产生。模板加热不均导致物料出模板之前流动性差异，当切粒机旋转切粒时，温度过低树脂的流动性变差，不能够顺利通过模板，造成模板堵，碎屑料和片状料增多，温度过高时造成切粒困难，带尾料增加。另外，随着生产周期增加，模板表面平面度也会变差，开孔率也会减小，出料不均匀，会产生不规则粒料。

2.4 颗粒水温度以及压力的影响

在生产过程中，颗粒水冷却、输送颗粒。颗粒水温度对于颗粒的外观及切刀的磨损有重要影响。水温过低温差大导致产品颗粒塑性质量下降，模板应力加大，膜孔堵塞，影响模板的开孔率，切刀磨损加大，产品脆化，碎屑料增多。水温过高则导致了融化的部分树脂由于没有及时的冷却，成型较慢，导致融化的部分树脂粘连到切刀刃口和模板区域，切出的粒子粘料增多，造成大小粒子不均。水压不够，导致颗粒水流量不足，容易产生粘黏料，造成切出的粒子不能及时带出，还会造成切粒室堵塞。

3.控制不规则粒子的措施

3.1 优化调整切刀

切刀的好坏关系着切刀使用寿命的长短。模板采用不锈钢材质，切刀选材时选用材质硬度与模板相匹配的材料，当切刀磨损量达到1.8mm 后必须及时更换新的切刀，切刀变钝，刀盘和模板更换之后必须进行磨刀，

般情况下磨刀速度与平时生产时的速度相同，转速过高过低都会严重影响切刀的磨损。磨合20 分钟左右检查磨合区域磨刀划痕是否均匀，对切刀安装精度以及进退刀进行调整。

切刀进刀压关系到模板与切刀的接触压力，接触应力过小会造成切刀接触面与模板间隙过大，使带尾料和碎屑料增加，当接触应力过大，会使得切粒机切刀磨损加剧，所以进刀压和转速要匹配，呈线性关系。如图所示上面部分是切刀，下面部分为模板。

图3.1 切刀与模板

3.2 优化刀盘与模板等部位的对中精度

确保切刀安装精度十分重要，接触式切粒模板与切刀紧密贴合，但是由于开车时模板粗糙未清理干净，毛料啮合模板与切刀之间，造成进刀故障。另外，在每次检修，更换刀盘与模板后，要对刀轴，模板，切刀进行对中精度的调整，切刀轴与水室的垂直度以及模板与水室平面的同轴度不大于 0.03mm ，模板平面与切刀平面平行度偏差小于 0.03，切粒机刀轴与电机输出轴的同心度一般不大于 0.03mm 。

3.3 模板进行调整优化

开车时检查模板完整性，有无缺口腐蚀部位，并对其及时检查处理更换。对模板因物料塑化造成的堵塞部位进行清理，用专用的小铲对模板 熔融状态的树脂具有一定的流动性，直至切刀复位期间模板孔不断有物料缓慢挤出， 须均匀，确保热油系统正常，液压油泵正常运行，液压油系统的锁紧压力不能低于 压力过低影响模板受热，使得切出的粒子不规则，影响产品外观质量，另外避免 联锁值低于 13.3Mpa，造成停车。模板的平面度控制在0.02mm以内，

3.4 调整颗粒水温度以及水压

正常生产时要求颗粒水温度控制在 60～80℃之间。控制目标 65～75°C ，确保颗粒水温度在要求之内，避免树脂软化和过快冷却造成不规则粒料产 导致切刀模板磨损加重。根据生产牌号的不同，水温也设定不同，开车时需要通过低压蒸汽升温。颗粒水必须满足将粒子送至离心干燥器，保持颗粒水槽中的液位处于高位，为保护挤压机，确保不出现黏料或堵塞管线，要确保颗粒水水泵正常运行，颗粒水水压不低于0.4Mpa。

4.改良后的效果

自 2021 年2 月技术措施实施改进优化后，每月定时在振动筛粒料观察分析，并取出不合格粒料，对不合格的粒料进行统计，挤压造粒系统平稳运行至今，每千克颗粒中仅有1 个或没有不规则粒子产生，通过对切粒机各部分的垂直度和平面度调整，并对装置振动值进行测定小于2mm/s，切刀与模板的寿命得到了提升，目前为止，不合格粒料产生频次显著降低，极大提高了装置运行效益。

结论

挤压造粒系统是全密度聚乙烯装置最关键的装置之一。产品粒子的质量直接影响着整个装置的效益。采取上述改进优化措施，可以极大降低挤压造粒产生的不规则粒料，避免了非计划检修的停车次数，提高了装置的长周期运行的稳定性和可靠性，大大提高了生产经济效益，对装置的提质增效作用非常明显。

参考文献

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