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同向啮合双螺杆挤出机是生产ABS树脂的重要生产设备,兰州石化3万吨/年ABS生产设备使用德国ZSKl33MC型同向啮合双螺杆湿法挤出机,采用的是直接在一段通入SAN熔融料,而四段加入35%水含量湿粉料的独特加料方式,使得湿法挤出机筒体内物料得掺混、熔融和输送更加复杂。湿法挤出机自2000年投用,先后进行了六次螺杆组态,但使用效果不理想,导致ABS产品质量长期频繁波动,产量无法完成,挤出机系统停车清理周期仅为10天。
针对挤出机系统存在的问题,详细分析了湿法挤出机与普通干法双螺杆挤出机进料方式的异同和湿法挤出机中熔融料和湿粉料的加料次序以及配比等特性对螺杆组态的影响,得出了湿法挤出机流体流型中不存在传统“三段七区”理论描述的固塞区的观点,并通过湿法挤出机热拆后的静态可视化实验得到了验证。
根据上述观点,研究了螺杆组态对产品质量的影响,在总结前六次不太理想的组态经验的基础上,提出了以强化湿法挤出机第五、六段简体螺杆的输送功能并弱化第八段简体螺杆的阻力为主要目的的第七次组态方案,通过组态后的装置生产标定和产品分析检验,达到了预期的达产和提高ABS树脂产品性能的目的。
再根据系统相关性原则,在螺杆组态的同时,提出了对湿法挤出机束条循环冷却水系统和真空脱气、侧线脱水等辅助系统的改造方案,提高了辅助系统满足高负荷生产的能力,将湿法挤出机的停车清理周期由10天延长为40天。经过2009年一年的统计分析和测算,湿法挤出机在组态和改造后,创造的年经济效益达到3540万元。
实践证明,湿法挤出机的流体流型的确与干法挤出机不同,对于任何一台同向啮合双螺杆挤出机,确有与其工况相适应的最佳螺杆组态方式存在,螺杆组态时不但要考虑与挤出机生产能力匹配,还要充分考虑到主辅料性能、加料顺序与位置、排气、脱水等辅助过程。
最后需要说明的是,挤出机静态可视化研究的确是理论研究和实际验证不可或缺的有效手段。