挤压造粒机运行存在的问题及应对措施

挤压造粒机运行存在的问题及应对措施

郑玉顺  马力

宁夏石化公司  宁夏银川市  750021

摘要：挤压造粒机是聚丙烯装置的核心大型机组，其集机、电、仪高度一体化，自动化控制水平较高。它的稳定运行是聚丙烯装置长周期运行的保障。本文对挤压造粒系统运行存在的问题进行盘点分析并采取处理措施，以保障挤压造粒机长期稳定运行。

关键字：挤压造粒机  长周期

一、概况

挤压造粒机的作用是将聚丙烯装置中聚合工段生产的粉料加入改性添加剂并加工成颗粒料，它的稳定运行不但影响聚丙烯装置的连续生产，也关系到最终产品的质量。

我车间挤压造粒机为同向双螺杆挤压机，型号CMP251，是日本制钢所生产。整个挤压造粒工段由主电机、主减速机、盘车单元，筒体、切粒机、干燥系统、抽吸系统等部分组成。

流程：聚丙烯粉料通过主秤W801计量下料，各类添加剂通过失重秤加入到粉料中，经混合搅拌，进入挤压造粒机筒体中。物料在210-250℃下加热熔融、挤压混炼，从模板成型孔中挤出至切粒水室，被旋转的切刀切成直径为3-5mm的颗粒，切粒水对切下的颗粒冷却并将其带到离心干燥机，经离心脱水的颗粒进入振动筛，将大小粒料与正常料筛分出来，正常料被送至掺混料仓进行掺混均化，最终合格料送去包装。

二、存在的问题

    近些年挤压造粒机运行中存在以下问题：1、粉料中拉丝料频繁堵塞主秤测量轮导致挤压机联锁停机。2、挤压造粒机7节筒体中的第三、四、七节筒体频繁出现实际温度高出设定温度的现象，影响聚丙烯粉料混炼效果。3、添加剂失重秤计量不准确导致产品质量发生波动。4、主电机驱动端振动超标。5、原设计螺杆密封（ABC密封）易磨轴，导致密封氮气泄漏。这些问题严重影响着挤压造粒机长周期稳定运行。

三、原因分析

1、聚丙烯装置聚合工段在开、停工或生产发生波动时，会产生拉丝料，这些拉丝料随粉料输送易堵在粉料主秤的闭式测量轮叶片处，导致下料量降低，触发挤压造粒机主电机低电流联锁而停机。

目前拉丝料的成因和机理还没有定论。根据工艺分析可能的原因为（1）聚合反应发生波动，或氢气加入量不稳定产生的低等规物在输送时遇高温易形成拉丝料。（2）聚合工段二环出料的浆液中带有大量活性中心的情况下，会在大闪线以及聚合物分离罐D301底部继续反应造成局部过热，易产生拉丝料。（3）大、小闪线内壁不光滑，有凸起，物料输送的过程中发生摩擦，可能产生拉丝料。（4）聚合工段催化剂配置时催化剂分散不均匀，导致反应不稳定，引起生产波动等。

2、挤压造粒机第二至七节筒体采用电加热，除盐水冷却的方式。第三、四、七节筒体温度经常高出设定值。经过分析：筒体冷却水是除盐水结垢的可能性不高，但是由于筒体温度在210-250℃，水在筒体流道内立即汽化，对管线及筒体流道产生冲击，加之筒体冷却水处于闭路循环，水中杂质会逐渐增多，并堵在用水量大的第三、四、七节筒体冷却水回水线单向阀处，冷却水循环不畅，导致该段筒体温度无法冷却。杂质也易堵塞筒体流道。

3、挤压造粒工段共有五台失重秤，分别计量不同的添加剂，由于部分添加剂是粉料，输送螺杆在下料斗中旋转输送物料时，与物料及下料斗内壁发生摩擦，产生的热量将物料加热并粘附在下料斗内壁上，逐渐形成结块，螺杆与内壁结块摩擦，使得秤体振动，影响称重传感器计量，导致下料量发生波动。

4、自2017年大检修之后，挤压造粒机开机后主电机驱动端振动值会先迅速上升到160μm左右，之后再回落到60-70μm，而检修前的振动值在20-35μm。2019年4月29日开机时振动值迅速超过200μm，之后逐渐降到110μm，但仍超过报警值90μm。并在之后的运行中一直如此。通过咨询大橡塑专家及拆检安全联轴器发现：安全联轴器两端鼓形齿齿面磨损严重，鼓形齿侧面压盖紧固螺栓有断裂现象，这表明鼓形齿与齿圈有憋劲现象，对安全联轴器找正复查发现偏差较大，初步判断这可能是振动大的主要因素。

5、原有螺杆密封使用的是ABC密封，该密封是浮环密封，由四组用弹簧将密封环箍在螺杆轴上形成密封，并通入高于工艺气体压力的氮气，将密封腔与内、外界隔离。由于该密封环是箍在螺杆轴上的，易将螺杆轴磨出深沟，导致密封氮气发生泄漏。

四、采取的措施

（一）、聚合工段针对拉丝料采取了一系列措施：

（1）控制反应系统平稳，避免大幅度波动，环管密度和进料投串级，通过提高装置仪表自控率来实现平稳运行。

（2）控制好加氢量，避免反应大幅度波动。

（3）保证大闪线、小闪线疏水器正常运行，防止汽化潜热过大。根据LI3002和LI3001料位显示情况及时调整脱活剂注入量，使未反应完的活性组份通过脱活剂失活。

（4）大检修时对大、小闪线可能产生拉丝料的部位内壁进行抛光。

（5）调整催化剂配置方法，避免催化剂发生结块、油脂分离、沉降等现象导致反应波动。催化剂配置过程控制下料速度，保证催化剂匀速加入，使催化剂配置均匀；提高滚桶时间，并且防止催化剂桶受到剧烈的撞击，避免人为增加催化剂破碎几率。

（6）将粉料计量主秤测量轮由闭式更换为开式，拉丝料可以从测量轮顶甩出，可有效避免拉丝料堵塞测量轮。

以上措施降低了拉丝料产生的数量，避免了拉丝料堵塞主秤测量轮，目前拉丝料的成因还需要加强研究分析，出根本原因以彻底解决。

（二）为解决筒体温度高的问题，利用大检修对各节筒体冷却水流道进行酸洗疏通。对第二至七节筒体冷却水回水线增加闸阀，将原焊接单向阀改为法兰单向阀，这样可在不停机的情况下单独切断温度高的筒体冷却水线，更换故障单向阀。同时在经常高温的第三、四、七节筒体冷却水回水线上增加排气阀，在温度无法降低时，打开排气阀辅助降温。同时定期对筒体冷却水进行置换。通过这些措施，各节筒体温度到达设定温度，实现了精准控温。

（三）针对失重秤计量物料波动大的情况，将原有的三、四种添加剂改为一种颗粒复配添加剂，这样只需一台失重秤就能完成原先三至四台秤的工作，其他秤做为备用秤。添加剂改为颗粒状后，较粉状料输送效果好，不易堵塞。

为了解决螺杆与下料斗摩擦的问题，我们使用管径大的下料斗，将螺杆与下料斗内壁间隙增大，避免摩擦，定期清理下料斗内壁，这样结块现象得到了明显改观。

通过以上措施，失重秤的计量波动变小，准确性得到了提高。

（四）通过对主电机安全联轴器两端鼓形齿的检查及日常运行的情况综合分析，判断主电机驱动端振动大的主因是安全联轴器找正偏差大。利用大检修更换了安全联轴器的鼓形齿及齿套，并在找正时，将主电机向主减速机热膨胀方向找正。这样调整之后，主电机驱动端振动值在20-35μm，且波动很小，明显改观。 

（五）借鉴其他企业同类型挤压造粒机螺杆密封改造经验，利用大检修将ABC密封改造为剖分式干式机械密封，该密封是一种特殊结构的双端面密封，采用过盈压缩的密封胶条带动动环随轴旋转，密封胶条既做动环轴向密封，又通过径向过盈起到传动作用，用氮气做为密封气，即防止介质漏出，同时流动的氮气又将密封产生的热量及时带走，使得密封腔内保持热平衡。该密封采用剖分形式，更换方便，只磨损动、静环，不磨轴，避免了大检修时维修螺杆轴的难题，目前使用效果良好。

五、结语

通过采取措施减少拉丝料；采用技改提高应对筒体冷却水杂质堵塞单向阀的能力；选用颗粒复配添加剂、降低螺杆摩擦热来提高添加剂失重秤的计量精度；通过对主电机联轴器检修、找正保障了主电机的稳定运行；以及改造螺杆密封等，这一系列措施有效地保障了挤压造粒机的稳定运行，为聚丙烯装置长周期运行打下坚实的基础。

参考文献

[1]CMP251挤压造粒系统使用说明书

[2]申克添加剂失重秤说明书

[3]陈耕,杨国强.失重秤原理及波动原因分析.铜业工程.2011年第6期，59-62。

[4]剖分式干式机械密封说明书