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造粒机造粒在水下进行和挤出机概述及机筒换热现状

2020-10-19 18:42:24

{一}、造粒机造粒在水下进行

造粒机将熔化的聚合物挤压到模板上并从模孔中成股出来,被旋转刀切割成粒料。粒料随水流带出,模板和刀浸没在水流中。

切料时水的温度和流量取决于生成粒料的形状。

切粒水在泵P801A/B(一台备用)作用下循环运行,并在板式换热器E803中冷却。

送往模板的水的温度由TIC8402控制,T工C8402控制进E803的冷却水流量。

从挤压机排出的颗粒和水进入离心干燥器D805,将颗粒和切粒水分开。干燥后的颗粒送入振动筛S803进一步分去过大和过小的尺寸不合格粒子后,通过气流输送系统PK804输送至掺混料仓。

切粒水收集在D806中,在进入D806前,切粒水在切粒水过滤器中过滤。

用脱盐水或蒸汽冷凝液作为切粒水补充水。

在D806中注入蒸汽以便在开车时对切粒水加热,因为要保持切粒水适当的温度;蒸汽在F807中过滤,以除去系统中可能夹带的杂质。

PP粉料、添加剂以及液体过氧化物(如果需要)的混合物进入EX801的进料斗2802中。进料斗2802中装有一个过滤网,用于防止大块粉料进入混炼机。进料斗用氮气吹扫,以减少夹带的氧气。吹扫氮气从过滤网后面引入,进料分布良好即粉料和添加剂先在双螺杆混炼机中被混合和熔融。

PP粉料从进料漏斗下来进入相互啮合的同向旋转螺杆和10节带夹套的筒体组成混炼机内,按功能区分,可以把混炼机的螺杆和筒体分为进料区、塑化区、均质区、升压区、脱挥发区。

第1节筒体是进料区,该段螺杆主要作用是把粉料向前输送。本节筒体连续通入筒体冷却水,防止粉料过早熔融而造成堵塞。冷却水进入温度控制在~45℃。

从第2节筒体开始到第10节,粉料受到螺杆挤压、剪切,从而熔融、混合,形成达到特定温度的混合均匀的熔体,进入下游。这9节筒体用电加热。为了控制熔体温度,筒体上开有纵向孔,以在熔体温度过高时,脉冲进入筒体冷却水,降低熔体温度。开车前,把筒体用电加热器加热到250℃。

熔体从混炼机出来,就进入节流阀和开车阀组合段。该段的主要任务是通过节流阀的开度变化,影响工艺部分的熔体背压,进而改变熔体的塑化程度和比能耗。开车阀用于开车时排出筒体内的废料。节流阀由带蜗轮机构的电机驱动,其位于熔体流道内的节流板可以改变角度,从而改变熔体流道面积,达到调节熔体背压的目的。产品的熔融指数、产量不同,节流阀的开度也不一样。通过阀组后进入换网器,熔体进入换网器,过滤其中的固体污染物。

聚合物熔体被挤出通过换网器进入切粒系统。入模头,模头把熔体分布到模板上1540个φ2.6mm模孔。熔体通过模孔时形成条状。而条状熔体从模孔出来时,被水下切粒机处于切粒室内的22把旋转切粒刀切成长度的颗粒。颗粒立即被切粒室内的切粒水冷却。切粒水由切粒水泵输送,连续不断地通过切粒水室。

从切粒水出来的聚合物已经成为粒料,通过D805干燥器甩干,到粒料缓冲罐D807后经过旋阀RF802输送到D901A/B/C/D均化料仓。后送到包装码垛包装出厂。

{二}、挤出机概述及机筒换热现状

双螺杆挤出机是炼挤压造粒机组的重要组成,主要用于塑料化工原料的改性和造粒生产,涉及物料混合、预热、剪切、塑化等环节。

在聚合物生产中,温度是重要的参数,对产品的质量与产量影响很大。如果温度过低,聚合物塑化改性不够充分,严重降低产品质量的一致性,容易生成局部的应力导致性能下降;温度过高时,聚合物熔体粘度降低,影响产品成型且易烧焦。因此,严格控制挤出机机筒部分温度。

双螺杆运行时,存在两个热量来源:一为外加热器的传导热,二为螺杆剪切物料时机械能转化成的热量。理想的挤出过程是机械能转变而来的热量能够恰好将固态聚合物转变成粘流态。但当挤出机产量较大时,螺杆高负荷运转,长时间处于高速旋转,导致剪切摩擦产生了过量的热量。因此需要的冷却系统,将螺杆高速旋转产生的多余热量带离机筒。

对其主要冷却方式及相应不足之处概括如下:

(1)风冷风冷系统主要包括风机与风道两部分。

不足之处:空气的低导热系数导致风冷系统效率偏低、换热能力不足,因此其使用局限在中小型圆柱形结构的挤出机机筒冷却,不适用于大型挤出机。

(2)水冷水冷作为现阶段常用的冷却方式,多应用在双螺杆挤出机上。石蜡造粒机其主要由以下几部分组成:循环水供应站、换热器、机筒上的冷却水孔及相应配管管路。

水冷通常使用软化水作为工作介质,实行封闭循环;换热器用于将已被机筒加热的水进行冷却,以实现冷却水的循环利用。水冷却换热能力明显优于风冷却。

不足之处:水冷系统冲击性较大,温度存在明显波动。换热量较大时需要很大的水泵加压维持冷却水的输送,能源消耗较大;当热量突然增加时,冷却水可能在机筒水孔内发生汽化,生成的大量气泡会产生气蚀现象,管路会因气蚀出现噪音和明显的设备振动;气蚀冲击的存在,通常导致能源大量损失、降低管路与机筒的使用寿命,温度出现较大波动。同时,水循环管路中各种阀的质量要求高,质量不达标不仅影响机筒的正常冷却,还会出现“跑、冒、滴、漏”等问题。配管皆为硬管且采取固定安装,机筒进行组合时,其拆卸安装及换不方便。机筒上的水孔通过钻孔实现,由于机筒尺寸有限,水孔的尺寸、数量及排布均受到限制,距离水孔中心较近区域机筒温度较低,远离水孔中心的部位温度较高。因此,机筒温度整体分布并不均匀,对制品的质量存在很大程度的影响。

(3)油冷油冷多用于温度较高及机筒温度控制严格的场合。油冷与水冷原理相同,而油冷比较温和;油冷和加热系统既能分开布置,又能将加热与冷却功能合并成同一系统,通过调节油温实现对机筒温度的调控。

不足之处:与水相比,油的比热容相对较小,导致油冷的换热能力较弱;导热油易渗透性使油冷系统对油泵等辅助设备的要求严格,导致成本较高。

大型混炼挤压造粒机组趋向大型化,产量的增大使挤出机机筒的散热量不断增大,优异的挤出机机筒冷却装置的研究对于大型混炼挤压造粒机组的国产化具有重要意义。

热管作为传热元件,因其与一般换热设备相比,具有以下优点:实现长时间运行,管壁温度依据工况可调节,结构及布置灵活环境适应性强,明显的节能性。使其逐渐在各行业广泛应用。热管应用于塑料加工注射工艺,实现注射模的冷却、加热及均温阴;热管应用于挤出机工艺实现挤出机螺杆的热交换(即热管式挤出机螺杆),实现了结构优化、提高了塑化能力并降低了能耗。可见,塑料加工领域热管技术的利用具有广阔前景。


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