Компаундирование неокрашенных композиций полиэтилена.

4.2.2.1. Дозирование сырья, стабилизаторов.

Компаундирование неокрашенных композиций полиэтилена производится на машине поз.435/1502, которая состоит из смесителя типа "Фаррел-15 FCM" и экструдера - типа "Фаррел-18Д".

Порошок полиэтилена транспортируется азотом из бункеров хранения поз.420/1401 через направляющий клапан поз.461/1403 H, E, F в фильтр-приемник поз.440/1402 C, откуда ротационным питателем поз.450/1401 C через направляющий клапан поз.461/1401 C направляется в загрузочные бункера порошка поз.410/1501/1C, 2C емкостью 50,0 м3 и 20,0 м3 соответственно.

Основной из бункеров поз.410/1501/1C используется для кондиционного порошка, загружаемого в компаундирующую машину поз.435/1502 для неокрашенных композиций полиэтилена. Транспортировочный азот, отделившись от порошка, возвращается на дополнительную очистку в фильтр поз.440/1405A, B.

При переходе в реакторе с одной марки на другую в цех поступают следующие базовые переходные марки полиэтиленового порошка:

280 - при переходе с 271 на 272 или 274

281 - при переходе с 272 на 275 или 276

281 - при переходе с 274 на 275 или 276

282, 283, 284 - при переходе с 275 на 276 или 277

285 - при переходе с 277 на 278

286 - при переходе с 277 на 279

293 - при переходе с 273 или 289 на ПЭ80Б

Бункер поз.410/1501/2C служит в качестве вспомогательной емкости для хранения порошка со свойствами, близкими к кондиционному, а также для порошка при переходе на другую марку без прекращения процесса компаундирования.

Давление в бункерах поз.410/1501/1C, 2C регулируется клапаном PCV 5001 C.

Бункер поз.410/1501/3C служит для накопления некондиционных гранул, полученных при пуске линии компаундирования, а также некондиционных гранул полиэтилена, подаваемых из бункера поз.415/1603. Выброс воздуха из бункера поз.410/1501/3C производится через фильтр поз.440/1508 C в атмосферу. Мешки и барабаны с добавками на поддонах подвозятся электропогрузчиком и загружаются вручную в бункер сухих добавок поз.410/1502 C при работающем вентиляторе поз.430/1510 C, отсасывающем пыль из бункера через фильтр поз.440/1511 C.

Загружаемый в смеситель типа "Фаррел-15 FCM" продукт состоит из полиэтиленового порошка низкого давления и различных добавок в соответствии с рецептурами. Кроме того, в основную загрузку может добавляться до 10% масс. порошка со свойствами, близкими к кондиционному порошку, а также некондиционных гранул, полученных при компаундировании.

С целью повышения качества литьевых марок допускается добавлять порошкообразный полиэтилен трубных марок, а также полиэтилен, наработанный на катализаторе S-2, до 10% масс. Эти компоненты подаются в смеситель типа "Фаррел-15 FСМ" поз.435/1502 для неокрашенных композиций полиэтилена с помощью соответствующих питателей поз.450/1501/1 ¸ 4 через загрузочный желоб поз.450/1505 C.

Индивидуальный расход каждого компонента устанавливается переключателями на центральном пульте управления, групповой же расход может задаваться как с центрального, так и с местного щита экструдера. При отклонении расхода от заданного значения более чем на 2 % включается световая и звуковая сигнализация на центральном пульте (FFICA 5002/1C-5C). В загрузочном желобе смесителя держится небольшое разрежение вытяжным вентилятором поз.430/1501 C. Для предотвращения попадания порошкообразного материала в атмосферу, а также обратно в питатели установлен рукавный фильтр поз.440/1501 C. Этот фильтр является устройством обратного струйного типа, в котором порошкообразный материал загрузки очищается с рукавов обратной струёй азота и вновь подается в загрузочный желоб смесителя "Фаррел-15 FCM". Во избежание загорания полиэтилена в загрузочном желобе смесителя поз.450/1505C в него подается азот.

 

4.2.2.2 Смешение и плавление.

В камере смесителя "Фаррел-15 FCM" смесь порошка полиэтилена и добавок подвергается высокой степени смешения и диспергирования. Степень смешения продуктов повышается с увеличением времени пребывания материала в камере. Время пребывания продуктов в камере зависит от свойств порошка полиэтилена и добавок, скорости их подачи и выгрузки через диафрагменную заслонку. Положение открытия диафрагменной заслонки устанавливается с помощью регулятора ZIRC 5042.

При возрастании скорости вращения роторов и степени заполнения камеры возрастает температура расплава и снижается его вязкость, в связи с этим требуется тщательная подборка рабочих параметров, могущих обеспечить оптимальную производительность и предотвращающих повышение температуры до такого значения, при котором происходит тепловое разрушение полимера.

Для обеспечения нормальных условий пуска, эксплуатации и останова смесителя предусмотрены подогрев паром высокого и среднего давления и охлаждение рециркулирующей мягкой охлаждающей водой рубашки смесителя и его роторов.

Расплавленный полимер при температуре не более 215°C, в зависимости от показателя текучести расплава, выходит в форме жгута через диафрагменную заслонку из камеры смешения смесителя "Фаррел-15 FСМ", проходит вниз по загрузочному желобу экструдера и поступает в загрузочную секцию шнека экструдера типа "Фаррел-18 Д".

 

4.2.2.3 Экструзия.

Загрузочная секция шнека экструдера имеет более глубокий канал по сравнению с остальной частью шнека и обеспечивает вместимость, необходимую для сбора расплавленного полимера из смесителя.

Из загрузочной секции расплавленный полимер подается в секцию сжатия шнека, где глубина канала постепенно уменьшается, обеспечивая необходимые условия для сжатия расплавленного полимера и проталкивания его в дозирующую секцию шнека. Дозирующая зона шнека имеет канал постоянной глубины, меньший по сравнению с загрузочной зоной. В дозирующей зоне развивается давление, необходимое для принудительного проталкивания расплавленного полимера через комплект решеток и фильеру. С целью обеспечения принудительной загрузки в экструдер продуктов загрузочная секция экструдера имеет возвратно-поступательный поршень (поз.ZS 5010). Для регулировки величины температуры расплавленного полимера, вызванной превращением механической энергии в тепловую, а также для пуска или остановки экструдера предусмотрены средства нагрева и охлаждения шнека и цилиндра экструдера паром высокого и среднего давления или рецикловой мягкой охлаждающей водой. Предельное значение температуры нагрева - до 260°С. Комплект решеток предохраняет фильеру от повреждения инородными механическими частицами.

Комплект решеток состоит из одной или двух сеток из нержавеющей стали с отверстиями разных размеров. Сетки опираются на плиту с отверстиями диаметром 6 мм. Комплект решеток размещается непосредственно перед фильерой. Его можно менять с помощью автоматического, снабженного гидравлическим приводом, устройства, причем устройство включается по месту, когда перепад давления превысит заданное значение. С целью предотвращения затвердевания полимера в комплекте решеток это устройство снабжается электрическим подогревом с термостатической регулировкой температуры.

 

4.2.2.4 Гранулирование полиэтилена.

Расплавленный полимер, пройдя через набор решеток, поступает на фильеру, где он с силой продавливается через экструзионные отверстия фильеры. Фильера нагревается паром высокого давления, чем предотвращается затвердевание полимера в её отверстиях. Экструдированный полимер, появляющийся из отверстий фильеры, нарезается на гранулы гранулирующим устройством с регулируемой скоростью вращения. Восемь режущих ножей монтируются на вращающемся корпусе гранулирующего устройства, ось которого перпендикулярна поверхности фильеры. Режущие ножи гранулятора до пуска экструдера выставляются с зазором между ножом и фильерой от 0,1 до 0,3 мм. В случае износа ножей этот зазор увеличивается и экструдированный полимер не будет подвергаться чистой резке. В этом случае при резке получаются недорезанные гранулы с "хвостиками". Это устраняется уменьшением зазора между ножами и фильерой или, если ножи уже непригодны, заменой их на новые. Длина гранулы может меняться регулировкой числа оборотов гранулирующего устройства. Гранулирующее устройство в сборе заключено в водяную камеру, которая прикреплена болтами к концевой части экструдера. Водяная камера снабжена открывающимися боковыми окнами, что облегчает замену изношенных ножей гранулирующего устройства. Окна имеют сблокированные предельные выключатели, вследствие чего гранулирующее устройство, экструдер, водяной насос поз.425/1501 E, F гранулирующего устройства не могут работать при открытом окне. Экструдированный полимер охлаждается на выходе из фильеры мягкой водой, которая протекает через водяную камеру. Эта вода имеет температуру в интервале от 60°C до 80°C а также служит для уноса нарезанных гранул от фильеры в водяную колонну гранулятора поз.461/1509 C, которая соединена с верхом водяной камеры гранулирующего устройства. Расход воды регулируется в пределах 110 м³/ч ¸ 220 м³/ч. При падении расхода воды гранулятора до 110 м3/ч и ниже срабатывает сигнализация и блокировка на отключение экструдера. Суспензия гранул в воде затем поступает в желоб для обезвоживания гранул поз.440/1505 C, где через сетку из нержавеющей стали удаляется большая часть воды и остается лишь количество воды, необходимое для уноса гранул в сушилку поз.440/1506 C, в которой удаляется оставшаяся вода. Сушилка является устройством центробежного типа: в период работы воздух втягивается в неё под действием центробежной силы и затем удаляется вытяжным вентилятором сушилки поз.430/1502 C, причем пары воды, пыль гранул отделяются в фильтре сушилки гранул поз.440/1504 С. Фильтр снабжен шаровым клапаном, который периодически открывается для удаления скопившейся в фильтре воды в дренажную линию.

Циркуляция воды в гранулирующем устройстве осуществляется водяным насосом поз.424/1501 E, F.

Точный требуемый расход её устанавливается находящимся ниже по потоку регулятором расхода (FIRCA 5014C). При пуске насос включается и рециркуляция воды с возвратом в расходный бак поз.410/1503 C для воды гранулирующего устройства осуществляется через дистанционно управляемый трехходовой клапан (HCV 5027C). При выходе полимера из фильеры клапан включается таким образом, что осуществляется подача воды в камеру воды для гранулирующего устройства. Вода для охлаждения гранул охлаждается до (60 ¸ 80)°С в холодильнике поз.405/1501 C. Температура воды регулируется (регулятором TIC 5008C) посредством изменения расхода охлаждающей воды, протекающей через холодильник. Вода возвращается в расходный бак воды для гранулирующего устройства из желоба для обезвоживания гранул и сушилки для гранул. Запас воды для гранулирующего устройства пополняется из источника мягкой воды с помощью регулятора уровня (LIC 5014C). В период пуска температура воды повышается до требуемой пароэжектором, находящимся в расходном баке. Возвращаясь из желоба для обезвоживания гранул и сушилки, вода с содержащимися мелкими частицами полиэтилена, не улавливаемыми на боковых сетках сушилки, поступает в расходный бак, откуда эти частицы удаляются с поверхности воды вручную через специальный проем в задней верхней части бака. Кроме того, предусмотрена также возможность слива самотеком воды из гранулирующего устройства в бак для воды.

Высушенные гранулы покидают верх сушилки для гранул с содержанием воды до 0,1 % масс. и подаются в ротационный питатель поз.450/1509 C, который осуществляет дозировку гранул, передаваемых в транспортную систему. Затем гранулы воздуходувкой поз.430/1503 C транспортируются в отделение гомогенизации и расфасовки композиций полиэтилена. Всасываемый из атмосферы воздух для пневмотранспорта фильтруется через фильтр поз.440/1503 C и охлаждается в холодильнике поз.405/1504 C после сжатия в воздуходувке поз.430/1503 C.

При остановке ротационного питателя поз.450/1509 C немедленно открывается клапан (HCV 5143) выгрузки гранул из сушилки поз.440/1506 C в тележку для гранул.

При высоком давлении на нагнетании или при низком давлении на всасе воздуходувка поз.430/1503 C останавливается, при этом немедленно отключается ротационный питатель поз.450/1509 C.

Все оборудование на линии компаундирования сблокировано таким образом, что неисправность любой единицы оборудования вызывает остановку находящихся выше по потоку устройств.

Отбор проб транспортируемых гранул производится с помощью клапана (KCV 5063C), находящегося за ротационным питателем поз.450/1509 C на линии транспортировки. Отобранная проба анализируется в лаборатории, при этом определяются показатели текучести расплава, количество включений, плотность, содержание стабилизаторов, содержание летучих с целью установления правильной работы компаундирующей машины.

При пуске или переходе на другую марку до получения кондиционного продукта некондиционные гранулы направляются в бункер поз.410/1501/ 3C через направляющий клапан некондиционного продукта поз.461/1507 C.

Мягкая охлаждающая вода для охлаждения смесителя и экструдера подаётся из системы замкнутого контура. Вода подаётся в рубашку, роторы смесителя и экструдер насосами системы охлаждения поз.425/1503 A, B из емкости поз.410/1506, установленными на линии компаундирования окрашенных в черный цвет композиций полиэтилена, через теплообменник поз.405/1503 C, где она охлаждается до 50°С. Температура воды на выходе из теплообменника поддерживается регулятором (TIC 5019C). В рубашке и роторах смесителя и экструдера вода нагревается и возвращается вновь в емкость системы охлаждения поз.410/1506. На линии компаундирования неокрашенных композиций полиэтилена предусмотрена возможность получения окрашенных композиций полиэтилена.

Полиэтиленовые концентраты пигментов поступают из отделения приготовления концентратов (поз.461/3514 A¸E) в пяти-секционный бункер поз.410/3501 A, B, C, D, E, каждая секция которого предназначена для определенной марки полиэтиленового концентрата пигмента.

При выпуске окрашенных композиций полиэтилена в смеситель типа "Фаррел-15 FCM" производится загрузка порошка полиэтилена, стабилизатора, других добавок согласно рецептуре, полиэтиленового концентрата пигментов, а также некондиционных гранул с помощью соответствующих питателей поз.450/1501/1¸5 через загрузочный желоб поз.450/1505 C. Выброс воздуха пневмотранспорта производится через фильтры поз.440/3501 A, B, C, D, E.