Компаундирование окрашенных в черный цвет композиций полиэтилена.

4.2.3.1 Дозирование сырья, стабилизаторов и концентрата технического углерода.

Компаундирование окрашенных в черный цвет композиций полиэтилена производится на машинах поз.435/1503 A, B, которые состоят из смесителей типа "Фаррел-15 FCM" и экструдеров типа "Фаррел-18Д". Порошок полиэтилена пневмотранспортом подаётся из бункеров хранения поз.420/1401 через соответствующие направляющие клапаны поз.461/1403 A,B,D и поз.461/1403 C,B, поз.461/1408 в фильтр-приемник поз.440/1402 A,B. Из фильтров-приемников порошок полиэтилена ротационными питателями поз.450/1401 A,B через направляющий клапан поз.461/1401 A,B направляется в загрузочный бункер порошка поз.410/1501/1 A,B; 2A,B емкостью 50 м3 и 20,0 м3 соответственно. Транспортировочный азот, отделившись от порошка, возвращается на дополнительную очистку в фильтр поз.440/1405 A, B.

Основной из бункеров поз.410/1501/1 A,B используется для кондиционного порошка полиэтилена, загружаемого в компаундирующую машину поз.435/1503 A,B для окрашенных в чёрный цвет композиций полиэтилена.

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

287 - при переходе с 272 на 275 или 276

287 - при переходе с 273 на 275 или 276

282, 283, 284 - при переходе с 275 или 276 на 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.410/1501/2 A,B 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.410/1501/1 A,B регулируется регулятором давления (PCV 5001A, B).

Бункер поз.410/1501/3 A,B служит для накопления некондиционных гранул, полученных при пуске линии компаундирования окрашенных в черный цвет композиций полиэтилена, а также некондиционных гранул полиэтилена, подаваемых из бункера поз.415/1603. Выброс воздуха производится через фильтры поз.440/1508 A,B в атмосферу.

Гранулы полиэтиленового концентрата технического углерода из отделения приготовления концентратов от ротационного питателя поз.450/1906 пневматически транспортируются в бункер поз.410/1907 A,B,C,D через направляющий клапан поз.461/1910 B,C,D. Выброс воздуха производится через фильтр поз.440/1910 A,B,C,D.

Мешки и барабаны с добавками на поддонах подвозятся вилочным электропогрузчиком и загружаются в бункер сухих добавок поз.410/1502 A,B при работающем вентиляторе поз.430/1510 A,B, отсасывающем пыль из бункера через фильтр поз.440/1511 A,B.

Загружаемый в смеситель типа "Фаррел-15 FCM" продукт состоит из полиэтиленового порошка низкого давления (высокой плотности), различных добавок, полиэтиленового концентрата технического углерода в соответствии с рецептурами. Кроме того, в основную загрузку может добавляться до 10 % порошка со свойствами, близкими к кондиционному порошку, а также некондиционных гранул, полученных при компаундировании. Эти компоненты подаются в смеситель типа "Фаррел-15 FCM" поз.435/1503 A,B с помощью соответствующих питателей поз.450/1503/1 ¸ 5 A,B через загрузочный желоб поз.410/1505 A,B.

Индивидуальный расход каждого компонента устанавливается переключателями на центральном пульте управления, групповой же расход может задаваться как с центрального пульта управления, так и с местного щита экструдера. При отклонении расхода от заданного значения более чем на 2 % включается световая и звуковая сигнализация на центральном пульте управления (FFICA 5001/1A,B-4A,B). В загрузочном желобе смесителя держится небольшое разрежение вытяжным вентилятором поз.430/1501 A,B. Для предотвращения попадания порошкообразных продуктов в атмосферу а также обратно в питатели установлен рукавный фильтр поз.440/1501 A,B. Этот фильтр является устройством обратного струйного типа, в котором порошкообразные материалы загрузки очищаются с рукавов обратной струёй азота и вновь передаются в загрузочный желоб смесителя типа "Фаррел-15 FCM". Во избежание загорания полиэтилена в загрузочном жёлобе смесителя поз.450/1505 A,B в него подаётся азот.

 

4.2.3.2 Смешение и плавление.

В камере смесителя "Фаррел-15 FCM" смесь порошка полиэтилена, стабилизатора и концентратов технического углерода подвергается высокой степени смешения и диспергирования. Степень смешения продуктов повышается с увеличением времени пребывания материала в смесительной камере. Время пребывания продуктов в смесительной камере зависит от свойств порошка полиэтилена, концентратов технического углерода, стабилизаторов и добавок, скорости их подачи и выгрузки через диафрагменную заслонку. Положение открытия диафрагменной заслонки устанавливается с помощью регулятора (ZIRC 5008A,B). При возрастании скорости вращения роторов и степени заполнения смесительной 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 охлаждающей водой рубашки смесителя и его роторов.

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

 

4.2.3.3 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 усилия для сжатия расплавленного полимера и проталкивания его в дозирующую секцию шнека. В дозирующей зоне шнека создается давление, необходимое для принудительного проталкивания расплавленного полимера через комплект решеток и фильеру.

С целью обеспечения принудительной загрузки в экструдер продуктов загрузочная секция экструдера имеет толкатель, представляющий из себя возвратно-поступательный поршень (ZS 5009A,B) с пневматическим приводом.

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, цилиндра экструдера паром или рецикловой мягкой охлаждающей водой. Предельное значение температуры до 260°C выдерживается на экструдерах для продуктов с низкими показателем текучести расплава и до 250°C для продуктов с высоким показателем текучести расплава. Комплект решеток состоит из одной или двух сеток из нержавеющей стали с отверстиями разных размеров. Сетки опираются на плиту с отверстиями диаметров 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.

Экструдирование расплавленного полимера ведется при производительности компаундирующей машины не менее 7,52 т/ч (в зависимости от марки).

В случае резкого падения физико-механических свойств материала при компаундировании трубных марок полиэтилена по рецептурам 136,137, 275 возможно снижение производительности компаундирующей машины до 5,0 т/ч.

 

4.2.3.4 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 ее отверстиях. Экструдированный полимер, появляющийся из отверстий фильеры, нарезается на гранулы торцевой фрезой 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 A,B,C,D 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 A,B, которая соединена с верхом водяной камеры гранулирующего устройства. Расход воды регулируют в пределах 110 м3/ч - 220 м3/ч. При падении расхода воды гранулятора до 110 м3 и ниже срабатывает сигнализация и блокировка на отключение экструдера. Смесь гранул в воде затем поступает в желоб для обезвоживания гранул поз.440/1505 A,B, где через сетку из нержавеющей стали удаляется основная часть воды и остается лишь количество воды, необходимое для уноса гранул в сушилку поз.440/1506 A,B, в которой удаляется оставшаяся вода.

Сушилка является устройством центробежного типа: в период работы воздух втягивается в нее под действием центробежной силы и затем удаляется вытяжным вентилятором сушилки поз.430/1502 A,B, причем мелочь или пыль гранул отделяется в фильтре сушилки гранул поз.440/1504 A,B. 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.425/1501 A,B,C,D. Точный требуемый расход ее устанавливается находящимся ниже по потоку регулятором расхода (FIRCA 5014A,B). При пуске насос включается, и рециркуляция воды с возвратом в расходный бак поз.410/1503 A,B для воды гранулирующего устройства осуществляется через дистанционно управляемый трехходовой клапан (HCV 5027A,B). При выходе полимера из фильеры клапан включается таким образом, что осуществляется подача воды в камеру для гранулирующего устройства.

Вода для охлаждения гранул охлаждается до (60¸80)°C в холодильнике поз.405/1501 A,B. Температура воды регулируется (регулятором TIC 5008A,B) посредством изменения расхода охлаждающей воды, протекающей через холодильник.

Вода возвращается в расходный бак воды из желоба для обезвоживания гранул и сушилки для гранул.

Запас воды для гранулирующего устройства пополняется из источника мягкой воды с помощью регулятора уровня (LIC 5014A,B).

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 улавливаемых на боковых сетках сушилки, поступает в расходный бак, откуда эти частицы удаляются с поверхности воды вручную через специальный проем в задней верхней части бака.

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

При остановке ротационного питателя поз.450/1509 A,B немедленно открывается шибер (HCV 5142A, B) выгрузки гранул из сушилки поз.440/1506 A,B в тележку для гранул.

При высоком давлении на нагнетании или низком давлении на всасе воздуходувка поз.430/1503 A,B останавливается, при этом немедленно отключается ротационный питатель поз.450/1509 A,B. Все оборудование на линии компаундирования окрашенных в черный цвет композиций полиэтилена сблокировано таким образом, что неисправность любой единицы оборудования вызывает остановку находящихся выше по потоку единиц оборудования.

Отбор проб транспортируемых гранул производится с помощью клапанов (KCV 5063A,B), находящихся за ротационными питателями поз.450/1509 A,B на линии транспортировки. Отобранная проба анализируется в лаборатории, при этом определяется показатель текучести расплава, плотность, содержание стабилизаторов, технического углерода, техническая характеристика ленты, 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.410/1501/3 A,B через направляющий клапан некондиционного продукта поз.461/1507 A,B.

Мягкая охлаждающая вода для охлаждения смесителя и экструдера подается из системы замкнутого контура. Вода подается в рубашку, роторы смесителя и экструдера насосами системы охлаждения поз.425/1503 A,B из емкости поз.410/1506 через теплообменник поз.405/1503 A,B, где охлаждается до 50°С. Температура воды на выходе теплообменника поддерживается регулятором (TIC 5019A,B). В рубашках и роторах смесителей и экструдеров вода нагревается и возвращается в емкость системы охлаждения поз.410/1506.