（化学工程专业论文）bopp薄膜生产线蒸汽梯级利用研究.pdf

中文摘要 b o p p 薄膜即双向拉伸聚丙烯薄膜( b i - a x i a l l yo r i e n t e dp o l y p r o p y l e n e ) ， 广泛应用于食品、服装、香烟的包装及胶粘带制作等领域，9 0 年代至今，国内 b o p p 薄膜工业进入高速发展时期，产能大幅度提高，尤其是近几年b o p p 薄膜 的需求量以1 0 - 1 2 的速度稳步增长。 抚顺石油化工公司2 万吨年b o p p 薄膜生产线的技术和设备由日本三菱株 式会社引进，该生产线2 0 0 2 年签订合同，2 0 0 3 年建成正式投产。该装置生产 线的主要设备由国外引进，由国内配套相应的公用工程系统及辅助设备。装置 投产后，运行正常，生产出合格产品，但公用工程负荷大，能耗较高，增加了 产品的生产成本，影响了装置经济效益的进一步提高。本论文在现场调研及对 原设计流程分析的基础上，研究、探讨了蒸汽梯级利用的技术改造方案，对原 设计流程加以改进，以达到降低能源消耗的目的。 在抚顺石化b o p p 薄膜生产线产品加工过程中，纵向拉伸和横向拉伸是关键 性加工步骤，而且能耗较大，其中纵向拉伸需1 o m p a 加热蒸汽2 3 t h ，横向 拉伸需3 5 m p a 加热蒸汽4 5 t h 。 本论文针对抚顺2 万吨年b o p p 装置蒸汽系统的现状，利用蒸汽喷射泵原 理，提出一种蒸汽梯级利用的技术改造方案。通过技术改造，2 万吨年b o p p 装置能够节省1 o m p a 蒸汽大约0 8 t h ，可同时降低水冷却塔的负荷5 0 左右， 而且改造方案投资少，回报快，所提出的数据可直接用于现场生产装置的技术 改造。 关键词：b o p p 生产装置、蒸汽梯级利用、技术研究 a b s t r a c t t h eb o p p ( b i o r i e n t e dp o l y p r o p y l e n ef i l m ) i sw i d e l ya p p l i e di nt h ef i e l d s ， s u c ha sf o o d s t u f f , c l o t h i n g ，c i g a r e t t ep a c k i n ga n da d h e s i v et a p em a n u f a c t u r e s i n c e t h e19 9 0 su n t i ln o w , t h ed o m e s t i cb o p p i n d u s t r ye n t e r sah i g h e rs p e e dd e v e l o p m e n t p e r i o d ，c a p a c i t yh a se n h a n c e db yab i gm a r g i n ，i nr e c e n ty e a r s ，t h ed e m a n df o r b o p pi n c r e a s e ss t e a d yi np a r t i c u l a rb y10 12 s p e e d t h em a i nt e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t so ff u s h u nb o p pp r o d u c t i o nl i n ew e r e i n t r o d u c e df r o mj a p a n e s em i t s u b i s h ic o r p o r a t i o n ，t h i sp r o d u c t i o nl i n es i g n e dt h e c o n t r a c ti n2 0 0 2 ，a n di t p u ti n t oo p e r a t i o n i n2 0 0 3 m a i ne q u i p m e n t so ft h i s p r o d u c t i o nl i n ew e r ei n t r o d u c e df r o mt h ea b r o a da n dr e l a t i v eu t i l i t i e sa n da u x i l i a r y e q u i p m e n t sw e r es u p p l i e db yd o m e s t i cm a n u f a c t u r e r s a f t e rt h eo p e r a t i o no ft h e p l a n t ，t h eo p e r a t i o ni sn o r m a l ，a n dp r o d u c e dq u a l i f i e da n da c c e p t a b l ep r o d u c t s ，b u t t h el o a do fu t i l i t i e si st o oh i g h ，w i t hh i g h e re n e r g yc o n s u m p t i o n ，a l lo ft h e s ei n c r e a s e t h ec o s to ft h ep r o d u c t s ，i n f l u e n c et h ei m p r o v e m e n to fe c o n o m i cr e s u l t s t h i sp a p e r w i l ls t u d ya n dd i s c u s so nt h et e c h n i c a lr e f o r m a t i o np r o g r a mo fs t e a ms t e pu t i l i z a t i o n ， o nt h eb a s i so fi n v e s t i g a t i o ni nt h ew o r k s i t ea n da n a l y s i so nt h eo r i g i n a ld e s i g n p r o c e s s i nt h ec o u r s eo ft h e o p e r a ；t i o no ff u s h u nb o p pp r o d u c t i o nl i n e ，t h e l o n g i t u d i n a ls t r e t c ha n dt h et r a n s v e r s es t r e t c h a r et h ec r u c i a lp r o c e s s i n gs t e p s ， m o r e o v e rt h ee n e r g yc o n s u m p t i o ni sh i g h e r , i nw h i c hl o n g i t u d i n a ls t r e t c hn e e d s 2 3 t h1 0 m p ah e a t i n gs t e a m a n dt h et r a n s v e r s es t r e t c hn e e d s4 5 t h3 5 m p ah e a t i n g s t e a m i n t h i sp a p e r , i nv i e wo f e x i s t i n gs i t u a t i o no fv a p o rs y s t e mo f2 0 ，0 0 0t ab o p p p l a n t ，a d o p t st h ep r i n c i p l eo fv a p o rj e tp u m p w i t ht e c h n i c a lr e f o r m a t i o n ，a b o u t0 8 t l l1 0 m p as t e a mc a nb es a v e df o r2 0 ，0 0 0t ab o p pp l a n t ，a n di nt h em e a n t i m e d e c r e a s et h el o a do fc o o l i n gt o w e ru pt o5 0 ，f u r t h e r m o r e ，t h ei n v e s t m e n tf o rt h i s p r o g r a mi sl e s sa n dt h er e t u r ni sf a s t e r , a l lt h ed a t ap u tf o r w a r dc a nb eu s e di n t e c h n i c a lr e f o r m a t i o no fe x i s t i n gp r o d u c t i o np l a n t d i r e c t l y k e yw o r d s ：b o p pp r o d u c t i o np l a n t ，s t e a ms t e pu t i l i z a t i o n ，t e c h n i c a lr e s e a r c h 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签 。 签字日期：) 扣7 年j 月艿日签字日期：) 扣7 年j 月召日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解岙鲞盘堂 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 签名黝 签字日期：) 叩年r 月艿日 导师签名： 签字日期：爿哆7 年广月肜日 天津大学_ 1 ：程硕士学位论文 刚r ； 1 l j l 刖舌 b o p p 薄膜即双向拉伸聚丙烯薄膜( b i a x i a l l yo r i e n t e dp 0 1 y p r o p y l e n e ) ： 广泛应用于食品、服装、香烟的包装及胶粘带制作等领域，9 0 年代至今，国内 b o p p 薄膜工业进入高速发展时期，产能大幅度提高，尤其是近几年b o p p 薄膜的 需求量以1 0 1 2 的速度稳步增长【1 】。 抚顺石油化工公司2 万吨年b o p p 薄膜生产线的技术和设备是由日本三菱 株式会社引进，2 0 0 2 年签订合同，2 0 0 3 年建成投产。装置生产线的主要设备由 国外引进，由国内配套相应的公用工程及辅助设备。装置投产后，运行正常， 生产出合格产品，但公用工程负荷大，能耗较高，增加了产品的生产成本，削 弱了产品的市场竞争力。 生产b o p p 薄膜的过程就是选用适当原料和加工条件，使聚合物能够发生有 效的物理、化学变化，从而获得具有优良薄膜性能的过程。同时，也是采取一 切必要的措施，设法减少生产过程中的化学降解和降低物料、能量消耗，提高 产量，降低成本的过程。本论文在现场调研及对原设计流程分析的基础上，探 讨了蒸汽梯级利用的技术改造方案，对原设计流程加以改进，以达到降低能源 消耗的目的。 本论文针对b o p p 装置蒸汽系统的现状，提出一种蒸汽梯级利用的技术改造 方案，通过实施技术改造，能够节省1 o m p a 蒸汽大约0 8 t h ，可同时降低水冷 却塔的负荷5 0 左右，而且改造方案投资少，回报快，所提出的数据可用于现场 生产装置的技术改造。 本论文提出的蒸汽梯级利用技术改造方案中利用了蒸汽喷射泵。蒸汽喷射 泵是利用高压工作蒸汽流，经拉瓦尔喷管时将压力能转化为动能，获得超音速 汽流，实现动能向压力能的转化。蒸汽喷射泵具有结构简单、使用寿命长、抽 汽能力大、对粉尘不敏感等特点，已广泛应用于冶金、化工、石油、制药等行 业之中。 本技术改造项目实施后，横拉系统出来的凝液经过闪蒸得到6 k g c m 2 蒸汽和 凝液混合相，6 k g c m 2 蒸汽与l o k g c m 2 蒸汽减压到6 k g c m 2 蒸汽混合，供纵拉系统 使用。通过实施技术改造，可以大幅度减少l o k g c m 2 蒸汽用量，具有较大的经 济效益。 天津大学工程硕十学位论文 文献综述 第一章文献综述 1 1b o p p 薄膜生产技术发展 1 1 1b o p p 薄膜发展概述 b o p p 薄膜即双向拉伸聚丙烯薄膜( b i a x i a l l yo r i e n t e dp 0 1 y p r o p y l e n e ) ， 广泛应用于食品、服装、香烟的包装及胶粘带制作等领域，我国的b o p p 薄膜是 在1 9 7 2 - 1 9 7 3 年间，由桂林电器科学研究所、嘉兴绝缘材料厂、晨光化工研究 院开始试制的。8 0 年代以后，b o p p 在我国逐步进入工业化阶段。9 0 年代至今， 国内b o p p 薄膜工业进入高速发展时期，产能大幅度提高。随着我国国民经济的 持续发展，人民生活水平的提高，社会对b o p p 薄膜的需求呈1 0 一1 2 的趋势增长。 生产b o p p 薄膜较高的利润，刺激了b o p p 行业的快速发展，尤其是1 9 9 6 1 9 9 7 年 和2 0 0 2 - 2 0 0 4 年两次大规模的技术与设备引进，使得我国b o p p 薄膜生产厂家达 到1 0 9 家，生产线达到1 3 5 条，产能达到1 8 8 万吨。近几年b o p p 薄膜的需求量 以1 0 - 1 2 的速度稳步增长。据英国p c i 薄膜咨询公司的最新研究报告，2 0 0 3 年 b o p p 薄膜全世界总产能为3 9 0 万吨，其中我国产能为9 0 万吨，占全世界总产能 的2 3 。 b o p p 薄膜拥有广泛的市场。b o p p 薄膜无色、无嗅、无味、无毒，并具有高 拉伸强度、冲击强度、强韧性和良好的透明性，经电晕处理后，有良好的印刷 适应性，可以套色印刷而得到精美的外观效果，因而常用作复合薄膜的面层材 料幢1 。2 0 多年来，b o p p 薄膜从初期作为玻璃纸替代产品，发展到现在已成为重 要软包装材料，广泛应用于快餐、点心、烟草包装，并不断进入面条、烘烤食 品、花束包装和商品标签等新的应用领域。 b o p p 膜生产技术于1 9 5 8 年由意大利蒙物卡蒂公司首创口1 。1 9 6 2 年实现工业 化生产后，在欧美及日本垄断生产。此后b o p p 薄膜发展迅速，目前全世界的生 产企业超过2 0 0 家，有近5 0 0 条生产线。 b o p p 薄膜生产采用逐次拉伸平膜法，设备的制造厂家主要有日本的三菱重 工、日立制钢所，德国布鲁克纳( b r u e c k n e r ) 、l e n z i n g ，美国的 m a r s h a l l & w i l lj a m s ，法国的d m t 、c e l l i e r ，英国的p a i g l i s h 等公司，其中最具 2 竞争，j 的b o p p j 术足德l q 的布竹兜纳 性术”。 12b o p p 薄膜性能、类别和用途 b o p p i 尊膜县自遮叫度 ：，、) t 洋蚶、川钰忭”、机f t 】l 姓j ! ! 高、耐低温等优点。 其缺点足热台叫崭发巾溥脱收缩( 热收绵制膜利用其热收绵悱能际外) 。它的综 台倒能优f 防潮玻璃纸、聚乙烯f 阿) 罅雌、p i ! l 薄脞；b o i ，p 薄膜还具有极佳的 印刷效果。代是的物性数槲为：浊度( 1 孤，光泽度 8 5 拉仲强度( 纵i 柚 横向) i2 0 2 0 0 、i p a ，断裂仲睦： 、( 纵阳梯) 9 9 4 ( 体积分数) 含乙烯量s5 o 硬脂酸钙 2 0 0 p p m 抗氧化剂 2 0 0 p p m 抗老化剂 3 0 0 p p m 催化剂 3 0 0 p p m ( 2 ) 抗静电剂的规格 见表2 - 2 表2 - 2 抗静电剂的规格 t a b l e2 - 2s p e c i f i c a t i o no fa n t i s t a t i ca g e n t 项目规格 聚丙烯8 5 ( 体积分数) 高分子量酰胺 5 乙氧基化胺 5 甘油单硬脂酸脂5 ( 3 ) 抗粘连剂的规格 见表2 - 3 表2 - 3 抗粘连剂的规格 t a b l e2 - 3s p e c i f i c a t i o no fa n t i a d h e s i v e 项目规格 聚丙烯 9 8 ( 体积分数) 二氧化硅 2 天津大学t 挥硕十学位论文第二章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 2 3 2 b o p p 产品技术指标 拉伸后的聚合物分子链能形成取向结构，未取向的无定形薄膜没有多大实 用价值：结晶而未取向的薄膜脆性大，透明度差，同样使用价值不高；取向但 不结晶或结晶不均的薄膜对热收缩十分敏感，使用范围受到限制，结晶适当( 并 且有微晶结构) 而又取向的薄膜，不仅抗张强度和模量高，而且透明性好，尺 寸稳定，热收缩小，具有良好的使用性能。 在b o p p 生产线产品拉伸过程中，拉伸速度、拉伸倍数、拉伸温度与取向度 有关，所以，工艺上应选择适当的拉伸倍数、拉伸温度、拉伸速度 1 8 l 。 b o p p 产品规格及指标见表2 - 4 。 表2 - 4 产品规格及指标 t a b l e2 - 4p r o d u c ts p e c i f i c a t i o na n dt a r g e t 序 指标 项目单位 号1 5 胁2 0 p r o2 5 岫3 5 p r o m i n0 9 0 00 9 0 00 9 0 00 9 0 0 l 密度g c m 3 m a x0 9 1 0o 9 1 00 9 1 00 9 1 0 纵向 n 咖21 2 01 2 01 2 01 2 0 2抗拉强度最小值 横向2 0 02 0 02 0 02 0 0 纵向 1 8 01 8 01 8 01 8 0 3 断裂延伸率最大值 横向 6 5 6 5 6 56 5 纵向5555 4 热收缩率 横向 4444 m i n3333 5 厚度公称厚度 m a x3333 动态 0 6o 60 6o 6 6 摩擦系速 静态 o 80 8 0 8o 8 7 光泽度最小值 8 58 58 58 5 8 雾度 1 51 51 5 2 5 9 表面张力 达因c m 23 83 83 83 8 天津大学丁程硕士学位论文第二章b o p p 装置生产丁艺与生产设备分析 2 。3 。3 公用工程规格 ( 1 ) 中压蒸汽的规格 见表2 - 5 表2 - 5 中压蒸汽规格 t h e t a b l e2 - 5m e d i u mp r e s s u r es t e a ms p e c i f i c a t i o n 序 项目单位设计值正常值最大值 号 l 压力 肝a2 o1 o1 6 2 温度2 2 0 1 7 01 9 0 ( 2 ) 高压蒸汽的规格 见表2 - 6 表2 - 6 高压蒸汽的规格 t a b l e2 - 6h i g hp r e s s u r es t e a ms p e c i f i c a t i o n 序 项目单位设计值正常值最大值 号 1压力肝a4 7 4 0 4 0 2 温度 5 0 03 5 04 8 0 ( 3 ) 仪表风( i a ) 的规格 见表2 - 7 表2 7 仪表风( i a ) 的规格 t a b l e2 - 7i n s t r u m e n ta i rs p e c i f i c a t i o n 序最大值 项目单位设计值正常值最小值 号 1 压力 m p ao 60 6o 8 8 | 2 温度 一2 0 6 0 环境温度 | 3 类别无油、无尘 天津大学工程硕叶：学位论文第二j 章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 ( 4 ) 凝结水的规格 见表2 - 8 表2 - 8 凝结水的规格 t a b l e2 - 8c o n d e n s i n gw a t e rs p e c i f i c a t i o n 序号项目单位设计值正常值最大债 l温度75 0f ( 5 ) 冷却水的规格 见表2 - 9 表2 - 9 冷却水的规格 t a b l e 2 - 9c o o li n gw a t e rs p e c i f i c a t i o n 序号项目单位设计值正常值最大值最小值 l压力e a a0 60 40 4 5o 3 2 温度 3 53 03 5 ( 6 ) 新鲜水的规格 见表2 - 1 0 表2 - 1 0 新鲜水的规格 t a b l e2 1 0f r e s hw a r e rs p e c i f i c a t i o n 序号项目单位设计值 正常值 最大值最小值 1 压力 m p a0 60 3l| 2 温度 4 - - 一2 04 2 0 | ( 7 ) 电的规格 见表2 - ii 表2 - 1 l 电的规格 t a b l e2 一1 1e l e c t r i c i t ys p e c i f i c a t i o n 序号项目电压( 伏特)频率( h z ) l 三相交流电 3 0 0 05 0 2 三相交流电2 2 0 3 8 0 5 0 天津大学下程硕士学位论文 第一章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 2 3 4 生产线主要操作条件 装置主要工艺操作参数见表2 - 1 2 表2 - 1 2 装置主要操作参数 工序 墼 工艺名称控制指标工序名称工艺名称 单位控制指标 名称位 l 区 2 2 0 1 5s b 0 1 区2 4 0 1 0 e x t 2 区2 2 5 1 5s b 0 2 区2 4 0 1 0 3 区 2 4 0 1 0 d i e i - 1 0 区 2 4 0 1 0 主机1 4 区 2 4 0 1 01 区 3 0 + 1 0 法兰1 2 4 0 1 0c a s t2 区3 5 + 1 5 熔线1 - 3 区 2 3 5 1 03 区 3 5 + 1 5 1 区2 1 0 1 0l 区1 3 0 1 5 2 区2 2 0 1 02 区1 3 0 1 5 渤l 3 区 2 4 0 1 03 - 8 区1 3 0 1 5 法兰i 2 4 0 i o9 - 1 0 区1 3 0 1 5 4 区2 4 0 1 0l 区1 3 5 1 5 主机2) m 5 区 2 4 0 1 02 - 3 区1 3 5 1 5 6 区2 4 0 1 01 区1 3 5 1 5 彻h 法兰22 4 0 1 02 - 3 区】3 5 + 1 5 联结盒卜1 0 区 2 4 0 1 0l 区1 7 0 + 1 5 过滤器1 - 5 区 2 4 0 + 1 0 2 区1 7 0 + 1 5 l 区2 】0 + 1 0 3 区 1 7 0 + 】5 2 区 2 2 0 + 1 0 4 区1 7 0 + 1 5 3 区 2 3 5 + 1 0 t d 05 区1 7 0 + 1 5 辅机a4 - 8 区 2 3 5 + 1 0 6 区 1 7 0 + 1 5 法兰i - 2 区 2 4 0 + 1 0 7 - 1 1 区1 5 4 5 过滤器1 区 2 4 0 + 1 0 1 2 区1 7 0 + 】o 联结盒1 - 4 区 2 4 0 + 1 0 1 3 - 1 5 区1 7 0 + 1 0 辅机bl 区 2 1 0 + 1 0 t d o1 6 - 1 7 区】7 0 + 】o 2 区 2 2 0 + 1 0 牵引加热辊6 0 l o 天津大学t 稃硕十学位论文第_ 章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 3 区2 3 5 1 0 干燥器l 区 9 0 2 0 4 - 8 区 2 3 5 1 0第1 次 4 3 1 纵拉比 法兰i - 2 区2 4 0 l o第2 次1 0 5 - 1 3 过滤器1 区 2 4 0 1 0 联结盒卜7 区2 4 0 l o 注：此操作参数是生产2 8 p r o 胶带膜时的参数，如加不同添加剂各参数会有变化。 2 3 5 原材料消耗、公用工程消耗指标 ( 1 ) 原材料消耗指标 表2 - 1 3 原材料消耗指标 t a b l e2 1 3c o n s u m p t i o nt a r g e to fr a wm a t e r i a l 生产品种 类别单位 1 8 胁2 5 岫3 l 啪 均聚聚丙烯t t0 9 8 0 9 00 9 8 0 6 40 9 8 0 5 2 抗静鹿剂。t t ，旬0 1 7 7 7 ， 0 0 1 8 4 。0 ：0 1 8 7 卜 抗粘连剂t to 0 0 1 3 3 0 0 0 0 9 60 0 0 0 7 7 ( 2 ) 公用工程消耗指标 表2 - 1 4 公用工程消耗指标 t a b l e2 1 4c o n s u m p t i o nt a r g e to fu t i l i t y 项目 单位 数值 产量k t a 2 5 0 0 新鲜水t t 2 0 5 电k w h t 1 0 3 8 1 1 高压蒸汽t t 1 3 3 中压蒸汽t t 0 7 5 天津大学工程硕士学位论文第二章b o p p 装置生产t 艺与生产设备分析 2 4b o p p 装置主要生产设备 2 4 1t e s 串联挤出机 t e s 串联挤出机是用来加热并熔化由喂料机供给的树脂，增加其压力，并 为后面的t 型模头提供稳定的熔融树脂的设备。图2 - 6 为挤出机示意图 本设备通过两个挤出机前后串联可以提高效率并节能。t e s 串联挤出机由下 列部分组成： ( 1 ) 一级挤出机 其功能是塑化、混合和揉捏树脂并把它供给二级挤出机。 ( 2 ) 二级挤出机 功能是推进、计量和均化由一级挤出机供给的树脂并挤出树脂到t 型模头。 ( 3 ) 连接管 连接管连接一级挤出机和二级挤出机。 ( 4 ) 连接管加热系统 装配在连接管周围保持连接管的指定温度，包括加热元件和通过开关温度控 制器上的加热元件来控制连接管温度。 ( 5 ) 压力控制 压力控制器控制挤出机的树脂压力。 ( 6 ) 压力变送器 根据二级挤出机转速信号相应控制一级挤出机转速，连接管的树脂压力由此 压力变送器传出。 ( 7 ) 螺杆驱动电机 减速器驱动螺杆。 ( 8 ) 减速器 降低螺杆驱动电机的转速并传递给螺杆。 ( 9 ) 螺杆 安装在机筒内由螺杆驱动电机驱动。 ( 1 0 ) 挤出机机筒 树脂原料从一级挤出机的料斗加入到机筒加料段，并被运送到一级挤出机出 口、连接管和二级挤出机出口。 ( 1 1 ) 进料段( 只在一级挤出机里) 天津大学t 稃硕士学位论文第二章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 安装在料斗下部机筒内，进料段有必套结构，冷却水能进入夹套冷却进料段。 ( 1 2 ) 机简加热系统 安装在机筒周围，保持机筒在一需要的温度。机筒加热系统包括加热元件和 冷却管，冷却管连接着机筒冷却设备。机筒加热系统温度调节器，调节着机筒 的加热和冷却温度。 ( 1 3 ) 机简冷却设备 通过用冷却介质渡过机筒而保持机筒温度恒定。 ( 1 4 ) 油冷却单元 减速器的润滑油和冷却油。 ( 15 ) 通孔 位于二级挤出机顶部，排除树脂里的潮汽、单体和异常高分子物。 钒l 孵 一缀辫赫；麟 b 一1 “一t 图2 - 6 挤出机示意图 f i g u r e2 - 6s c h e m a ti cd r a w i n go fe x t r u d e r 2 4 2m e 单螺杆挤出机 电，i m e 单螺杆挤出机是加热由树脂原料进料器供给的树脂，到能使它熔化到预 定温度，升高其压力，并提供稳定量熔融树脂到下一单元- t 型模头。图2 7 为 m e 单螺杆挤出机示意图。 m e 单螺杆挤出机由以下部件组成： ( 1 ) 螺杆驱动马达 通过减速器驱动螺杆。 ( 2 ) 减速器 天津大学t 程硕士学位论文 第一：章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 减小螺杆驱动电机的速度并传递给螺杆。 ( 3 ) 螺杆 安装在机筒内，并由螺杆驱动电机驱动。 ( 4 ) 机筒 螺杆就安装在里面，料斗里的树脂原料由机筒进料口加入，并且通过螺杆转 动送到t 型模头。 ( 5 ) 出料装置 这是料斗下部安装在机筒上的部件。进料装置是一个夹套结构，使冷却水注 入夹套中并冷却夹套。 ( 6 ) 机筒加热系统 安装在机筒四周，并使机筒处在要求的温度下。 ( 7 ) 螺筒冷却单元 由流经机简体的冷却介质来保持机筒温度恒定。 ( 8 ) 机筒冷却单元 包括一台风机和空气输送管，为冷却机筒( 控制机筒温度) ，把空气吹到加热 器外部的冷却片上。 ( 9 ) 油冷却单元 减速器的润滑油和冷却油。 图2 7 砸单螺杆挤出机示意图 f i g u r e2 7s c h e m a t i cd r a w i n go f 舾m o d e ls i n g l es c r e wo fe x t r u d e r 天津大学工程硕士学位论文 第_ 章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 2 4 3 纵向拉伸机( m d 0 ) 纵向拉伸是将来自铸片机的厚片在加热状态下进行一定倍数的纵向拉伸。 纵向拉伸机由预热辊、拉伸辊、冷却辊、张力辊和橡胶压辊、外加热管、加热 机组及驱动装置组成，其结构示意图见图2 8 。 预热辊有8 只，辊筒表面镀铬，一字形排列，温度6 0 一8 0 。 拉伸辊是单点拉伸，有一只慢拉辊，一只快拉辊，表面镀铬。慢拉辊温度 为8 0 - 8 5 ，快拉辊温度为3 0 。 冷却辊有4 只，辊筒表面镀铬，一字排列，温度为3 0 5 0 。 张力辊有二只，分别位于第一个予热辊和第四个冷却辊的上方。 纵向拉伸机的纵拉比为3 - 3 5 倍，它是通过慢拉与快拉辊之间的速度差而 产生的。 繁嚣叮繁l 烈l 絮 嚣示： 歪疆 。筑伸辘 图2 - 8 纵向拉伸系统结构示意图 f i g u r e2 - 8 s c h e m a t i cd r a w i n go fm d os t r u c t u r e 2 4 4 横向拉伸机( t d 0 ) 横向拉伸机结构比较复杂，它由烘箱、链夹和导轨、静压箱、链条张紧器、 导轨宽度调节装置、开闭夹器、热风循环系统、润滑系统及e p c 等部分组成， 横拉机有进膜、预热、拉幅、缓冲、定型和冷却等功能段。其结构示意图见图 2 9 。 天津大学丁程硕十学位沦文第- 章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 横拉机的作用是将经过纵向拉伸的薄膜在横拉机内分别通过预热、拉幅、 热定型和冷却而完成薄膜的横向拉伸。 横向拉伸的主要工艺参数有： ( 1 ) 拉伸温度 因经过纵向拉伸的薄膜已有一定的结晶取向度，故横向拉伸温度要比纵向 拉伸温度高1 5 - 2 5 ，具体温度取决于薄膜的厚度和拉伸速度。 ( 2 ) 拉伸倍数 对于平衡膜，横向拉伸倍数与纵向拉伸倍数基本相同或接近；对于强化膜， 纵向拉伸倍数要大于横向拉伸倍数。 ( 3 ) 热定型温度与时间 在生产非收缩性薄膜时，横向拉伸后必须进行热定型处理，目的是完善其 结晶取向过程，消除内应力，增加尺寸稳定性。热定型温度选择结晶率最大的 温度段，即1 9 0 2 1 0 ，热定型时间约需3 - 6 秒。 ( 4 ) 冷却温度 热定型后的薄膜还要进行热松弛处理，最后进入冷却段冷却至1 0 0 以下。 图2 - 9 横向拉伸系统结构示意图 f i g u r e2 - 9 s c h e m a t i cd r a w i n go ft d os t r u c t u r e 辩b o p p 毡仡l ，”fz o 尘r 1 性抖甘州 2 45y se 型螺杆冷水机组 y 吣ky s ，水机a i 采川满液式箍发器和水冷式r r 疑器。腿f _ 机为人眦半、l 渊竹旋转蝶杆a 缩机。y s 机组j 二婪m 如r4 个部件自【成：动h f 动系统、 分、冷凝器年燕发器，儿外观小意瞄l 见图28 。 功力f 动系统：该系统t 要由雎缩机驶搬h f k 感应电j _ jl f l l 成。f n 机通过 个d 连接泣! ，脏编机连接。l n 芝uj 以免士电机b 压绵机的_ _ 叶一l - 酬牡要求。 l i 分离措：将喷射到压缩y l f l 的油分离来。 冷凝嚣分离r 油的制冷荆7c 体进入冷凝器通过挎一鞋器铜管的抟去”水带 止蒸发器热负曲、址缩热蚪把制冷荆7c 体冷凝成制冷剂液体。制冷剂液体流终 冷凝器底部的过冷器，过冷的制拎剂液体虽后通过址整流入蒸发器。 攘发器：冷凝质的鹾力制玲剂流经过玲器后进入液体管路，然后流经仃流阀 进入蒸发器。制冷剂液体存流经节流阀后j f 始闪发( 并降温) 。制冷剂存燕发 器底部被分流，与流绎蒹发器钢管内的冷冻水进行热交换，井将热帚传递给管 外的抟媒。 圈2 - 1 0y se 型蝶杆冲水机自i 外观罔 i 1 z u r o2 1 0a p p c a r a n c ed r a w i n go fy sem i l d e ls c ic w i o rc o o l n gl u ru n il 天津大学- = 程硕十学位论文第二章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 2 5b o p p 装置蒸汽加热系统分析 根据双向拉伸薄膜生产线的工艺路线与生产设备特点，2 万吨年b o p p 装 置配置的工艺加热的主要设备有：原料输送装置、横向拉伸机( t d o ) 、纵向拉 伸机( m d o ) 及牵引机等。 纵向拉伸和横向拉伸是b o p p 生产中的两个关键性生产工艺过程，而温度控 制又是影响纵向拉伸和横向拉伸后成膜质量的关键因素【l9 1 。抚顺石化2 万吨年 b o p p 装置的纵向拉伸和横向拉伸系统温度加热是由蒸汽系统来完成的，因此蒸 汽的稳定供应是影响该装置正常生产的非常重要的生产条件。 2 5 1 加热系统温度控制对b o p p 薄膜生产的影响分析 从2 万吨年b o p p 薄膜装置的生产工艺路线、主要工艺参数及重点生产设 备可以看出，在b o p p 薄膜的生产过程中，温度是一个重要的生产工艺参数。良 好的温度控制，是生产出高质量薄膜的基本保证。b o p p 薄膜生产过程中各个加 工段的温度控制有其不同的方式和特剧2 0 1 。 ( 1 ) 纵向拉伸加热系统 在纵向拉伸区，片材在纵向拉伸辊的作用下被纵向拉伸，聚合物分子链沿 纵向取向。温度是影响结晶度的一个重要因素。聚合物结晶速度最快的某个温 度，就是最大结晶温度。高聚物结晶度高，在拉伸过程中容易破膜，所以在拉 伸过程中要尽量降低高聚物的结晶速度，控制较低的结晶度，保证拉伸的顺利 进行。经实践证明：较低的预热、拉伸温度及拉伸立即冷却等方式对于提高薄 膜取向，增强薄膜的力学性能，减小结晶度有利。在温度过高的情况下会使聚 合物形成球晶，这使薄膜的透明性下降，严重时还会使薄膜呈白雾状。 ( 2 ) 横向拉伸加热系统 横向拉伸各区温度是影响薄膜机械强度、成膜性、厚度均匀等性能的关键 因素，通常在范围内控制较低的温度进行拉伸有利于提高薄膜的机械强度，有 利于增大薄膜的热收缩性。而温度过高会引起厚度公差大，薄膜雾度大，严重 时会引起破膜。当然，温度过低也会引起破膜、脱夹等问题。 拉伸温度主要取决于拉伸加工的条件( 拉伸比、拉伸速率) 、产品厚度和被 拉伸的材料。拉伸速度越快，薄膜在各区加热时间就越短，拉伸温度就相应需 要提高；薄膜厚度越大，温度也越高。由于片材在拉伸之前已经经历了纵向拉 伸过程，分子在纵向得到了取向，所以在横向拉伸区的温度应该比纵向拉伸区 高1 5 2 5 左右。另外，横向拉伸区整个温度的分布也是很重要的，各区温度 天津大学工程硕士学位论文第二章b o p p 装置生产工艺与生产设备分析 要稳定、均匀。虽然聚合物在拉伸时会产生热量，但在伸长过程中，粘度也会 增大，要实现连续拉伸，一般横向拉伸区的温度是递增的。 2 5 2b o p p 装置蒸汽系统的构成 依托抚顺石油化工公司的实际动力供应情况，抚顺2 万吨年b o p p 装置加 热系统采用的加热介质为蒸汽，其中纵向拉伸系统需1 o m p a 加热蒸汽，横向拉 伸系统需3 5 m p a 加热蒸汽。 从表压上看，装置蒸汽系统由3 5 m p a 、2 2 m p a 、0 7 m p a 三个级别组成。即 由界区来的3 5 m p a 蒸汽经过减温减压阀降到2 2 m p a 送到横向拉伸系统，经换 热器冷凝后进入疏水器，然后汇总送到冷却塔，部分用于冷却用，大部分直接 排出。1 o m p a 蒸汽经过减温减压阀降到0 7 m p a 送到纵向拉伸系统，进入换热器 冷凝后经疏水器排出。因为2 2 m p a 、2 4 0 蒸汽换热冷凝后，直接排出设备外， 此时2 4 0 。c 的冷凝水的显热没有利用，是一个很大的浪费。因此，如何通过合理 的技术改造，有效利用现有的蒸汽资源，严格控制存在的能源消耗损失，成为 一个急需解决的技术课题。 该装置m d 0 、t d o 蒸汽系统构成如图2 - 9 所示。图中的蒸汽喷射泵、闪蒸罐 为该装置按本方案实施技术改造后拟安装位置。 图2 - 1 1b o p p 装置m d o 、t d 0 蒸汽系统示意图 f i g u r e2 11 t h es t e a ms y s t e mf o rm d oa n dt d oo fb o p pp r o d u c t i o nl i n e 天津大学t 程硕士学何论文第三章b o p p 装置蒸汽梯级利用技术研究 第三章b o p p 装置蒸汽梯级利用技术研究 3 1 装置改造方案的提出 通过对抚顺石化2 万吨年b o p p 装置生产工艺路线与主要生产设备的分析， 我们可以得出结论，在b o p p 薄膜加工过程中，纵向拉伸和横向拉伸是关键性 加工步骤，而且需要消耗较多的能源，其中：纵向拉伸系统需1 0 m p a 加热蒸汽 2 3 t h ，横向拉伸系统需3 5 m p a 加热蒸汽4 5 t h 。 抚顺石油化工公司2 万吨年b o p p 装置蒸汽系统由3 5 m p a 、2 2 m p a 、0 7 m p a r 表压) - - 个级别组成。即由界区来的3 5 m p a 蒸汽经过减温减压阀降到2 2 m p a 送到横向拉伸系统，经换热器冷凝后进入疏水器，然后汇总送到冷却塔，部分 用于冷却用，大部分直接排出。1 o m p a 蒸汽经过减温减压阀降到0 7 m p a 送到 纵向拉伸系统，进入换热器冷凝后经疏水器排出。因为2 2 m p a 、2 4 0 蒸汽换热 冷凝后，直接排出设备外，此时2 4 0 的冷凝水的显热没有利用，浪费相当部分 的能量，是一个较大的损失。同时，在正常生产情况下，3 5 m p a 高压蒸汽用量为 4 5 t h 、1 0 m p a 等级蒸汽用量为2 3 t h ，即3 5 m p a 蒸汽用量是1 o m p a 蒸汽用 量的1 9 6 倍。因此，从能源充分利用的角度，在充分调研的基础上，提出利用 横拉系统排出的2 4 0 。c 冷凝水的显热，去产生纵拉系统需要的0 7 m p a 的蒸汽， 以减少1 o m p a 蒸汽用量的b o p p 薄膜生产线蒸汽梯级利用研究方案。 3 2 生产现场数据 据。 下面表3 - 1 、3 - 2 、3 - 3 列出2 万吨年b o p p 装置现场操作数据及部分实测数 表3 - 1 蒸汽基本参数 t a b l e3 1b a s i cp a r a m e t e r so fs t e a m 名称温度压力m p a ( g )流量t h 3 5 m p a 蒸汽阀前2 5 23 4 4 5 1 o m p a 蒸汽阀前 1 8 70 82 3 疏水器凝液f o 4 54 5 天津大学t 程硕士学位论文第二章b o p p 装置蒸汽梯级利用技术研究 表3 - 2 横拉区各区加热温度 t a b l e3 - 2h e a t i n gt e m p e r a t u r ei nt h ea r e a so ft r a n s v e r s es t r e t c h 横拉l r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r1 0 rl l r1 2 r1 3 r 加热区 温度1 7 01 7 51 7 51 7 51 7 01 6 31 5 31 5 31 5 31 5 31 5 31 7 01 7 0 注：i r ：1 区右侧( 沿机器方向) ，以此类推。 续表3 - 2 c o n t i n u e st a b l e3 2 横拉1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 l9 l1 0 l1 l l1 2 l1 3 l 加热区 温度1 7 01 7 51 7 51 7 51 7 01 6 31 5 31 5 31 5 31 5 31 5 31 7 01 7 0 注：1 l ：1 区左侧，以此类推。 表3 - 3 纵拉区各区加热温度 t