水下切粒的技术研发

企业研究开发项目计划书及经费预算项目名称水中切粒机的技术研发

企业名称

企业法人（签名）

项目负责人电话

项目起止时间 2015 年 09 月至 2016 年 08 月

填报日期年月日

江苏省科技厅2006年制

一、立项依据

1．项目开发的目的、意义；

材料、能源和信息是当今世界经济发展的三大工业支柱，材料工业的发展严重影响着现代技术的发展。每当一种新材料问世，它不但会引起生产方式的变革，还会推动社会的进步以及人类文明的提升。当今社会经济技术不断蓬勃发展，高分子材料逐渐成为与木材、金属和硅酸盐材料并称的当今世界四大材料体系之一，广泛应用于生产、国防和科研各个领域，并且形成了门类齐全的高分子材料加工工业体系，在国防建设和国民经济中起着重要的作用。随着工业水平与科技水平的不断提高，高分子材料已由传统有机材料不断发展为高强度、高韧性、耐高温、耐极端条件的高性能材料，而且向具有光、电、磁、生物和分离效应的新型功能材料延伸，逐步成为现代航空航天、电子工程、通讯、医疗卫生、生物工程和环境保护等不可或缺的新型材料。

大型乙烯及深加工装置（聚乙烯、聚丙烯等）的关键设备就是大型挤压造粒机，这些关键设备长期被美国、德国、日本的少数厂家高度垄断，它们控制着包括我国在内许多国家高分子材料加工的市场、价格和交货期。这严重影响了我国石化工程项目的投资以及建设进度，制约了新兴石化产业的快速发展。近年来，我国石化行业致力于水下造粒机的研究，对它的研究的重要性也逐渐引起人们重视。而在成型过程中，温度，压强，应力对于聚合物的最终成型有着极大的影响，数值模拟可以预测各种外界环境对于模板及成型的影响程度，对于水下切粒机的设计具有理论指导意义。

2. 国内外现状、水平和发展趋势；

水下切粒机概述水下切粒设备是石化、化纤行业生产中的一种关键设备，它与气流造粒机及喷水造粒机类似，不同的是它有一股平稳的水流流过模面，而与模面直接接触。切粒室的大小恰足以使切粒刀自由地转动越过模面而不限制水流为度。熔融聚合物从口模挤出，旋转刀切割粒料，粒料被经过调温的水带出切粒室而进入离心干燥器。在干燥器中，水被排回贮罐，冷却并循环再用；粒料通过离心干燥器除去水分。一般说来，水下切粒设备也可以用于聚酯，包括PBT（聚对苯二甲酸丁二酯）， PE(吖聚对苯二甲酸乙二酯），PTT（聚对苯二甲酸丙二酯）；聚酰胺（PA6，PA66）； PSF聚苯乙烯），包括HIPS（高冲击聚苯乙烯）、GPPS（通用级聚苯乙烯）、SAN（丙烯腈．苯乙烯树脂）、ABS（丙烯腈．丁二烯一苯乙烯共聚物），PC（聚碳酸酯）：PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）

等的水下切粒。

水下切粒设备最初的发展是在上世纪七十年代，随着材料科学的发展以及对高分子聚合物的研究，人们对塑料及塑料制品有了很大需求，化工化纤行业发展速度很快，由于聚合物颗粒在化工化纤行业应用广泛，市场需求量巨大，因此各个公司开始研究高分子聚合物切粒设备。水下切粒设备由德国人最先生产的，德国AUTOMATIK公司生产的USG 系列水下切粒设备在世界上处于领先的地位，我国最初的水下造粒设备就是通过吸收、消化德国AUTOMATIK公司生产的 USG600/1型水下切粒机技术基础上在上世纪八十年代仿制而成的，已经形成了 SQL350、SQL610、SQL680、SQL950等系列产品。目前国内外许多厂家都生产水下切粒设备，小负荷的（3T/H）水下切粒一般采用美国GALA，德国BKG等；大负荷生产的水下切粒系统一般采用：日本KOBE、JSW、德国WP等。

3．本项目达到的技术水平及市场前景。

目前常用的水下切粒机分为拉条式切粒系统(Strand palletizing system)和直切式水下切粒系统(Underwater palletizing system)，国内企业多数采用干式拉条式或湿式拉条式切粒机，这种切粒机是将熔融状态的聚合物铸成带条，经水冷却后再切割成切片粒子并对切片粒子进行干燥分选。

它的缺点是：

(1)对半结晶或非结晶高聚物，现有设备采用水环式切粒，粘度较高的高分子材料易结团，影响产品质量，严重时会导致停机；

(2)为降低温度，切刀轴大距离悬臂，切粒不稳定且给操作带来不便；

(3)生产能力低，耗电量大、设备装置庞大，满足不了市场需求。拉条式切粒机生产的切粒成片状，切粒均匀度较差，目前国内生产的SQL系列产品都属于拉条式水下切粒系统。

中国塑料资源丰富，21世纪初主要合成树脂年产量达1.4万吨，排世界第4位。“十一五”期间，中国合成树脂的产量以5%-10%的速度增长。中国又是塑料消费大国，据统计，其年消耗量占世界第二，仅次于美国，而中国的人均消费仅为19kg，在世界排名第32位，是工业发达国家的11%-20%，可见中国的塑料工业还要大发展，塑料颗粒机前景广阔。

二、开发内容和目标

1、项目主要内容、目标及关键技术；

聚丙烯装置的造粒流程为，将添加剂与聚丙烯粉料混合之后，进入挤压机筒体，在210～250℃的高温下被挤压熔融。在双螺杆挤压机的作用下，熔融聚合物从切粒机模板模孔被挤出进入水冷切粒室内，然后被高速旋转的切刀切成颗粒。颗粒经过水冷却固化被水流输送到离心干燥器。脱水之后的颗粒进入分级筛选机，从而筛选分离出大颗粒料、正常颗粒和碎屑。

2、技术创新之处；

利用国际认可的实验手段，直接性的模拟实际使用中的工况，使实验的过程和结果都简洁明了的展示出来。

3、主要技术指标或经济指标。

(1) 实验标准：参照JB/T 5420-2001标准；

(2) 模拟工况：两台相同工况的挤出机，一台使用冷拉切粒，一台使用水下切粒；

(3) 模拟介质：聚丙烯物料；

(4) 主机转速：400rpm/min；

(5) 测试时间：连续48小时。

三、开发试验方法及技术路线

1、采用试机模拟实际工况

冷拉切粒挤出机水下切粒挤出机产量（KG/H) 251 379

电流值（A）121 107

含水率（%） 2.3 0.5

2、测试结论

1、运行费用降低，生产周期缩短，噪音小，开机简便，设备占用面积小；

2、解决了出料过程中，因部分料液冷却而引起的多空模板的模孔堵塞问题；

3、水下造粒颗粒大小均匀，外观好；

4、颗粒与水接触时间短，与水分离后，颗粒内部的热量可以起到干燥作用。