44化工機(jī)械2014年聚烯烴粉末摻混技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，洪濤*紀(jì)飛晨文化明(天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司)摘萋介紹了聚烯烴粉末摻混技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究的背景、意義、工作原理和實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析研究并提出了改進(jìn)措施,為該技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和依據(jù)。關(guān)鍵詞聚烯烴粉料摻混中圖分類(lèi)號(hào)TQ051.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0254-6094(2014 )01-044-04聚烯烴摻混是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴樹(shù)脂摻混倉(cāng)內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)摻混均化的目的;動(dòng)力式摻混生產(chǎn)工藝中普遍采用的環(huán)節(jié),其作用是依靠摻混主要通過(guò)風(fēng)機(jī)等外部動(dòng)力設(shè)備將物料從摻混倉(cāng)底技術(shù)使聚烯烴產(chǎn)品性能均化、質(zhì)量穩(wěn)定。相對(duì)聚部輸送至頂部返回倉(cāng)內(nèi),實(shí)現(xiàn)物料的充分混合;重烯烴顆粒料,聚烯烴粉末摻混技術(shù)起步較晚,一直力式摻混是完全依靠物料下落的重力,通過(guò)在摻混未得到足夠的重視,很多生產(chǎn)裝置甚至未設(shè)置摻倉(cāng)內(nèi)部設(shè)置各種結(jié)構(gòu)的摻混裝置如摻混管、均化器混環(huán)節(jié),產(chǎn)品均化效果不理想,產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大。等實(shí)現(xiàn)物料混合。重力式摻混由于不需要外加動(dòng)以中石化揚(yáng)子石化塑料廠聚乙烯裝置B線為例，力,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作成本低,產(chǎn)品性能、質(zhì)量穩(wěn)定，該生產(chǎn)線常年生產(chǎn)YEC-5505T粉料產(chǎn)品,粉料通在聚烯烴顆粒料行業(yè)已有廣泛的應(yīng)用。過(guò)聚合反應(yīng)過(guò)程后直接通過(guò)緩沖料倉(cāng)下落至粉料重力式摻混主要形式包括多管式、中心管式、包裝專(zhuān)用線進(jìn)行包裝。由于聚合反應(yīng)過(guò)程中工藝靠壁式及旋葉式等,前三種形式的相同之處都以參數(shù)的調(diào)整以及不同反應(yīng)釜自身工況不同,聚合物料整體流為設(shè)計(jì)前提,采用摻混管均化物料。干燥后的粉料產(chǎn)品熔融指數(shù)(MFR)、密度、抗沖物料依靠重力流人不同高度開(kāi)孔的摻混管內(nèi)部,強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度等物性指標(biāo)會(huì)有一定幅度的波最后匯入設(shè)備底部的混合室完成物料的混合。聚動(dòng),導(dǎo)致同-時(shí)間包裝的聚合物粉料基本物性指烯烴粉末流動(dòng)性差、易產(chǎn)生靜電導(dǎo)致在摻混倉(cāng)內(nèi)標(biāo)存在差異,對(duì)后續(xù)作業(yè)中的質(zhì)量控制產(chǎn)生不利架橋,如采用上述摻混形式,受摻混管的開(kāi)孔尺寸影響。尤其是在聚烯烴高端專(zhuān)用料市場(chǎng),目前進(jìn)限制,聚烯烴粉末難以順暢的進(jìn)人摻混管,在摻混口粉料依靠穩(wěn)定的品質(zhì)牢牢占據(jù)大部分市場(chǎng)份管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)也無(wú)法監(jiān)控,不能達(dá)到良好的摻額,通過(guò)有效提高國(guó)內(nèi)聚烯烴粉料摻混效果,打破混效果。多流道旋葉式摻混是重力摻混的新型進(jìn)口粉料在該領(lǐng)域的壟斷,提高我國(guó)聚烯烴產(chǎn)品式,摻混機(jī)理也是靠物料的重力來(lái)實(shí)現(xiàn),所不同的的自給能力,市場(chǎng)潛力巨大。因此進(jìn)行專(zhuān)門(mén)針對(duì)是摻混內(nèi)構(gòu)件采用旋葉式均化器,均化器安裝在聚烯烴粉末摻混技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究具有顯著的經(jīng)濟(jì)料倉(cāng)底部,物料流經(jīng)料倉(cāng)底部時(shí)不同角度的多個(gè)和社會(huì)效益。旋葉片將物料分割成多個(gè)流道流向出口。通過(guò)比1摻混技術(shù)評(píng)價(jià)較各種摻混形式的特性可以看出,旋葉式摻混具目前,工業(yè)化應(yīng)用的摻混形式主要包括氣流有良好的摻混效果,并且旋葉式均化器流道相對(duì)式、動(dòng)力式和重力式。氣流式摻混利用多股氣流將較大,粉末物料可以順暢通過(guò),適合粉末物料的流物料從倉(cāng)內(nèi)不同高度、不同方位有選擇的同時(shí)進(jìn)入動(dòng)特性。中國(guó)煤化工MHCNMHG*洪濤,男,1983年10月生,工程師。甘肅省蘭州市,730060。第41卷第1期化工機(jī)械45旋葉式摻混是中心流(核流)的典型結(jié)構(gòu),即方案,并為聚烯烴粉末復(fù)合摻混技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用物料在摻混倉(cāng)內(nèi)以核流的方式流動(dòng),但在物料沒(méi)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),同時(shí)也為該技術(shù)在其他領(lǐng)域的延有完全形成中心流狀態(tài)時(shí),摻混效果不好。因此伸奠定基礎(chǔ)。單純采用旋葉式重力摻混式不能完全滿(mǎn)足工業(yè)化3工藝流程及均化機(jī)理實(shí)際需要,研究新型復(fù)合式摻混技術(shù)成為聚烯烴聚烯烴粉末摻混技術(shù)采用動(dòng)力+旋葉式重力粉料摻混發(fā)展的必然趨勢(shì)。的復(fù)合摻混方式,物料首先依靠自身重力散落至2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?摻混倉(cāng)底部,通過(guò)經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的旋葉式摻混器完通過(guò)建立聚烯烴粉末摻混實(shí)驗(yàn)裝置,研究復(fù)成初次重力摻混,出料口排出的物料通過(guò)輸送系合式摻混技術(shù)對(duì)于聚烯烴粉末的摻混效果,重點(diǎn)統(tǒng)再次返回倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行返混,并最終實(shí)現(xiàn)均化從出考察物料的流動(dòng)速率、熔融指數(shù)和混合指數(shù)。通料口排出。工業(yè)裝置根據(jù)生產(chǎn)需要可以采取一開(kāi)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果的全面分析,對(duì)均化器、摻混一備形式,實(shí)現(xiàn)摻混及包裝環(huán)節(jié)的連續(xù)作業(yè)。聚倉(cāng)體結(jié)構(gòu)以及物料流動(dòng)形式等關(guān)鍵技術(shù)提出優(yōu)化烯烴粉末摻混技術(shù)的工藝流程如圖1所示。MN袋式過(guò)濾旋風(fēng)丫過(guò)濾分離粉料倉(cāng)粉料倉(cāng),C2401粉料包裝摻混風(fēng)機(jī)圖1聚烯烴粉末摻混技術(shù) 工藝流程示意圖聚烯烴粉末摻混技術(shù)充分發(fā)揮了動(dòng)力和重力在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)備形式的基礎(chǔ)上進(jìn)行消化、吸收摻混的優(yōu)勢(shì)。特殊設(shè)計(jì)的旋葉式均化器是針對(duì)聚和改進(jìn),針對(duì)聚烯烴粉末的自身特性,尤其對(duì)實(shí)驗(yàn)烯烴粉料流動(dòng)性差、易堆積的特性而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā),由料倉(cāng)底錐角度、內(nèi)摩擦角以及旋葉均化器的葉片中心管和兩個(gè)錐體通過(guò)支撐筋板連接后形成若干分布角度、折流角度等關(guān)鍵部分進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),設(shè)流道,中心管和中間錐體之間加有設(shè)計(jì)合理的折計(jì)并建立了特殊結(jié)構(gòu)的多流道旋葉式摻混實(shí)驗(yàn)裝流板(即旋葉片)。當(dāng)料倉(cāng)內(nèi)固體物料形成核流置(圖2),根據(jù)確定的實(shí)驗(yàn)方案對(duì)聚烯烴粉料進(jìn)流動(dòng)形態(tài)后，流經(jīng)旋葉式均化器直徑方向的物料行摻混實(shí)驗(yàn)。則是分別來(lái)自料倉(cāng)不同高度的物料，當(dāng)流道設(shè)計(jì)料倉(cāng)參數(shù)為:合理時(shí)，流出均化器的物料能達(dá)到混合的目的。容積0.46 m’另外流道內(nèi)的折流板和支撐筋板對(duì)本身所在流道規(guī)格φ600mm x 1 200mm的物料也能進(jìn)行混合。材料不銹鋼+玻璃樹(shù)脂4實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果循環(huán)比100%4.1實(shí)驗(yàn)裝置填充率中國(guó)煤化工根據(jù)復(fù)合摻混技術(shù)的均化機(jī)理和設(shè)計(jì)理論,實(shí)驗(yàn)物料TMYHCNMHGD聚乙烯粉16化工機(jī)械2014年料:呈明顯的核流流動(dòng)狀態(tài),與聚烯烴粉末摻混技術(shù)熔融指數(shù)(牌號(hào)1) 0. 10 ~0.22，設(shè)計(jì)理論吻合。熔融指數(shù)(牌號(hào)2) 0. 945~1. 000對(duì)所取樣本的熔融指數(shù)進(jìn)行化驗(yàn)分析可以得出,經(jīng)過(guò)第一次重力摻混的樣本(前10個(gè))熔融指數(shù)已經(jīng)出現(xiàn)明顯的均化效果,但波動(dòng)性仍較大，單獨(dú)采用旋葉式重力摻混技術(shù)還不能完全滿(mǎn)足對(duì)料倉(cāng)聚烯烴粉末的品質(zhì)要求;經(jīng)過(guò)100%返混后的樣本(樣本11 ~37)熔融指數(shù)已趨于一致,絕大部分旋葉式摻混器穩(wěn)定在0.4~0.5的區(qū)間內(nèi)(圖3)。0.9r出料斗循環(huán)管線明0.5-鼓風(fēng)機(jī)下料閥.0.01471013161922528313437樣本數(shù).圖2聚烯烴粉末摻混實(shí)驗(yàn)裝置示意 圖.4.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程 及現(xiàn)象圖3熔融指數(shù)曲線在實(shí)驗(yàn)摻混料倉(cāng)內(nèi)分別加入40kg聚烯烴粉根據(jù)Phillips公司提出的兩個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)混合末,標(biāo)定兩種牌號(hào)物料的排料流率，觀察聚烯烴粉效果，即當(dāng)摻混裝置為工業(yè)裝置的1/7倍規(guī)模以末在倉(cāng)內(nèi)的流動(dòng)情況以及出料口的排料情況,并上時(shí),混合指數(shù)M≤0.250,工業(yè)裝置的混合指確定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的取樣間隔。通過(guò)計(jì)算,兩個(gè)牌數(shù)M2≤0.152。計(jì)算本次實(shí)驗(yàn)的混合指數(shù)。號(hào)的物料流動(dòng)速率標(biāo)定結(jié)果均為10kg/min。清空實(shí)驗(yàn)料倉(cāng),關(guān)閉下料口。按先后交錯(cuò)次100%返混合后熔融指數(shù)平均值:序向?qū)嶒?yàn)摻混倉(cāng)內(nèi)加入物料1、物料2各3次,每a=-(a, +az +... +a,) =0.5225次25kg共計(jì)150kg,此時(shí)實(shí)驗(yàn)摻混倉(cāng)內(nèi)物料填充均方差值:率達(dá)到95%。開(kāi)啟摻混料倉(cāng)排料口并開(kāi)始計(jì)時(shí),σ°=⊥名(N, -a)° =0.008實(shí)驗(yàn)物料通過(guò)旋葉均化器進(jìn)行混合，觀察實(shí)驗(yàn)物σ =0. 0763料的流動(dòng)情況和出料情況。開(kāi)啟排料口3min即混合指數(shù):排料20%后每間隔1min在出料口處取樣一次直M=號(hào)=0. 0763=0.146至物料全部流出。第一階段實(shí)驗(yàn)共取10個(gè)樣本。0.5225將一次摻混排出的物料全部按出料順序返回本次實(shí)驗(yàn)混合指數(shù)M=0.146 <0.250,結(jié)果摻混料倉(cāng)，此時(shí)循環(huán)比為100%，稱(chēng)第二階段實(shí)滿(mǎn)足Phillips公司的評(píng)價(jià)指標(biāo),混合效果良好。驗(yàn)。開(kāi)啟料倉(cāng)排料口并計(jì)時(shí),第二階段試驗(yàn)每隔由于實(shí)驗(yàn)摻混倉(cāng)按照工程摻混料倉(cāng)按比例縮30s取- -次樣直至料倉(cāng)中全部物料排完,第二階小，旋葉均化器的中心管直徑較小,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中中段實(shí)驗(yàn)共取27個(gè)樣本。心管出現(xiàn)少量集料,工程化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意優(yōu)化中4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果 及分析心管直徑以及中心管與其他流道的匹配。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)物料在摻混倉(cāng)內(nèi)流動(dòng)情本次實(shí)驗(yàn)摻混料倉(cāng)材料采用玻璃樹(shù)脂倉(cāng)體+況良好,沒(méi)有出現(xiàn)堆積及架橋等現(xiàn)象,物料依靠自碳鋼錐段。受摻混倉(cāng)空間限制,錐段部分內(nèi)表面身重力即可實(shí)現(xiàn)排料。在出料口物料形成穩(wěn)定的采用磨光機(jī)拋半 聲面枋粗糙守險(xiǎn)法卑出現(xiàn)輕微實(shí)心柱狀流,并且?guī)缀鯖](méi)有間斷和直徑變化。從掛料現(xiàn)象。I中國(guó)煤化工有效的表實(shí)驗(yàn)摻混倉(cāng)頂部和側(cè)面觀察,實(shí)驗(yàn)物料在倉(cāng)體內(nèi)YHCNMHG頁(yè))、，小64化工機(jī)槭2014年Flow[J]. Society of Petroleum Engineers Joumal, .[5]楊大地,冉戎.基于遺傳算法的曲面最短路徑求解1971 ,11(3) :215 ~ 22.[J].計(jì)算機(jī)仿真,2006 ,23(8) :168 ~ 169.[3} Hilde M ,Joakim H, Gudmund 0 Opimization of Pipe-6] Russell s, Norvig P. Artifcial Ielligence: A Modernline Routes[ C]. The Foureenth Intemnational OffshoreApproach[ M ]. English: Prentice Hall, 1995 :97 ~ 101.and Polar Engineering Conference , France:2004: 50 ~[7] Wichmann D R. Automated Route Finding on Digital55Terrain [ D]. New Zealand: University of Auckland,[4] Marcoulaki E C, Papazoglou L A, Pixopoulou N. Inte-2004 .grated Framework for the Design of Pipeline Systems[8] 王桂龍,黃紅毅,陳遙,等.燃?xì)夤艿来┰胶恿鞴こ蘒sing Stochastic Optimisation and GIS Tools [ J].的設(shè)計(jì)[J].煤氣與熱力,2002 ,22(3) :266 ~268.Chemical Engineering Research and Design, 2012,90(12) :2209 ~ 222.2(收稿日期:2013-06-13,修回日期:2014-01-06)Auto-optimized Route for Gas PipelineZHOU Jun, GONG Jing，LI Xiao-ping(National Engineering Laboratory for Pipeline Safety, China University of Petroleum, Beijing 102249 , China)Abstract Both comprehensive optimization method and tool were adopted to autormatically determine the opti-mal gas pipeline route. The method employs digital terrain data and has a variety of factors, including the flatand rugged topography , impenetrable areas and a variety of earth surfaces like rocks, rivers and wetlands inte-grated. The optimization tool developed can quickly determine the gas pipeline ' s shortest route, and the shor-test route to avoid restricted area and the route planning for different grounds ( river crossing). This providesthe reference for gas pipeline route design.Key words pipeline ，optimal routing, optimization(上接第46頁(yè))面拋光技術(shù),減小物料與底錐的摩擦力,有利于物5.2復(fù)合式摻混技術(shù)有效地利用兩種摻混形式料的流動(dòng)。的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到良好的摻混效果,滿(mǎn)足產(chǎn)品均化、質(zhì)5結(jié)論量穩(wěn)定的要求。為復(fù)合式摻混技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用提.5.1考慮工業(yè)化裝置規(guī)格是實(shí)驗(yàn)裝置的若干供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和依據(jù)。倍,物料通過(guò)均化器中心管和各個(gè)流道會(huì)更加通5.3 針對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象,對(duì)復(fù)合式摻混技暢,加之氣流輸送管道和物料返混重新分散的過(guò)術(shù)工業(yè)化應(yīng)用提出了建議和意見(jiàn),并提出了優(yōu)化程都會(huì)產(chǎn)生額外的摻混效果,工業(yè)化應(yīng)用的摻混方案。為下一步大型工程化設(shè)計(jì)提供了解決方效果應(yīng)比實(shí)驗(yàn)效果更加理想,經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的多流案。道旋葉式重力均化器適用于聚烯烴粉末,不會(huì)產(chǎn)(收稿日期:2013-09-18)生架橋及堆積等不良現(xiàn)象。Experimental Research of Polyolefin Powder Blending TechnologyHONG Tao, JI Fei-chen, W EN Hua-ming( Tianhua Chemical Machinery and Automation Institute Co. , Lsd.，Lanzhou 730060, China)Abstract The background，significance, working principle and experimental program of the experimental re-search of polyolefin powder blending technology were introduced, including analysis of the experimental resultsand improvement measures proposed. This provides both experimental中國(guó) 煤化工's idustrialapplication.THCNMH GKey words polyolefin, powder, blending