PET片材雙螺桿擠出結晶塔干燥系統

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在PET片材生產線中，**雙螺桿擠出機結合結晶塔干燥系統**是一種高效處理高含水率、高雜質或再生PET（rPET）的先進工藝方案。雙螺桿擠出機具備強輸送、高混合和自清潔能力，而結晶塔則通過預結晶和深度干燥協同解決PET的吸濕與粘連問題。以下是該系統的設計原理、工藝參數及關鍵應用技術：

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### **1. 系統組成與工藝流程**
#### **(1) 核心設備聯動**
- **結晶干燥塔**：完成PET顆粒的預結晶（120-140℃）和深度干燥（150-180℃），含水率降至≤30ppm。  
- **雙螺桿擠出機**：通過同向嚙合雙螺桿實現熔融、脫揮（去除微量水分/揮發物）和均化，擠出壓力更穩定，適合高填充或rPET改性。  
- **輔助系統**：  
  - **真空脫揮裝置**：在擠出機排氣段抽真空（真空度≤-0.08MPa），強化水分和低分子物脫除。  
  - **熱風閉環系統**：分子篩除濕（露點≤-40℃）+余熱回收，降低能耗。  

#### **(2) 工藝流程**
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PET顆粒 → 結晶干燥塔（預結晶+干燥） → 雙螺桿擠出機（熔融、脫揮、過濾） → 模頭成型 → 壓延冷卻 → PET片材
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### **2. 雙螺桿擠出機與結晶塔協同優勢**
| **對比項**         | **雙螺桿+結晶塔系統**                          | **傳統單螺桿+干燥料斗**                |
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| **處理高含水PET**   | 結晶塔干燥+雙螺桿脫揮，*終含水率≤20ppm         | 依賴干燥料斗，易殘留水分（≤50ppm）        |
| **再生料（rPET）適應性** | 雙螺桿強剪切分散雜質，結晶塔防結塊，適合高比例rPET | 單螺桿混合能力弱，rPET比例受限（通常≤30%） |
| **生產效率**        | 產量高（可達1000kg/h以上），適合連續大規模生產    | 產量較低（通常≤500kg/h）               |
| **能耗**           | 結晶塔余熱利用+雙螺桿低溫擠出，綜合能耗低15-25%  | 干燥與擠出獨立，能耗較高                 |

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### **3. 結晶塔與雙螺桿擠出工藝參數**
#### **(1) 結晶干燥塔**
- **預結晶段**：  
  - 溫度：125-135℃（rPET需偏高，防止雜質粘連）  
  - 時間：1.5-2小時，結晶度≥30%  
- **深度干燥段**：  
  - 溫度：160-170℃（瓶級PET可至180℃）  
  - 時間：3-4小時，露點≤-40℃  
- **攪拌轉速**：8-12 RPM（兼顧防結塊與低粉塵）  

#### **(2) 雙螺桿擠出機**
- **溫度分區**：  
  - 進料段：180-200℃（防止過早熔融堵塞）  
  - 熔融段：240-260℃（PET特性粘度IV≥0.72時需控溫防降解）  
  - 脫揮段：250-265℃ + 真空脫氣（真空度≤-0.08MPa）  
  - 均化段：255-270℃  
- **螺桿轉速**：200-400 RPM（根據產量和熔體壓力調整）  
- **長徑比（L/D）**：≥40:1（確保充分熔融和脫揮）  

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### **4. 關鍵設計要點**
#### **(1) 結晶塔優化**
- **防橋接設計**：塔內壁噴涂聚四氟乙烯（PTFE）或加裝超聲波振動器，防止rPET粘連。  
- **氧含量控制**：干燥段通入氮氣（氧濃度＜0.5%），避免PET黃變。  

#### **(2) 雙螺桿配置**
- **螺桿組合**：采用高剪切捏合塊+反螺紋元件，增強脫揮和雜質分散（針對rPET需增加過濾網100-150目）。  
- **排氣口設計**：多階排氣（2-3個排氣段），逐級脫除水分和揮發物。  

#### **(3) 系統聯動控制**
- **智能反饋**：在線水分儀（安裝于結晶塔出口）實時調整干燥溫度和時間，確保含水率達標。  
- **能耗管理**：利用擠出機筒體余熱預熱結晶塔進風（節能約20%）。  

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### **5. 常見問題與解決方案**
| **問題**                | **原因分析**               | **解決方案**                               |
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| 片材表面晶點或黑點      | rPET雜質未充分過濾或碳化   | 增加雙螺桿機頭過濾網目數（150→200目），清理結晶塔內壁。 |
| 擠出機扭矩波動          | 干燥不勻或螺桿填充率過高   | 優化結晶塔攪拌速度，調整螺桿進料段溫度。           |
| PET特性粘度（IV）下降   | 干燥溫度過高或螺桿剪切過強  | 降低干燥段溫度至160℃以下，減少螺桿捏合塊數量。      |
| 真空脫揮效率低          | 排氣口堵塞或真空泵功率不足  | 清理排氣口濾網，升級真空泵至≥15kW。              |

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### **6. 設備選型與成本分析**
#### **(1) 推薦配置**
- **結晶干燥塔**：國產選科亞（KEYA）或貝爾（Beier），進口選德國萊芬豪舍（Reifenh?user）。  
- **雙螺桿擠出機**：國產選科倍隆（Coperion）南京系列，進口選日本制鋼所（JSW）或德國克勞斯瑪菲（KraussMaffei）。  
- **輔助設備**：  
  - 真空泵：德國普旭（Busch）無油螺桿真空泵；  
  - 分子篩除濕機：瑞典蒙特爾（Munters）吸附式除濕系統。  

#### **(2) 經濟性**
- **初始投資**：整線約300-600萬元（產能500-1000kg/h）。  
- **運行成本**：  
  - 能耗：0.8-1.2元/kg PET（電費+燃氣）；  
  - 維護：年費用約8-15萬元（含分子篩更換、螺桿修復）。  

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### **7. 應用案例**
- **背景**：某企業使用50% rPET生產1mm厚片材，出現氣泡和強度不足。  
- **改造方案**：  
  1. 增加結晶塔干燥時間至4.5小時（露點-45℃）；  
  2. 雙螺桿換裝高分散螺桿組合，真空度提升至-0.095MPa；  
  3. 擠出機頭加裝200目過濾網。  
- **效果**：含水率從35ppm降至18ppm，拉伸強度提升25%，廢品率下降60%。  

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### **8. 總結**
雙螺桿擠出結晶塔干燥系統通過**預結晶防粘連、深度干燥控水分、雙螺桿強化脫揮**的三重保障，顯著提升了PET片材（尤其含rPET）的成品率和性能。其技術核心在于：  
1. **精準溫控**：避免PET熱氧化和水解；  
2. **高效脫揮**：結合真空與強剪切，徹底去除低分子物；  
3. **系統協同**：余熱回收與智能反饋降低綜合成本。  

實際生產中需根據原料特性（如rPET雜質含量、初始含水率）動態調整工藝參數，并定期維護螺桿、過濾網和除濕模塊，以保障系統長期穩定運行。