減少聚乙烯產(chǎn)品中細粉含量的對策

趙文央

（中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司生產(chǎn)處，浙江省寧波市 315207）

中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司（簡稱鎮(zhèn)海煉化公司）450 kt/a聚乙烯裝置采用Unipol氣相法工藝技術(shù),自2010年3月投產(chǎn)以來，已生產(chǎn)出薄膜、注塑等多種牌號聚乙烯。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)聚乙烯顆粒中的細粉含量一直偏多，特別是2013年4月產(chǎn)品包裝線的下料口集中出現(xiàn)大量細粉，給裝置的平穩(wěn)運行帶來困擾，也給下游用戶后續(xù)加工造成一定影響。

在鎮(zhèn)海煉化公司《聚丙烯樹脂》企業(yè)標準中，細粉是包含在聚乙烯產(chǎn)品標準檢驗項目“大粒和小粒”中的。雖然聚乙烯粒料中“大粒和小?！?的分析數(shù)據(jù)達到標準要求，但是細粉質(zhì)輕，目測量較大。細粉含量多時不僅造成加工損耗，還影響到后續(xù)加工的生產(chǎn)穩(wěn)定。細粉夾帶量直接影響聚乙烯質(zhì)量，減少細粉含量成為生產(chǎn)急需解決的問題。先后通過調(diào)整工藝參數(shù)、改造系統(tǒng)設(shè)施、成品罐內(nèi)聚乙烯不摻混、跟蹤出廠產(chǎn)品質(zhì)量等，找到了原因，制定了措施，使細粉問題得到較好的解決。

1 生產(chǎn)工藝流程

合成的聚乙烯從反應(yīng)器通過排料系統(tǒng)排至脫氣倉，經(jīng)脫氣、失活的粉料與固體添加劑一起被送入混煉機熔融混合、水下切粒、干燥。干燥的顆粒被送往粒料振動篩分離，分出過大或過小的粒子，然后通過質(zhì)量流量計進入風送系統(tǒng)、摻混料倉、淘析器至包裝料倉。

2 細粉產(chǎn)生的原因

聚烯烴產(chǎn)品中的細粉主要產(chǎn)生于擠出造粒過程，如粒子拖尾、切粒刀缺口、模板堵孔等。2013年4月，在擠出造粒系統(tǒng)沒有任何異常的情況下，包裝口聚乙烯產(chǎn)品中突然出現(xiàn)大量細粉。為查找細粉來源，采用掃描電子顯微鏡觀察擠出造粒后流程各點的粒子外觀。試樣分別取自擠出機出口粒料振動篩、粒料緩沖斗、摻混料倉、包裝料倉及包裝線成品包。從圖1看出：擠出造粒機出口振動篩處的粒子表面相對光滑；經(jīng)過摻混、風送、轉(zhuǎn)貯等工序后，包裝線處的粒子表面出現(xiàn)毛刺，且隨輸送環(huán)節(jié)的增多而更加明顯，說明毛刺并非出現(xiàn)在擠出造粒工序，而是相對柔軟的聚乙烯粒子表面受到摩擦、撞擊等外力作用后產(chǎn)生，并在風送過程中使毛刺脫落形成細粉。

3 減少細粉的對策

3.1 優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備的除塵效果

聚乙烯裝置風送系統(tǒng)設(shè)置有脫除細粉的設(shè)備，包括振動篩、摻混料倉底部吹掃、包裝料倉前除粉塵的淘析器等。其中，淘析器是脫除細粉的關(guān)鍵設(shè)備。

圖1 聚乙烯顆粒表面的掃描電子顯微鏡照片（×40）Fig.1 Scanning electron microscopic photos of the surface of the polyethylene particles

粒狀物料在淘析器的逆向氣流中通過，在較高的氣流速度作用下，輕質(zhì)粉料和纖維狀料被風帶走[1]。去除細粉的效果取決于兩部分：一是氣體壓力的設(shè)定，二是物料的自重。只有當兩者匹配時才能達到最佳效果。若淘析器的進、出風管口與氣體管道不同心，或淘析器內(nèi)部的加速段與淘析段的環(huán)縫間隙不均勻，也會影響淘析器性能，導(dǎo)致淘析器出風口夾帶物料。可增加淘析器的進出風口連接，以消除管道應(yīng)力。

淘析器的風機有時也出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，導(dǎo)致淘析風量無法調(diào)節(jié)?？筛鼡Q成易于調(diào)節(jié)流量的手動插板閥，在風機出口加裝現(xiàn)場壓力表，便于調(diào)試風機風壓。

3.2 增加淘析器連接段以補充空氣

貯存在摻混料倉內(nèi)的粒料通過旋轉(zhuǎn)給料機被輸送到淘析器。淘析器底部有風機提供空氣吹掃風，使細小粉塵從頂部吹出并收集，以此提高粒料聚乙烯的質(zhì)量。粉塵被收集在旋風分離器中，通過旋轉(zhuǎn)加料機被排出。

在實際操作中，僅有一臺風機為淘析器供應(yīng)空氣吹掃風，風力不足且風量不可調(diào)節(jié)。經(jīng)改造，將淘析器底部另外兩臺二次風機連接跨線作為補充，為淘析器提供空氣吹掃風，不但增加了淘析器的吹掃力，且風量調(diào)節(jié)操作方便，更有利于分離粉塵與顆粒。

3.3 定期清除料倉中積聚的細粉

在摻混和貯放過程中，受風力作用及聚乙烯摩擦產(chǎn)生的靜電作用，部分聚乙烯細粉被懸浮，不能隨粒料出罐而沉積在摻混料倉和包裝料倉的罐壁。這部分細粉會逐漸累積，隨罐內(nèi)物料量的增加、受力情況變化，部分細粉坍塌混入罐內(nèi)?？裳娱L混料倉風送粒料的時間（約15 min），以吹出殘余細粉，打開每一只包裝料倉底部插板，以排放沉積細粉。

3.4 減少風送系統(tǒng)粒子阻力

與同類型裝置相比，鎮(zhèn)海煉化公司聚乙烯裝置的風送管線管徑偏小，單位時間內(nèi)須增加風力和提高風速才能完成粒子風送量。特別是在高負荷、長周期的生產(chǎn)環(huán)境下，由于風力大、風速快，導(dǎo)致粒料與管壁間產(chǎn)生更大的摩擦力和沖擊力，使粒料溫度偏高，毛刺現(xiàn)象更嚴重。而改造擴大風送管道直徑的工程大、費用高，簡便易行的措施是將輸送管道距離縮短近50 m，以利于降低物料的磨損和輸送能耗。另外，輸送管道進料倉的彎頭曲率半徑較小，較大的離心力使物料與彎頭外側(cè)磨損嚴重，導(dǎo)致彎頭溫度較高。將輸送管道末端的3個彎頭改造成特殊的Y形彎頭，以減少物料與管道的磨損。

3.5 實施成品罐不摻混試驗

推出《聚乙烯產(chǎn)品不摻混試驗方案》，對成品罐內(nèi)聚乙烯不摻混設(shè)定條件，包括裝置穩(wěn)定運行，反應(yīng)器負荷波動小，聚乙烯的熔體流動速率、密度處于先進過程控制狀態(tài)下，擠出造粒及添加劑系統(tǒng)運行平穩(wěn)等。統(tǒng)計一個月不摻混試驗期間，淘析器回收粉塵量平均減少200包（約4 t），每天省電5 600 kW。

3.6 加強包裝口質(zhì)量跟蹤

不僅開包檢查包裝線初包的粒子夾帶細粉情況，還在包裝過程中至少每小時一次拆包查看，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異常及時通報，必要時取樣分析，以控制質(zhì)量異常（細粉多）包的出廠。

4 結(jié)論

a）聚乙烯產(chǎn)品中的細粉主要產(chǎn)生于風送過程，原因是粒子與管壁摩擦、撞擊引起表面產(chǎn)生毛刺，其脫落形成細粉。

b）優(yōu)化淘析器技術(shù)參數(shù)、補充風機管線連接，使粒子與細粉分離。

c）實行成品罐不摻混方案、縮短風送管線、改變管線彎頭形狀，以減少風送過程粒子的摩擦和撞擊；清除粒子貯放罐中積聚的細粉，加強出廠聚乙烯包裝質(zhì)量的監(jiān)督、檢查，減少了風送過程毛刺的產(chǎn)生，保證了出廠聚乙烯產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 何加強，谷新春，朱國慶. 淘析器內(nèi)樹脂顆粒運動軌跡的數(shù)值模擬及應(yīng)用[J].合成樹脂及塑料，2008,25（4）：50-54.