浅谈聚烯烃装置挤压造粒设备的选型与应用

陈晓梅

摘要：近年来，随着油价降低，油制聚烯烃成本得到了有效地控制，以及聚烯烃市场需求不断扩大，我国制造聚烯烃行业欣欣向荣，总产能在不断增长。挤压造粒机是聚烯烃生产装置的关键设备之一，科学的选型是聚烯烃生产装置稳定运行的关键。挤压造粒设备有很多不同的结构和分类，各种设备都有它的优点和缺点，需要根据具体的聚烯烃项目方案进行科学且合理的选择，以满足聚烯烃项目的不同需求。本文就聚烯烃装置挤压造粒设备的选型与应用展开研讨。

关键词：聚烯烃装置;挤压造粒设备;选型与应用

1、引言

聚烯烃在我国包装、农业、机械行业、电力电器行业以及日用品等方面应用广泛，是我国工业生产力重要的生产原料和动力。近年来，我国的油价呈现不断降低的趋势，该局面给聚烯烃市场带来了生机，聚烯烃装置扩能仍不断向前，如浙江石化、盛虹一体化、恒力石化、古雷石化等将在2020-2025年集中投产。作为聚烯烃装置的关键设备——挤压造粒机却主要依赖进口，大大提高了企业的生产成本，因此，很多生产聚烯烃的企业都迫切地想要实现自身技术的独立，实现逐步代替进口。所以对聚烯烃装置挤压造粒机的选型上需要花费更多的时间和心思，切实地研究各类挤压造粒机的结构，明确这些结构的作用是什么，摸清挤压造粒机的分类，以便满足各类聚烯烃加工方案，更进一步推进相关企业着力发展聚烯烃高端市场，对维护我国能源和经济安全具有重要意义。

2、挤压造粒机的基本概述

2.1挤压造粒机的结构

挤压造粒机是利用其压力将某些固体物料进行团聚的干法造粒的工作过程，是很多机械行业都会使用到的机器之一。它能将制造得到的聚乙烯、聚丙烯从粉料状态经过混炼、挤压、造粒等过程制造成颗粒状聚烯烃物料，有效避免了聚烯烃发生粉尘爆炸，同时也为后续的包装、计量、运输等工艺流程提供更多的工作便利。挤压造粒机由主驱动端、加工段、排料段等主要结构组合而成，同时还有润滑油系统、风送系统、传动系统等为其提供更多制造工作需要。不同的结构对聚烯烃制作具有不同的作用。例如，加工段的螺杆、调节阀、冷却单元等结构能够将聚烯烃和其他添加剂充分融合起来，以满足工艺要求。一般而言，挤压造粒机的三个主要结构都有其独特的作用，只有通过这三个结构的密切配合才能够更好地为聚烯烃制作提供动力，良好完成混合和挤出工作，生产出符合要求的颗粒产品。

2.2挤压造粒机的分类

目前市面上的挤压造粒机可以根据螺杆的数量多少将其分为单螺杆挤压造粒机和双螺杆挤压造粒机两大类，他们所能达到的生产效率极限数值是不一样的。目前我国聚烯烃项目一般所需达到的生产效率为每小时45吨以上，但是单螺杆挤压造粒机所能达到的生产效率极限只能实现每小时生产25吨聚烯烃，不能满足生产需求。所以目前工业生产中，主要选用双螺杆挤压造粒机进行生产工作。双螺杆机挤压造粒机根据不同的布置和结构可以分为L型和I型（直线型）两大类;根据螺杆啮合型式又可分为啮合型和非啮合型;根据转动方向又有同向旋转和异向旋转之分。因此，在实际生产工作中，需要根据具体的聚烯烃加工方案来选择不同的结构组合，因为不同的结构所发挥的作用大同小异。譬如，不同的组合能够使螺杆式挤压造粒机呈现出不一样尺寸的直径、啮合形式以及转动方向等。所以切合实际的选择才是最稳固的方案。

3、关于挤压造粒机器设备的比选分析

3.1 L型挤压造粒机的优势与不足

目前市场上的L型挤压造粒机主要为两根转子反内向旋转，两个转子之间不完全啮合，转子形式为整体式，具有工作转速较高、刚性好等优点。除此之外，其加工段具有冷却单元，可以使其所挤出的物料温度处于适当的状态，即使在较高的转速作用下也能使其物料不会轻易地发生降解。但需要注意的是，螺杆的转速过高极其容易导致混炼过程出现不均匀、物料停留时间过长、分布变宽等不良情况。由于L型挤压造粒机的寄出段没有加压功能又为L型布置，导致了L型挤压造粒机需要将物料进行转向。且其需要建立辅助施加压力措施帮助其对物料完成施压工作，却又因为所建立的压力不够大使其正向的输送能力被约束，进而使它的自动清洁能力变差，并且由于L型挤压造粒机双转子、异向不完全啮合的构造使其混炼能力受到影响，表现能力较弱。另外，L型挤压造粒机所需占地面積比较大，在有限的车间里很难找到合适的方位进行安置，而且经常需要进行检查和维修保养工作，花费较大。

3.2 I型挤压造粒机的优势与不足

I型挤压造粒机又名直线型挤压造粒机，布局为直线型，两根转子同向旋转，两个转子之间高度啮合，比L型结构要简单得多，且机筒和螺杆的组合形式可以根据物料的加工工艺和种类的不同进行任意组合，可以满足更多聚烯烃项目加工的需求。其直线式的结构具有占地面积小、容易安置、正向输送能力较强、自清洁性高、传动损失较小等优点。总而言之，I型挤压造粒机生产效率高、混炼度高、生产周期较短等优势，广泛使用于国内外市场使，但是其成本造价比较高，且与L型处于相同直径规格的状态下，I型的生产能力更胜一筹。

3.3 L型与I型挤压造粒机选型分析

虽然L型与I型均可用于聚乙烯和聚丙烯装置中，但具体的选型还需根据物料的种类、年产量、费用、加工工艺（如混炼方式）等进行综合考虑。相比于聚丙烯物料，聚乙烯更容易挤压造粒，均可以使用L型和I型，但其造价较低，因此，聚乙烯装置多选用L型挤压造粒机。聚丙烯结晶度高，结果规整，且其力学性能、硬度、强度、弹性等均比聚乙烯高，需要混炼度高、啮合性好的螺杆结构，即I型挤压造粒机。

4、国内外聚烯烃装置挤压造粒机组发展现状

目前，国际上的挤压造粒机厂家有德国的科倍隆（Coperion）、日本制钢所（JSW）、日本神户制钢所（KOBE）拥有大型挤压造粒机的设计、制造、安装调试技术，科倍隆主要生产I型挤压造粒机，日钢和神户则主要生产L型。我国的聚烯烃生产装置使用的挤压造粒机也大部分都是来自这三个厂家。国内仅大连橡胶塑料机械有限公司具有设计、制造大型挤压造粒机的能力，但其产能较低，业绩较少。目前，其研制的首台套大规格30万吨/年高密度聚乙烯装置（ST）挤压造粒机已在中石化宁波镇海炼化有限公司完成交付和试车。这标志着大型挤压造粒机组国产化首台套攻关和高端化、系列化、标准化研制方面再次取得新突破，进一步推动了我国高端装备制造业发展。四、结束语

聚烯烃项目是我国经济长期发展的重要化工项目之一，装置扩能仍未止步，民企、国企、外企等均在投资。本文主要介绍了L型、I型挤压造粒机的结构、优缺点和国内外发展差距，总结了聚乙烯、聚丙烯装置对挤压造粒机组的选型原则和方法，为后续聚烯烃装置的应用和研究提供参考。

我国的聚烯烃装置挤压造粒机的设计、制造、安装仍然需要付出更多的努力，不断探究更科学的技术，相关企业要牢记发展高端聚烯烃装置挤压造粒设备是未来需要不断奋斗的方向，要怀揣着一颗坚决打破依赖进口机器的决心，研发出新型挤压造粒设备，为国家创造更多社会效益，以及为相关企业提升其经济效益。

参考文献：

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