聚醚酮过滤装置中温度和压力控制的改进.pdf

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1、化工自动化及仪表第39卷聚醚酮过滤装置中温度和压力控制的改进王树江伍雪晶张洪刚陈伟(长春工业大学化工学院，长春130012)摘要聚醚酮的合成原料、反应合成、精制和干燥过程中，都会带入或产生细小颗粒的杂质，为满足聚醚酮的高端使用要求，需对杂质进行过滤。由于温度及压力控制系统等原因。过滤过程中会出现物料变性，控制失调、测量信号失真的现象，从而导致操作无序，无法实现预定过滤目标。将分散的温度和压力控制系统改进为计算机集中控制．选择适当的测量点和测量元件，均衡加热元件释放的热量。再配以适当的操作工具和合理的分工合作．成功地解决了聚醚酮连续过滤生产中存在的问题。改进后的现场投运检测结果表明，聚醚酮过滤

2、后物性稳定，杂质粒度低于5¨m。关键词聚醚酮过滤杂质温度控制压力控制PID控制中图分类号TH862+．6文献标识码B文章编号1000．3932(2012)02m268．05聚醚酮是一种先进高分子材料制成的特种工程塑料，目前仅有我国和西方几个发达国家实现了产业化，是我国“十二五”期间重点支持的产业化项目⋯。由于我国现行生产技术不成熟，聚醚酮生产过程中存在不同程度的问题，如产品性能不稳定，精制工艺复杂，精制时间过长，产品中固体杂质含量较高等。特别是固体杂质随物料进入挤出模具中时，会造成流道堵塞或制品残缺、局部强度不够及透明度不高等质量问题，不同程度地影响聚醚酮制品的性能及其应用范围。为了得到高纯

3、度的聚醚酮产物，需对其熔体进行过滤。但聚醚酮的热熔温度较高、粘度较大，过滤难度极大。1聚醚酮过滤工艺简介聚醚酮熔体过滤研究小组通过查阅资料、参考现有高聚物过滤的先进工艺和设备口“1，与相关设备制造厂家沟通，经长期试验研究，确认过滤过程可行，并设计了如图l所示的聚醚酮熔体过滤生产装置。其主要设备挤出机、熔体泵和换网器分别由3个专业厂家制造，长春泰吉科技有限公司根据各设备安装要求进行组装，并对挤出机与熔体泵、熔体泵与换网器及换网器与挤出头的连接段进行加热和保温控制，初步实现了聚醚酮熔体的过滤。具体过滤工艺流程为：精制后的聚醚酮从挤出机加图1聚醚酮熔体过滤装置示意图料斗中进入螺杆通道，在螺杆推进过

4、程中被加热至375℃左右后，进入熔体泵入口，此时压力约收疆日期：20ll抛-13(修改稿)出头道第2期王树江等聚醚酮过滤装置中温度和压力控制的改进为12MPa；经熔体泵加压再由其出口进入换网器人口．此时压力为20～45MPa；在此压力作用下，物料通过过滤网，颗粒杂质被截留在网前，滤过熔体继续前行，通过机头，再经风冷造粒。该聚醚酮熔体过滤生产装置基本实现了聚醚酮的过滤．但运行一段时间后．除设备结构和形式外，控制系统也存在一些问题。2出现的问题及原因2．1控制系统不协调聚醚酮熔体过滤过程的控制系统不协调，有时发生错乱。究其原因为挤出机、熔体泵和换网器3部分的控制系统各自独立，没有形成统一体系，在

5、生产过程中时常出现不该停车的装置停，该停的却不停，具体表现为：a．挤出机出口压力设定为12MPa(极限值14MPa)，当挤出机后续过程压力较大，但不需要停止挤出机时，由于系统反馈，挤出机的运行被迫停止，挤出机停机后没有物料进入系统，无法正常地进行连续过滤；b．熔体泵是过滤过程的主要动力来源，同样设有自动压力停车系统，在换网过程中常因网前工作压力变化较快、较大而停车；c．加热控温系统，尤其是熔体泵和换网器主体的加热保温系统．常由于贴近加热板部位的壳体温度较高．贴近物料的部分没有达到所要求的温度(由于壳体较厚，温度有梯度，热传导有速度问题)，导致了停止加热的现象。2．2过滤后的物料出现部分变性过

6、滤过程中从换下的过滤片上发现杂质层中有黑点，物料发生炭化。过滤后的物料经分析仪检测发现有时有部分物料发生变性。炭化的物料可被过滤出去．而变性的物料则会混入产品中，严重影响产品的质量．出现炭化和变性的主要原因是设备中某些部位温度过高，物料在管路中停留时间过长。所有加热系统都有温度显示和控制，操作中并未发现仪表温度指示超标。而挤出机单独操作时并没有出现这种现象。因此，物料变性主要集中在熔体泵、换网器和连接管段．或其中的菜一个环节。对比挤出机与泵后装置的测温点、加热形式及加热功率等，发现连接管段、熔体泵和换网器的相应环节都存在一定缺欠，导致物料温度过高。首先，连接管段加热板的形式不合适，加热功率不

7、匹配，测温元件安装不合适。该段管路加热装置的设备是根据管路尺寸设计订做的，其结构是在两个半圆筒中加人功率为lkw的电阻丝，安装时对扣在管路上。测温探头夹在管路与加热板之间，采用220V电源和位式控制规律控制加热温度。由于制作中电阻丝分布不均，304材料管路较薄，加热板与管路贴近程度不同，造成整个管段温度不均。特别是测温探头安装一侧．由于探头有一定粗度．致使加热板与不锈钢管路有约3mm的间隙；而另一侧加热板紧贴