聚丙烯擠壓造粒系統的研究與分析

藏家喜(神華榆林能源化工有限公司, 陜西 榆林 719000)

聚丙烯擠壓造粒系統的研究與分析

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在化工生產過程中，聚丙烯的應用非常普遍。擠壓造粒是聚丙烯生產的重要環節，只有提高擠壓造粒的效率，才能保證聚丙烯的品質。近幾年來，我國的科學技術水平不斷提升，聚丙烯擠壓造粒的質量相應提高。本文將具體探討聚丙烯擠壓造粒控制系統的設計與分析，希望能為相關人士提供一些參考。

聚丙烯；擠壓造粒；研究與分析

1 聚丙烯擠壓造粒概述

1.1 聚丙烯概述

聚丙烯是一種現代綜合性塑料，在工業領域的應用非常廣泛。聚丙烯的制作原料相對豐富，因此成本較低。隨著時代的不斷發展，我國的工業化進程不斷加快，社會各行各業對聚丙烯的需求量日益膨脹。國外的工業化建設相對較早，聚丙烯生產系統相對成熟。從整體來看，當前世界上生產聚丙烯的廠家越來越少，但是聚丙烯產品的數量卻越來越多。大規模公司占據著絕對的優勢地位，將聚丙烯生產權壟占到自己的手中。在進行聚丙烯生產時，一般采用兩種方法，第一種是氣相法，第二種方法是本體法，上述兩種方法會產生不同的化學反應，生產出來的聚丙烯品質也呈現出一定差異。聚丙烯的性質為塑料，塑料在工業生產中非常常見，因此聚丙烯的市場規模正在逐漸擴展。就目前來看，與聚丙烯相關的產業越來越多，無論是合成材料工業、還是裝飾工業，都為聚丙烯生產提供了不竭動力。

值得注意的是，當前我國聚丙烯生產還存在一些不足之處：第一，我國聚丙烯生產的效率比較低。國外自上個世紀開始生產聚丙烯，形成了現代化的聚丙烯生產裝置，大大提高了聚丙烯的產量。我國聚丙烯生產工業投入的技術成本有限，平均年產量遠遠低于世界水平。第二，我國聚丙烯的品質較低。社會主義市場不斷擴展，各行各業對聚丙烯的需求量不斷上漲。就目前來看，我國聚丙烯產品的種類比較多，但是高端產品非常少。大多數聚丙烯產品的技術附加值較低，并不能完全滿足社會主義市場的需要。第三，我國聚丙烯的開發工藝落后。在引進國外的聚丙烯生產裝置之后，我國投入了一定的技術資金，研發了間歇式聚丙烯攪拌裝置。但是與國外相比，我國的聚丙烯開發工藝仍然落后，聚丙烯的產品牌號仍然有限。

1.2 擠壓造粒概述

按照造粒流程的不同，可以將造粒方法分為以下幾種：第一種是攪拌造粒方法。所謂的攪拌造粒方法，就是在特定裝置中添加攪拌劑等材料。在動力裝置的作用下，材料自動攪拌，可以形成圓狀的顆粒。攪拌造粒方法的使用流程比較便捷，耗費的人力資源和物力資源比較少。但是通過攪拌造粒方法配備的顆粒粘度較低，均勻性較差。第二種是鼓風造粒方法。所謂的鼓風造粒方法，就是在顆粒下方安裝鼓風機，讓細粉在風力作用下和攪拌劑相融，形成致密顆粒。鼓風造粒方法的使用步驟相對較少，工藝成本較低。但是鼓風造粒方法的風力不易控制，顆粒大小呈現出較大差異。第三種是噴霧造粒方法。所謂的噴霧造粒方法，就是在轉盤上噴射漿液，使粉粒黏合在一起。在干燥環境中，粉粒上的漿液固化，形成圓狀的顆粒。噴霧造粒方法的使用效率較高，顆粒均勻性較好。但是噴霧造粒方法的技術成本較高，適用范圍較小。

2 聚丙烯擠壓造粒控制工藝

2.1 技術工藝

對聚丙烯進行擠壓造粒，就是將聚丙烯的粉粒融合到一起，形成塑料加工品。為了保證塑料成品的致密性，需要對聚丙烯進行加熱，平衡塑料分子。在加熱完畢后，可以對塑料進行加熱和干燥處理，形成最終的塑料成品。聚乙烯種類較多，不同類型的材料可以滿足不同的生產需求，具體來說，聚丙烯擠壓造粒的技術工藝包括以下幾項：第一，需要將各種材料融入到半成品的粉粒之中，應用攪拌劑進行攪拌和混合。在攪拌之后，需要應該雙螺桿，對粉粒進行壓實處理，保證粉粒的均勻性。第二，需要對攪拌均勻的粉粒進行高溫加熱，使原料在高溫狀態下進行熔融。第三，應該開啟攪拌機內部的孔洞，使加熱之后的顆粒從孔洞中釋放而出，并把這些顆粒導入到干燥機之中。第四，應該對顆粒進行干燥，并將干燥后的顆粒儲存到恒溫恒壓環境之中。在生產聚丙烯的過程中，外部環境會對聚丙烯質量產生重要影響，雙螺桿的壓力、擠壓造粒環境的溫度等都會影響聚丙烯的內部結構。一般來說，聚丙烯會經過三個生產環節：第一是粉料的輸入輸出。第二是粉料的熔融。第三是粉料的干燥過濾。上述三個生產環節缺一不可，每個環節都需要進行質量控制。

2.2 控制系統

聚丙烯擠壓造粒具有系統性特征，其控制系統相對復雜。具體來說，聚丙烯擠壓造粒控制系統是由以下幾個部分組成的：第一是稱重系統。稱重系統需要合理控制粉粒、添加劑的比重。第二是混合系統。混合系統需要將粉粒攪拌均勻，保證粉粒的致密特性。第三是筒體系統。筒體系統需要調節攪拌筒內的溫度，限制雙螺桿的壓力。第四是動力系統。動力系統需要為模板造粒提供動力支撐。第五是加熱系統。加熱系統需要在粉粒壓實完畢之后進行加熱，并在可控時間內進行冷卻。

3 聚丙烯擠壓造粒的注意事項

3.1 造粒質量不穩定問題及改進方法

首先，聚丙烯在擠壓造粒的過程中，經常會出現造粒質量不穩定的問題。造粒質量很容易受到外界要素的影響，破壞本身的均勻性。具體來說，造粒質量不穩定的原因包括以下幾點：第一，造粒機模板加熱不均。在擠壓造粒的過程中，需要對模板進行加熱，使造粒成型。模板的溫度越均勻，造粒的尺寸大小越相近；模板的溫度越分散，造粒的尺寸差異越明顯。在模板的內部分布著若干細孔，細孔出粒的速度必須保證一致。一旦溫度失衡，模板細孔的出粒速度就會受到影響，使造粒質量下降。第二，造粒機模板過于粗糙。聚丙烯擠壓造粒對造粒機模板提出了較高要求，如果模板表面過于粗糙，就會在造粒過程中形成機械碎片，對造粒產生不利影響。一些造粒機模板表面并不光滑，和切刀也不相匹配，在擠壓造粒時會和粉粒進行摩擦，形成大量的細碎顆粒。第三，進刀風壓控制不力。切刀壓力直接關系著造粒的大小，如果切刀過大，就會縮減顆粒的長度；如果切刀過小，就會加大顆粒的彎曲度。不同類型切刀的風壓不同，一些型號的切刀并無法滿足聚丙烯均勻擠壓造粒的要求。第四，切刀硬度較小。聚丙烯造粒相對較硬，只有保證切刀的鋒利性，才能確保顆粒形狀相同。很多切刀在長期使用后沒有進行打磨，也沒有得到及時更換，在擠壓造粒時會出現削切失誤。

為了避免出現上述問題，可以采用如下幾種質量改進方法：第一，應該對模板進行定期檢修。模板在運作過程中會出現故障，一旦模板發生變形，擠壓造粒的效率會大大降低。檢修人員需要查看螺栓的緊固性，對溫度進行測量。同時要把模板的垂直度限制在標準范圍之內，調整切刀的位置。第二，應該對模板的孔洞進行清理。一旦模板孔洞出現雜質，就會導致出粒受阻，或出粒不均。在清理空洞的過程中，應該使用專門的清理鏟，將附著在表面的雜質清理干凈。同時，要對模板的表面進行打磨，降低模板的粗糙度。第三，應該對進刀壓力進行精確控制。一般來說，進刀壓力和切刀轉速需要控制在一定比例內，在造粒過程中，切刀受到兩方向的推力作用，切刀的轉速越達，進刀壓力的輻射面越小，如果進到壓力輻射面持續加大，切刀會加速磨損，影響造粒的均勻性。在質量改進過程中，需要測算進刀壓力，根據轉速控制外力。同時，需要加大模板與切刀之間的距離，避免切刀對造粒進行無序切割。第四，應該對切刀硬度進行檢驗。在檢驗之前，需要陳列不同型號、不同尺寸的切刀，并應用切刀進行分別造粒。根據造粒結果，可以從中挑選出鋒利性最強的切刀，并控制刀刃和刀盤的平面度。

3.2 切刀磨損過快問題及改進方法

其次，聚丙烯在擠壓造粒的過程中，經常會出現切刀磨損過快的問題。切刀有一定的使用壽命，但是在外界環境的影響下，切刀的磨損率會迅速上升，磨損強度會顯著提高。切刀磨損過快的原因包括以下幾點：第一，刀刃和模板的摩擦力較大。在更換新的切刀后，切刀會和模板表面發生接觸，二者的摩擦屬于正常磨損。但是如果后期沒有進行磨刀，切刀就會發生非正常磨損。第二，模板的溫度變化過大，使模口出現形態變化，切刀受力不均勻，刀刃會受到損害。為了避免上述問題的發生，可以采用以下幾種改進方法：第一，應該定期磨刀，避免出現纏刀和強行進刀等情況。第二，應該控制模板的溫度，使用電子檢測儀器，對模板的溫度變化進行動態監控。

4 結語

綜上所述，在化工生產過程中，聚丙烯的應用非常普遍。作為一種新型材料，聚丙烯具有良好的物理性能和化學性能，因此被廣泛應用在社會生產的各個方面。擠壓造粒是聚丙烯生產的重要環節，為了促進我國聚丙烯工業的可持續發展，必須采用現代技術，對聚丙烯擠壓造粒控制系統進行優化設計。

[1]史騰.聚丙烯擠壓造粒控制系統的設計與研究[D].華東理工大學,2014.

[2]孫亞玲,曹吉民.聚丙烯擠壓造粒單元故障分析及處理[J]. 石油化工設備,2013，(S1)∶101-103.