聚丙烯挤压造粒系统的研究与分析

藏家喜(神华榆林能源化工有限公司, 陕西 榆林 719000)

聚丙烯挤压造粒系统的研究与分析

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在化工生产过程中，聚丙烯的应用非常普遍。挤压造粒是聚丙烯生产的重要环节，只有提高挤压造粒的效率，才能保证聚丙烯的品质。近几年来，我国的科学技术水平不断提升，聚丙烯挤压造粒的质量相应提高。本文将具体探讨聚丙烯挤压造粒控制系统的设计与分析，希望能为相关人士提供一些参考。

聚丙烯；挤压造粒；研究与分析

1 聚丙烯挤压造粒概述

1.1 聚丙烯概述

聚丙烯是一种现代综合性塑料，在工业领域的应用非常广泛。聚丙烯的制作原料相对丰富，因此成本较低。随着时代的不断发展，我国的工业化进程不断加快，社会各行各业对聚丙烯的需求量日益膨胀。国外的工业化建设相对较早，聚丙烯生产系统相对成熟。从整体来看，当前世界上生产聚丙烯的厂家越来越少，但是聚丙烯产品的数量却越来越多。大规模公司占据着绝对的优势地位，将聚丙烯生产权垄占到自己的手中。在进行聚丙烯生产时，一般采用两种方法，第一种是气相法，第二种方法是本体法，上述两种方法会产生不同的化学反应，生产出来的聚丙烯品质也呈现出一定差异。聚丙烯的性质为塑料，塑料在工业生产中非常常见，因此聚丙烯的市场规模正在逐渐扩展。就目前来看，与聚丙烯相关的产业越来越多，无论是合成材料工业、还是装饰工业，都为聚丙烯生产提供了不竭动力。

值得注意的是，当前我国聚丙烯生产还存在一些不足之处：第一，我国聚丙烯生产的效率比较低。国外自上个世纪开始生产聚丙烯，形成了现代化的聚丙烯生产装置，大大提高了聚丙烯的产量。我国聚丙烯生产工业投入的技术成本有限，平均年产量远远低于世界水平。第二，我国聚丙烯的品质较低。社会主义市场不断扩展，各行各业对聚丙烯的需求量不断上涨。就目前来看，我国聚丙烯产品的种类比较多，但是高端产品非常少。大多数聚丙烯产品的技术附加值较低，并不能完全满足社会主义市场的需要。第三，我国聚丙烯的开发工艺落后。在引进国外的聚丙烯生产装置之后，我国投入了一定的技术资金，研发了间歇式聚丙烯搅拌装置。但是与国外相比，我国的聚丙烯开发工艺仍然落后，聚丙烯的产品牌号仍然有限。

1.2 挤压造粒概述

按照造粒流程的不同，可以将造粒方法分为以下几种：第一种是搅拌造粒方法。所谓的搅拌造粒方法，就是在特定装置中添加搅拌剂等材料。在动力装置的作用下，材料自动搅拌，可以形成圆状的颗粒。搅拌造粒方法的使用流程比较便捷，耗费的人力资源和物力资源比较少。但是通过搅拌造粒方法配备的颗粒粘度较低，均匀性较差。第二种是鼓风造粒方法。所谓的鼓风造粒方法，就是在颗粒下方安装鼓风机，让细粉在风力作用下和搅拌剂相融，形成致密颗粒。鼓风造粒方法的使用步骤相对较少，工艺成本较低。但是鼓风造粒方法的风力不易控制，颗粒大小呈现出较大差异。第三种是喷雾造粒方法。所谓的喷雾造粒方法，就是在转盘上喷射浆液，使粉粒黏合在一起。在干燥环境中，粉粒上的浆液固化，形成圆状的颗粒。喷雾造粒方法的使用效率较高，颗粒均匀性较好。但是喷雾造粒方法的技术成本较高，适用范围较小。

2 聚丙烯挤压造粒控制工艺

2.1 技术工艺

对聚丙烯进行挤压造粒，就是将聚丙烯的粉粒融合到一起，形成塑料加工品。为了保证塑料成品的致密性，需要对聚丙烯进行加热，平衡塑料分子。在加热完毕后，可以对塑料进行加热和干燥处理，形成最终的塑料成品。聚乙烯种类较多，不同类型的材料可以满足不同的生产需求，具体来说，聚丙烯挤压造粒的技术工艺包括以下几项：第一，需要将各种材料融入到半成品的粉粒之中，应用搅拌剂进行搅拌和混合。在搅拌之后，需要应该双螺杆，对粉粒进行压实处理，保证粉粒的均匀性。第二，需要对搅拌均匀的粉粒进行高温加热，使原料在高温状态下进行熔融。第三，应该开启搅拌机内部的孔洞，使加热之后的颗粒从孔洞中释放而出，并把这些颗粒导入到干燥机之中。第四，应该对颗粒进行干燥，并将干燥后的颗粒储存到恒温恒压环境之中。在生产聚丙烯的过程中，外部环境会对聚丙烯质量产生重要影响，双螺杆的压力、挤压造粒环境的温度等都会影响聚丙烯的内部结构。一般来说，聚丙烯会经过三个生产环节：第一是粉料的输入输出。第二是粉料的熔融。第三是粉料的干燥过滤。上述三个生产环节缺一不可，每个环节都需要进行质量控制。

2.2 控制系统

聚丙烯挤压造粒具有系统性特征，其控制系统相对复杂。具体来说，聚丙烯挤压造粒控制系统是由以下几个部分组成的：第一是称重系统。称重系统需要合理控制粉粒、添加剂的比重。第二是混合系统。混合系统需要将粉粒搅拌均匀，保证粉粒的致密特性。第三是筒体系统。筒体系统需要调节搅拌筒内的温度，限制双螺杆的压力。第四是动力系统。动力系统需要为模板造粒提供动力支撑。第五是加热系统。加热系统需要在粉粒压实完毕之后进行加热，并在可控时间内进行冷却。

3 聚丙烯挤压造粒的注意事项

3.1 造粒质量不稳定问题及改进方法

首先，聚丙烯在挤压造粒的过程中，经常会出现造粒质量不稳定的问题。造粒质量很容易受到外界要素的影响，破坏本身的均匀性。具体来说，造粒质量不稳定的原因包括以下几点：第一，造粒机模板加热不均。在挤压造粒的过程中，需要对模板进行加热，使造粒成型。模板的温度越均匀，造粒的尺寸大小越相近；模板的温度越分散，造粒的尺寸差异越明显。在模板的内部分布着若干细孔，细孔出粒的速度必须保证一致。一旦温度失衡，模板细孔的出粒速度就会受到影响，使造粒质量下降。第二，造粒机模板过于粗糙。聚丙烯挤压造粒对造粒机模板提出了较高要求，如果模板表面过于粗糙，就会在造粒过程中形成机械碎片，对造粒产生不利影响。一些造粒机模板表面并不光滑，和切刀也不相匹配，在挤压造粒时会和粉粒进行摩擦，形成大量的细碎颗粒。第三，进刀风压控制不力。切刀压力直接关系着造粒的大小，如果切刀过大，就会缩减颗粒的长度；如果切刀过小，就会加大颗粒的弯曲度。不同类型切刀的风压不同，一些型号的切刀并无法满足聚丙烯均匀挤压造粒的要求。第四，切刀硬度较小。聚丙烯造粒相对较硬，只有保证切刀的锋利性，才能确保颗粒形状相同。很多切刀在长期使用后没有进行打磨，也没有得到及时更换，在挤压造粒时会出现削切失误。

为了避免出现上述问题，可以采用如下几种质量改进方法：第一，应该对模板进行定期检修。模板在运作过程中会出现故障，一旦模板发生变形，挤压造粒的效率会大大降低。检修人员需要查看螺栓的紧固性，对温度进行测量。同时要把模板的垂直度限制在标准范围之内，调整切刀的位置。第二，应该对模板的孔洞进行清理。一旦模板孔洞出现杂质，就会导致出粒受阻，或出粒不均。在清理空洞的过程中，应该使用专门的清理铲，将附着在表面的杂质清理干净。同时，要对模板的表面进行打磨，降低模板的粗糙度。第三，应该对进刀压力进行精确控制。一般来说，进刀压力和切刀转速需要控制在一定比例内，在造粒过程中，切刀受到两方向的推力作用，切刀的转速越达，进刀压力的辐射面越小，如果进到压力辐射面持续加大，切刀会加速磨损，影响造粒的均匀性。在质量改进过程中，需要测算进刀压力，根据转速控制外力。同时，需要加大模板与切刀之间的距离，避免切刀对造粒进行无序切割。第四，应该对切刀硬度进行检验。在检验之前，需要陈列不同型号、不同尺寸的切刀，并应用切刀进行分别造粒。根据造粒结果，可以从中挑选出锋利性最强的切刀，并控制刀刃和刀盘的平面度。

3.2 切刀磨损过快问题及改进方法

其次，聚丙烯在挤压造粒的过程中，经常会出现切刀磨损过快的问题。切刀有一定的使用寿命，但是在外界环境的影响下，切刀的磨损率会迅速上升，磨损强度会显著提高。切刀磨损过快的原因包括以下几点：第一，刀刃和模板的摩擦力较大。在更换新的切刀后，切刀会和模板表面发生接触，二者的摩擦属于正常磨损。但是如果后期没有进行磨刀，切刀就会发生非正常磨损。第二，模板的温度变化过大，使模口出现形态变化，切刀受力不均匀，刀刃会受到损害。为了避免上述问题的发生，可以采用以下几种改进方法：第一，应该定期磨刀，避免出现缠刀和强行进刀等情况。第二，应该控制模板的温度，使用电子检测仪器，对模板的温度变化进行动态监控。

4 结语

综上所述，在化工生产过程中，聚丙烯的应用非常普遍。作为一种新型材料，聚丙烯具有良好的物理性能和化学性能，因此被广泛应用在社会生产的各个方面。挤压造粒是聚丙烯生产的重要环节，为了促进我国聚丙烯工业的可持续发展，必须采用现代技术，对聚丙烯挤压造粒控制系统进行优化设计。

[1]史腾.聚丙烯挤压造粒控制系统的设计与研究[D].华东理工大学,2014.

[2]孙亚玲,曹吉民.聚丙烯挤压造粒单元故障分析及处理[J]. 石油化工设备,2013，(S1)∶101-103.