采用精益生產(chǎn)降低氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量

王宏元

（四平昊華化工有限公司，吉林 四平 136000）

精益生產(chǎn)，本質(zhì)是消除浪費(fèi)，達(dá)到更優(yōu)的管理效果。四平昊華化工有限公司（簡稱四平昊華）認(rèn)真貫徹中國化工集團(tuán)世界級制造核心管理指標(biāo)體系（WCM）工作要求，圍繞降低企業(yè)經(jīng)營成本和改善企業(yè)經(jīng)營效果，加快企業(yè)管理水平提升及精益六西格瑪管理理念宣傳教育等各項(xiàng)工作。2012年7月，該公司實(shí)施企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，動態(tài)管理生產(chǎn)經(jīng)營目標(biāo)，并從消除流程浪費(fèi)，節(jié)能減排，內(nèi)部挖潛增效等多方面進(jìn)行精益生產(chǎn)項(xiàng)目的篩選，確定“降低氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量”為該年度綠帶項(xiàng)目。

本項(xiàng)目采用了DMAIC 流程分解分析技術(shù)，從項(xiàng)目的定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進(jìn)（Improve）、控制（Control）等5個階段進(jìn)行。

1 定義（Define，確定項(xiàng)目范圍）

分析顧客聲音（VOC），根據(jù)2012年1～7月精餾尾排乙炔氣含量（見表1），測得乙炔含量為2.6%，與同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)比較尾排損失量大，造成PVC 生產(chǎn)電石單耗高。依據(jù)降低電石消耗，節(jié)能減排，內(nèi)部挖潛增效等方面要求，把降低氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量作為持續(xù)改進(jìn)目標(biāo)。首先，由SIPOC 圖確定項(xiàng)目的范圍為全凝器、低沸塔、尾排。定義了流程輸出Y（尾排乙炔氣含量）和確定本次改進(jìn)的目標(biāo)為≤1.6%，預(yù)計財務(wù)收益為132.4萬元/a。

表1 PVC二廠氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量

2 測量（Measure）：測量系統(tǒng)分析與快贏項(xiàng)目

2.1 測量系統(tǒng)分析

樣本數(shù)量：5；測量工具：色譜分析儀；測量方法：現(xiàn)場取樣。

2.2 FMEA 分 析（Failure Mode and Effects Analysis，失效模式與影響分析）

逐一分析現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝流程，找出潛在的失效模式，分析其可能的后果，評估其風(fēng)險，從而預(yù)先采取措施，減少失效模式的嚴(yán)重流程，降低其可能發(fā)生的概率，以有效提高質(zhì)量與可造性的系統(tǒng)化活動。

在進(jìn)行FMEA 分析后，比照風(fēng)險優(yōu)先的方法，對潛在因素（孔板流量計有積酸、氯化氫純度低、氯化氫總管管線積酸、熱水壓力低、觸媒失效、低沸塔蒸出量過大）進(jìn)行改進(jìn)。其中，孔板流量計有積酸、氯化氫純度低、熱水壓力低、觸媒失效，通過速贏方式在測量階段進(jìn)行改善；氯化氫總管管線積酸、低沸塔蒸出量過大的問題在改進(jìn)階段應(yīng)用六西格瑪工具詳細(xì)分析。

2.3 速贏詳述

（1）改善前，要求氯化氫純度達(dá)到88%～90%就可以送出，其缺點(diǎn)是純度低影響配比；改善后要求氯化氫純度達(dá)到94%送出，否則用于制酸。氯化氫純度達(dá)標(biāo)后，氯化氫與乙炔混合氣配比穩(wěn)定，提高了轉(zhuǎn)化率。

（2）增加孔板流量計拆卸檢查頻次（由每年1次增加到每季度1次）后，孔板流量計沒有積酸，計量精準(zhǔn)。速贏改善后，尾排乙炔含量已由基線的2.6%降到了1.7%，取得一定的效果。

（3）依據(jù)轉(zhuǎn)化含乙炔量（＞2%），調(diào)整翻倒觸媒頻次，改善后，乙炔轉(zhuǎn)化大于98.8%。

（4）提高熱水壓力，由0.15 MPa 提高到0.25 MPa，優(yōu)點(diǎn)是減少轉(zhuǎn)化器汽蝕發(fā)生。

尾排乙炔氣含量速贏前后的單值控制情況見圖1。

圖1 尾排乙炔氣含量速贏前后對比的單值控制圖

在速贏改善結(jié)束后，尾排乙炔含量已由基線的2.6%降到了1.7%，尾排乙炔含量明顯改善。

3 分析（Analyze）

分析內(nèi)容包括定量分析關(guān)鍵因素，收集數(shù)據(jù)，驗(yàn)證影響因素X 對目標(biāo)值Y 的影響。

3.1 流程關(guān)鍵因素分析

（1）氯化氫總管管線積酸。由于排酸管不能及時將管線中冷凝酸排除，影響氯化氫與乙炔氣配比，配比值調(diào)節(jié)不及時，影響尾排乙炔含量。

（2）低沸塔蒸出量過大，導(dǎo)致尾排進(jìn)料量增大，增加膜吸附的負(fù)擔(dān)。

3.2 總結(jié)

在做配對T 檢驗(yàn)之前，對數(shù)據(jù)的正態(tài)性、穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)論均做配比T 的要求。在mintab軟件中，對關(guān)鍵因素定量分析，進(jìn)行配對T 檢驗(yàn)，P值＜0.05，說明氯化氫總管管線積酸與低沸塔蒸出量的控制比值與此同時尾排乙炔含量之間存在相關(guān)性。充分驗(yàn)證了這兩個關(guān)鍵因素對目標(biāo)值（尾排乙炔含量）的影響顯著。關(guān)鍵因素與尾排乙炔含量之間的相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果如下。

尾排乙炔含量A-尾排乙炔含量B 的配對T

平均差的95%置信區(qū)間：（-0.008 280，-0.007 687）

平均差=0（與≠0）的T 檢驗(yàn)：T 值=-59.25

4 改進(jìn)（Improve）及效果

關(guān)鍵因素改進(jìn)計劃方案見表2。

表2 關(guān)鍵因素改善計劃方案

（1）原氯化氫總管管線積酸，檢修期間，對長期積酸管線實(shí)施改進(jìn)。將其改為直管，減少積酸，確保氯化氫送出流量穩(wěn)定，使氯化氫與乙炔配比穩(wěn)定，見圖2。

（2）新增低沸塔回氣柜管線。生產(chǎn)中乙炔氣流量為4 000 Nm3/h 左右，低沸塔蒸出量過大時，尾氣冷凝器排出的低沸物膜量增加，超出膜的承受范圍后，直接排空，造成浪費(fèi)。在檢修期間，在低沸塔塔頂增加回氣柜管線，低沸塔蒸出量大時，部分回收進(jìn)氣柜，起到緩解作用。

圖2 氯化氫總管管線積酸流程改進(jìn)示意圖

（3）根據(jù)測量階段的FMEA 分析，找到可行的改善策略，列出相應(yīng)的措施，對工藝流程和操作堆積進(jìn)行改進(jìn)完善，明確相關(guān)負(fù)責(zé)人。將改善前后的數(shù)據(jù)對比，在速贏改善結(jié)束后，尾排乙炔含量已由基線的2.60%降到了1.4%，取得明顯的效果。尾排乙炔含量工藝改進(jìn)后單值控制圖見圖3。

表3 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化文件

5 制定控制計劃

制定標(biāo)準(zhǔn)化文件，見表3。

6 實(shí)施項(xiàng)目財務(wù)收益核算

圖3 尾排乙炔含量工藝改進(jìn)后單值控制圖

尾排乙炔含量由2.60%降至1.47%，按乙炔流量3 000 Nm3/h、電石發(fā)氣量285 L/kg、年運(yùn)行8 000 h、電石價格3 151元/t（2013年1月含稅價格）計算：

年可節(jié)約：（2.60%-1.47%）×3 000/285×8 000×3 151×40%=119.9（萬元/a）。新增管線支出（低塔回氣柜管線、積酸管線改造）共計4.5萬元。收益為119.9-4.5=115.4（萬元/a）。同時節(jié)能減排、降低污染。