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HDPE装置干燥机出料含结片的原因分析与对策
发布时间：2013-05-23 08:04 来源：未知
兰州石化公司石油化工厂高密度聚乙烯装置采用日本三井油化淤浆法乙烯聚合工艺。在生产过程中，HDPE装置的滚筒回转式烘干机基本是长周期运行，在后系统中的挤压造粒工段，频繁发生粉料计量秤计量盘的栅格被结片堵住引起挤压机停车的现象。由于粉料来自干燥机出料端，因此导致Z - 405/2405停车的结片主要来自于干燥机系统。一方面，来自聚合系统、离心机系统的结片，最终从干燥机出料端排出；另一方面，粉料由于含湿量过高、盘管过热等原因会在加热盘管表面熔融结壁，粘结在盘管表面的结片会因多种原因从盘管上脱落，进而从干燥机出料端排出，这些结片进入后系统会造成很大的危害。
1、结片的大小、数量、频度统计
由于整个粉料系统的密封性，干燥机出料所含的结片的大小、数量、频度只能通过从Z - 405/2405计量盘中清理出来的结片进行统计。
结片的大小形状不一，都带有一定的弧度，重量多在10～100 g之间，结片的最长方向尺寸在3~20 cm之间。结片一面光滑，显土黄色，另一面粗糙，粘有约厚度为2～7 mm的粉料微粒。
通过TM系统可查得2007年10月到2008年5月半年间的Z - 405/2045清理结片具体时间与次数。六个月内共清理z-405、Z - 2405分别48次、35次，总共83次，平均每月清理13.8次。将测得数据以日期为横坐标，清理次数为纵坐标，进行绘图，得图2。由图2可以观察结片进入Z - 405/2405的频度和分布。从图2可以看出：2007年11月份最为密集，共有27次；其它月份分布正常，无明显密集，呈现随机性分布；一般情况下，每一生产班次清理一次即可，结片频繁出现时，一个生产班次多达4次。
2、结片对后系统的危害
这里所说的“后系统”主要是指干燥机以后的挤压造粒工段，该工段的任务是将干燥好的粉料按比例与添加剂混合后进行混炼后，由水下切粒机切粒。粉料中结片的出现，将在粉料计量秤Z - 405/2405处聚集，对整个后系统产生严重的影响。
Z - 405/2405为扭矩式质量流量计，又称为科里奥利质量流量计，其主要作用是控制进入挤压机的HDPE粉料与添加剂的比例和控制进入控制挤压机的粉料量，便于准确调节挤压机的生产负荷。
当粉料中的结片进入计量秤之后，可以造成以下三种损害：(1)当计量盘被结片部分堵住后，会导致粉料计量质量偏低，这将导致添加剂所占比例升高，严重影响产品质量；(2)由于计量秤计量盘被堵，粉料下料量小或中断，引起挤压机Z - 425/2425主电机电流小报警，Z - 425/2425被迫手动停车；(3)将计量秤的计量盘堵住的结片突然冲出计量盘，导致下料量突然增加，主电机电流瞬时值过高，挤压机Z - 425/2425联锁自动停车。
3、干燥机出料含结片的原因分析
引起干燥机含有结片的原因是多方面的，既有工艺方面的原因，又有机械、设备方面的原因，还有人为的操作原因，以下主要从引起干燥机出料含结片的三个主要方面进行分析。
3.1 来自聚合系统的因素
聚合系统在一些意外情况下，也会产生结片、结块。当原料乙烯带液处理不当时，聚合釜内淤浆浓度过高时，聚合釜内催化剂浓度过高时，都有可能产生塑化物结片。这些结片在经过各个工序，最终到达干燥机，从干燥机出料端排出。
3.2离心机的因素
高密度装置采用的是沉降式离心机，从离心机固相端分理出湿饼料，一般要求湿含量在250/0一30%(∞)。湿饼湿含量主要有离心机的分离因素、溢流堰的高度，物料性质等因素决定。当浆液密度有较大变化，或者离心机进料速度过大，或者溢流堰的高度过高，都会引起湿饼湿含量过高。当离心机下料湿含量过高时，粉料颗粒容易团聚，干燥机干燥负担增加，为保证干燥效果，将加热蒸汽温度调高，也会引起粘壁结片。
此外，离心机系统在进料速度过大，或者离心机常周期运行后内外转鼓平衡失调时，或者离心机轴承间隙变化时，离心机内外转鼓间隙变化，表现出扭矩过高，离心机本身也会产生塑化物结片。这些结片随粉料进入干燥机，也从干燥机出料端排出。
3.3干燥机本身的因素
干燥机也是结片产生的主要的场所，一方面是干燥机自身的结构问题，另一方面与实际运行操作中诸多因素相关。
干燥机M - 302在2005年进行过设备更新改造，用以加热的第三圈蒸汽盘管均密封一端，蒸汽在管道内流动性不强，其结果是换热效果差，蒸汽管存在局部过热，使粉料熔融粘壁，引起结片。另外，管线间的间隙和弧面起伏、以及用以蒸汽管定位的隔板是结片产生的结构原因所在，这是新老都存在结片的原因，干燥机的内部结构如图3所示。
当干燥机蒸汽管线已经严重被塑化物结片包裹之后，会导致传热效率降低，因为HDPE树脂的传热系数远小于特种钢。热效率降低以后，进而导致干燥机下料挥发份超标，为解决这个问题，只好提高加热蒸汽温度，加热温度升高后则导致塑化结片现象更为严重，形成恶性循环。这一点新、老线对比十分明显，TIA - 322实际运行值已经为112.7℃，而TIA - 2322实际运行值为104.3 ℃。这也是新线出现的塑化物结片，稍微比老线少的原因之一。
再者，干燥机的实际操作参数，如干燥机转速和干燥气风量，也直接影响粉料在干燥机内的停留时间和干燥效果。还有，如果在干燥机运行期间有违反操作规程的情况的发生的话，会加剧结片的产生，而且由于化工生产的连续性和结片导致的恶性循环，导致的问题会逐渐积累严重。
4、解决对策
通过对干燥机出料含结片的原因的分析可知，要想解决结片问题对挤压造粒的影响，主要要从两个方面着手：一是精心操作，控制所有相关参数在正常范围，以减少结片的产生；二是进行改造，增加筛分工序，在粉料进入造粒工序之前，将结片从粉料中去除。
4.1预防和减少结片的措施
4.1.1聚合系统应采取的措施
(1)保证原料乙烯温度；
(2)控制釜内浆液浓度；
(3)控制釜内催化剂浓度；
(4)精心操作，确保工艺参数稳定。
4.1.2离心机系统应采取的措施
(1)调整溢流堰高度，确保下料稳定；
(2)在调整离心机进料时，缓慢逐步调整；
(3)认真巡检，确保离心机平稳运行。
4.1.3干燥机系统应采取的措施
(1)控制干燥系统的氮气露点温度和风量在合适范围。
干燥系统的氮气露点温度和风量影响着干燥效果和下料速度，控制干燥系统露点温度主要条件：循环水、盐冷水换热器换热面积、循环水、盐冷水的温度，循环水正常温度27℃以下，盐冷水-10℃以下。干燥系统的露点温度在30℃以下。
干燥系统的风量控制对干燥系统长周期运行有很大影响。风量过低，不易将蒸发的己烷带走，过大又容易造成雾沫夹带，造成换热器、除雾器的堵塞，影响换热效果。循环气的循环量应当在仪表显示确认准确、无误的情况下，控制在设计指标内。
(2)严格控制干燥系统温度和压力
干燥机加热蒸汽管线内蒸汽的温度，直接影响干燥效率，但同时与结片产生紧密相关。在干燥机下料挥发份超标时，尽量通过其他手段来调节，以避免上调温度引起更为严重的结片。干燥系统压力的高低，对聚乙烯粉末中已烷蒸发速率有着很大影响，压力高容易造成己烷蒸发速率降低，影响粉末湿含量。因此分离干燥的压力要严格控制在工艺要求指标内。
(3)合理控制干燥机烘干机转速
干燥机的转速快慢，也会影响分离干燥系统的开车稳定和聚乙烯粉末的湿含量，转速应根据生产负荷及时的作调整。
(4)定期检修干燥机，清理干燥及内部结片
当干燥机内部出现严重结片时，如条件允许可停车进行清理。清理应该彻底进行，不可只进行部分清理，否则因为停车后温度下降至环境温度，再次开车时温度有升至100℃，过程会加速结片的脱落，导致结片出现特别频繁。
(5)对干燥机进行改造，改进内部盘管
在装置进行检修时，针对干燥机存在的问题，对干燥机进行改造，改进内部盘管联接方式，以增加蒸汽流动性，提高换热效果，从根源上解决干燥机蒸汽盘管上的结片粘壁问题。
4.2增加旋振筛分离结片
由结片造成的损失：(1)挤压机每次停开车产生200~300 kg的饼料，并且还有粒型不合格的过渡料产生；(2)每次清秤和挤压机停开车，耗时约40 nun，消耗人力4人以上；(3)挤压机频繁的停开车，对挤压机设备寿命产生较大影响；(4)挤压机属于超大型机组，停开车对供电网络冲击巨大。因此，由挤压机停车造成的经济损失是巨大的，包括产品损失、生产停顿、设备折旧、耗费人工等。
旋振筛是一种特殊型、高精度细粒筛分机械。特别适用于细粒、微粉的分级、除块处理，旋振筛可用于干式、湿式及多种几何状颗粒的筛分作业。旋振筛可安装多层筛面，筛面及筛框可用各种材料和工艺的网孔板等。可附加防堵塞、促使颗粒成层的多种措施。旋振筛为全封闭结构，无粉尘溢散‘4]。旋振筛具有筛分效率高、体积小、重量轻、生产能力大，安装简单、维修方便，便于工艺布置、全封闭结构无粉尘污染、稳定性高、可连续化生产等一系列优点。因此，增加旋振筛分离结片是可行的，并且可以有效解决结片造成的危害。经济效益方面，增加旋振筛的改造成本和运行成本是远远小于结片所造成的损失的。
5、结论
(1)干燥机出料含有结片的主要原因是：来自聚合系统的结片、来自离心机系统的结片、因干燥机的内部结构因素和实际操作控制因素造成的干燥机自身的结片等。
(2)通过严格控制聚合系统、离心机系统、干燥系统各工艺参数，精心操作，对干燥机进行技术改造，以减少结片的产生，但不能从根本上杜绝结片的产生。
(3)在粉料计量秤前增加旋振筛，用以除去结片是可行的，并且可以有效解决结片造成的危害，保证挤压造粒系统的平稳运行。
富通新能源销售木屑烘干机、木屑颗粒机等机械设备。
