聚氯乙烯樹脂中雜質(zhì)產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施

王順強(qiáng)

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木816000）

聚氯乙烯樹脂是世界第二大通用樹脂，可通過(guò)模壓、層合、注塑、擠塑、壓延、吹塑中空等方式進(jìn)行加工，主要用于生產(chǎn)人造革、薄膜、電線護(hù)套等塑料軟制品，也可用于生產(chǎn)板材、門窗、管道和閥門等塑料硬制品。

PVC樹脂以氯乙烯單體作為生產(chǎn)原料，經(jīng)過(guò)聚合、汽提以及干燥制得。青海鹽湖鎂業(yè)有限公司主要生產(chǎn)SG5型PVC樹脂，包括乙炔法PVC裝置與乙烯法PVC裝置，其中乙炔法PVC產(chǎn)能46.5萬(wàn)t/a，共兩條線，每條線3臺(tái)聚合釜，單釜產(chǎn)能為7.6萬(wàn)t/a。SG5型樹脂產(chǎn)品按國(guó)標(biāo)GB/T 5761-2018規(guī)定的十大指標(biāo)判定優(yōu)等品、一等品、合格品及不合格品。

乙炔法PVC裝置自2016年9月投料試車，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)含量超標(biāo)，導(dǎo)致產(chǎn)生不合格品，降低了PVC樹脂品質(zhì)，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品合格率。2019年全年優(yōu)等品率僅為90.08%，而不合格品率達(dá)到了1.1%，其中由于雜質(zhì)超標(biāo)的不合格品達(dá)到了不合格品的80%，因此必須對(duì)雜質(zhì)產(chǎn)生的原因進(jìn)行具體分析，并制定相應(yīng)的措施，提高PVC樹脂優(yōu)等品率。

1 雜質(zhì)產(chǎn)生的原因

PVC樹脂中雜質(zhì)主要為“黑黃點(diǎn)”，產(chǎn)生原因主要為外來(lái)雜質(zhì)和系統(tǒng)中PVC樹脂的降解。

1.1 外來(lái)雜質(zhì)

外來(lái)雜質(zhì)主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）氣力輸送系統(tǒng)。羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)可能存在雜質(zhì)，過(guò)濾器精度會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，雜質(zhì)長(zhǎng)期堆積在濾網(wǎng)上，濾網(wǎng)破損或?yàn)V網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行情況下，濾網(wǎng)表面銹蝕，也會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)超標(biāo)的情況。

（2）干燥。現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生粉塵較大，系統(tǒng)密閉性差，現(xiàn)場(chǎng)粉塵可能會(huì)進(jìn)入樹脂輸送系統(tǒng)，離心機(jī)下料口軟連接破損、振動(dòng)篩的吹掃過(guò)程中，可能會(huì)帶入部分雜質(zhì)。

（3）包裝。包裝機(jī)在正常包料過(guò)程中，由于除塵系統(tǒng)均為負(fù)壓操作，廠房?jī)?nèi)粉塵等雜質(zhì)被帶入系統(tǒng)，導(dǎo)致PVC樹脂中雜質(zhì)超標(biāo)。包裝過(guò)程中取樣器為自動(dòng)螺旋取樣器，內(nèi)部軸承密封墊存在磨損情況，磨損殘?jiān)S取樣器進(jìn)入取樣桶內(nèi)。取樣瓶與取樣器連接處存在密封不嚴(yán)的情況，將外來(lái)雜質(zhì)帶入系統(tǒng)內(nèi)部，造成雜質(zhì)超標(biāo)。

1.2 系統(tǒng)雜質(zhì)

1.2.1 聚合系統(tǒng)產(chǎn)生雜質(zhì)

青海鹽湖鎂業(yè)有限公司使用143 m3聚合釜生產(chǎn)SG5型PVC樹脂，聚合釜配置有釜頂冷凝器，在長(zhǎng)期生產(chǎn)使用過(guò)程中，由于聚合釜需通過(guò)釜頂冷凝器換熱，反應(yīng)過(guò)程中需向后系統(tǒng)進(jìn)行脫氣，以保證聚合釜反應(yīng)溫度及壓力。由于此類型釜填充系數(shù)大，在脫氣過(guò)程中，氣相會(huì)夾帶部分漿料竄至釜頂冷凝器，附著在列管內(nèi)壁，在多批次投料反應(yīng)后，列管內(nèi)壁會(huì)附著部分PVC樹脂，每一釜入料時(shí)會(huì)通過(guò)高壓蒸汽對(duì)列管進(jìn)行涂壁操作，PVC樹脂由于高溫（溫度至少達(dá)150℃）而變色，累積到一定程度后脫落進(jìn)入系統(tǒng)，產(chǎn)生“黃點(diǎn)”。

1.2.2 汽提系統(tǒng)產(chǎn)生雜質(zhì)

聚合釜出料后進(jìn)入出料槽，再進(jìn)入汽提塔進(jìn)料槽內(nèi)儲(chǔ)存，供汽提塔穩(wěn)定運(yùn)行，該汽提塔為直徑1.9 m、高30 m的板式塔。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，由于塔盤及筒體拋光程度，塔內(nèi)壁附著一層PVC樹脂，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期高溫而導(dǎo)致樹脂變色，累積到一定程度后掉入系統(tǒng)，產(chǎn)生“黃點(diǎn)”。另外，在檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，塔板上存在部分自聚顆粒，由于其直徑大于塔板孔徑，長(zhǎng)期在汽提塔內(nèi)停留，導(dǎo)致樹脂變色，產(chǎn)生“黃（紅）點(diǎn)”雜質(zhì)。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于后系統(tǒng)故障等原因，汽提塔頻繁升降負(fù)荷，在升降負(fù)荷過(guò)程中，汽提塔溫度超過(guò)工藝控制指標(biāo)，PVC漿料在脫除VCM過(guò)程中，如果負(fù)荷降低卻未及時(shí)調(diào)節(jié)蒸汽流量，使溫度過(guò)高超過(guò)120℃，最終產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)黃點(diǎn)而造成成品PVC樹脂雜質(zhì)超標(biāo)。

汽提塔長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，螺旋板換熱器由于板間隙原因，流量過(guò)低，PVC漿料長(zhǎng)時(shí)間在換熱板間停留積存、高溫?fù)Q熱，導(dǎo)致漿料變色，負(fù)荷提升后或系統(tǒng)進(jìn)行沖洗時(shí)將此部分漿料帶入后系統(tǒng)，造成樹脂雜質(zhì)粒子數(shù)超標(biāo)導(dǎo)致PVC樹脂產(chǎn)生“黃（紅）點(diǎn)”。

1.2.3 干燥系統(tǒng)產(chǎn)生雜質(zhì)

PVC樹脂在生產(chǎn)過(guò)程中干燥的同時(shí)，流化床頂部設(shè)計(jì)有袋式過(guò)濾器，對(duì)樹脂進(jìn)行除雜，含塵PVC樹脂從風(fēng)口進(jìn)入灰斗后，一部分較粗塵粒和凝聚的塵團(tuán)，由于重力作用直接落下，起到預(yù)收塵的作用。進(jìn)入灰斗的氣流折轉(zhuǎn)向上涌入箱體，當(dāng)通過(guò)內(nèi)部裝有金屬骨架的濾袋時(shí)，粉塵被阻留在濾袋的外表面。凈化后的樹脂進(jìn)入濾袋上部的清潔室落入流化床送入后系統(tǒng)。根據(jù)PVC樹脂成品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)超標(biāo)，隨之系統(tǒng)雜質(zhì)逐漸減少，恢復(fù)正常，因此雜質(zhì)會(huì)不定期超標(biāo)。濾袋除塵器溫度在50～55℃，袋濾器上設(shè)置有脈沖電磁閥，將濾袋上的PVC樹脂積料清除下來(lái)，脈沖電磁閥控制壓縮空氣進(jìn)行反吹，壓縮空氣常溫進(jìn)入袋濾器，壓縮空氣中水分粘在袋濾器，同時(shí)將物料也粘在袋濾器外壁，長(zhǎng)時(shí)間堆積后落入物料中進(jìn)入后系統(tǒng)，導(dǎo)致成品PVC樹脂雜質(zhì)超標(biāo)。

其次，PVC樹脂在經(jīng)過(guò)流化床干燥后，送至振動(dòng)篩，除去大顆粒物質(zhì)后，送至包裝料倉(cāng)。在振動(dòng)篩及管道輸送過(guò)程中，由于摩擦產(chǎn)生靜電，為了消除靜電，主要將低壓蒸汽通過(guò)針型閥送至振動(dòng)篩進(jìn)料口管道內(nèi)，通過(guò)蒸汽對(duì)PVC樹脂進(jìn)行加濕。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)分段取樣觀察，前系統(tǒng)包括流化床出口雜質(zhì)在優(yōu)等品范圍內(nèi)，但在氣力輸送管線取樣時(shí)，雜質(zhì)會(huì)超標(biāo)，且此部分超標(biāo)雜質(zhì)為黃點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)篩進(jìn)料管線由于現(xiàn)場(chǎng)管道布置問(wèn)題，存在角度管線，當(dāng)蒸汽通入量過(guò)大時(shí)，在此處會(huì)產(chǎn)生濕料堆積，此部分積料由于蒸汽長(zhǎng)時(shí)間烘烤而變色，產(chǎn)生“黃點(diǎn)”雜質(zhì)，或在系統(tǒng)長(zhǎng)期停車情況下，由于蒸汽閥門內(nèi)漏，停車時(shí)管道內(nèi)壁附著部分積料，在開車過(guò)程中形成“黃點(diǎn)”雜質(zhì)。

干燥系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有振動(dòng)篩，振動(dòng)篩設(shè)計(jì)有上下兩層篩網(wǎng)，篩網(wǎng)通過(guò)掛鉤固定在篩框上。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于長(zhǎng)期使用，篩網(wǎng)破損，在汽提塔運(yùn)行時(shí)，自聚形成的小顆粒直徑小于塔盤上孔徑，此小顆粒會(huì)隨著流動(dòng)的PVC漿料通過(guò)汽提塔，進(jìn)入干燥系統(tǒng)。當(dāng)干燥系統(tǒng)過(guò)濾器濾孔大于小顆粒直徑，此部分小顆粒料進(jìn)入包裝系統(tǒng)。另外，在振動(dòng)篩篩網(wǎng)糊網(wǎng)時(shí)，需要人工進(jìn)行吹掃，吹掃時(shí)會(huì)將振動(dòng)篩上蓋的篩孔全部打開，用壓縮空氣對(duì)篩網(wǎng)吹掃，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)破損的情況，會(huì)將外部雜質(zhì)吹入系統(tǒng)，造成系統(tǒng)雜質(zhì)超標(biāo)。

2 改進(jìn)措施

在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)雜質(zhì)不合格情況，生產(chǎn)人員通過(guò)對(duì)雜質(zhì)復(fù)查，分段取樣確定其來(lái)源，因部分雜質(zhì)肉眼可判斷其顏色，部分雜質(zhì)肉眼無(wú)法判斷，在無(wú)法確定其來(lái)源的情況下，可通過(guò)顯微鏡進(jìn)行觀察，確定其來(lái)源，根據(jù)雜質(zhì)產(chǎn)生原因制定應(yīng)對(duì)措施，一般有以下幾種情況。

2.1 外來(lái)雜質(zhì)

定期對(duì)系統(tǒng)密封性進(jìn)行檢查，包括振動(dòng)篩下料口、離心機(jī)下料口等軟連接處加強(qiáng)管控，定期更換軟連接，對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口過(guò)濾器定期進(jìn)行清理，在不影響正常使用的情況下增大過(guò)濾網(wǎng)精度，對(duì)包裝機(jī)密封口加強(qiáng)管控，對(duì)包裝機(jī)取樣器內(nèi)部軸承密封墊定期進(jìn)行檢查清理更換，對(duì)取樣器進(jìn)行密封，并按時(shí)清理，防止外部雜質(zhì)帶入系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)雜質(zhì)

2.2.1 聚合系統(tǒng)產(chǎn)生雜質(zhì)

在開車過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)第一釜甚至第二釜出料時(shí)漿料中夾帶“黃點(diǎn)”雜質(zhì)，對(duì)釜內(nèi)進(jìn)行沖洗確認(rèn)。釜頂冷凝器在停止運(yùn)行時(shí)，由于投料時(shí)溫度上升，導(dǎo)致釜頂冷凝器列管內(nèi)壁粘結(jié)物料脫落，造成成品樹脂雜質(zhì)超標(biāo)。為此，在生產(chǎn)過(guò)程中，首先定期對(duì)聚合釜釜頂冷凝器列管進(jìn)行物理清洗（開蓋對(duì)釜頂冷凝器進(jìn)行高壓清洗）；其次，每次新釜投入使用時(shí)，對(duì)釜頂冷凝器進(jìn)行高壓蒸汽吹掃，并用沖洗水進(jìn)行沖洗，對(duì)沖洗水進(jìn)行取樣觀察，連續(xù)3次取樣保證沖洗水無(wú)雜質(zhì)后再投入使用，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，此操作可大大降低由于釜頂冷凝器雜質(zhì)脫落而造成的雜質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象。

2.2.2 汽提系統(tǒng)產(chǎn)生雜質(zhì)

汽提塔產(chǎn)生雜質(zhì)的主要來(lái)源為汽提塔塔壁及塔盤、螺旋板換熱器夾帶的由于超溫而導(dǎo)致變色的PVC顆粒。在開車前，應(yīng)對(duì)汽提塔進(jìn)行煮塔操作，通過(guò)對(duì)汽提塔不斷升溫，將塔內(nèi)注滿水，并將其煮沸，不斷進(jìn)行補(bǔ)水排水操作，盡可能地將塔內(nèi)壁及塔盤上附著的顆粒料排出，同時(shí)對(duì)排水進(jìn)行取樣觀察，待汽提塔內(nèi)部水樣干凈再投入使用。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，加強(qiáng)工藝控制，盡量減少開停車頻次，同時(shí)控制好汽提塔溫度及壓力，在負(fù)荷調(diào)整的情況下，及時(shí)調(diào)整蒸汽使用量，防止汽提塔超溫操作，從而降低由于塔超溫而造成的“黃點(diǎn)”雜質(zhì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

螺旋板換熱器在開車過(guò)程中觀察發(fā)現(xiàn)，低流量運(yùn)行時(shí)，由于螺旋板內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致PVC樹脂在換熱時(shí)超溫而變色，因此在運(yùn)行過(guò)程中，控制汽提塔最低運(yùn)行流量，另外，可對(duì)螺旋板進(jìn)行定期高壓清洗，在條件不具備的情況下，可在線對(duì)螺旋板進(jìn)行反沖洗，取樣觀察其水樣，待水樣干凈后再投入使用。

2.2.3 干燥系統(tǒng)雜質(zhì)

濾袋除塵器溫度在50～55℃，袋濾器上設(shè)置有脈沖電磁閥，將濾袋上的灰塵清除下來(lái)，脈沖電磁閥控制壓縮空氣進(jìn)行反吹，壓縮空氣常溫進(jìn)入除塵器，壓縮空氣中水分粘在袋濾器，同時(shí)將物料也粘在袋濾器外壁，長(zhǎng)時(shí)間堆積后落入物料中進(jìn)入后系統(tǒng)，導(dǎo)致成品PVC樹脂中雜質(zhì)超標(biāo)。因此，提高壓縮空氣進(jìn)入除塵器溫度，防止壓縮空氣中水分凝結(jié)出來(lái)，將過(guò)濾器反吹風(fēng)管線增設(shè)伴熱并增設(shè)保溫，解決了除塵器濾芯粘料問(wèn)題。

振動(dòng)篩進(jìn)料管線布置存在角度管線，當(dāng)蒸汽通入量過(guò)大時(shí)，在此處會(huì)產(chǎn)生濕料堆積，長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，此部分積料由于蒸汽長(zhǎng)時(shí)間烘烤而變色，產(chǎn)生“黃點(diǎn)”雜質(zhì)，或在系統(tǒng)長(zhǎng)期停車情況下，由于蒸汽閥門內(nèi)漏，管道內(nèi)壁附著部分積料，在開車過(guò)程中形成“黃點(diǎn)”雜質(zhì)。在此處通入蒸汽的目的是為降低PVC樹脂靜電，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，將振動(dòng)篩篩網(wǎng)更換為相同目數(shù)的不銹鋼篩網(wǎng)，在篩網(wǎng)上增設(shè)靜電跨接線，避免PVC樹脂靜電，同時(shí)可降低蒸汽通入量，減少管道內(nèi)壁附著積料，并在巡檢時(shí)，敲擊管線，防止管道內(nèi)積料。長(zhǎng)期停車后，將針型閥關(guān)閉后，將管道內(nèi)物料排凈，在開車前確認(rèn)管道內(nèi)是否存在積料。另外，長(zhǎng)期停車后可對(duì)流化床進(jìn)行洗床操作，流化床設(shè)計(jì)有清洗噴頭，用脫鹽水將流化床內(nèi)部進(jìn)行清洗，清洗完成后取樣觀察水中是否夾帶漿料，防止管道內(nèi)積料而導(dǎo)致變色，產(chǎn)生雜質(zhì)。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于篩網(wǎng)破損，最終造成PVC樹脂雜質(zhì)超標(biāo)。為防止靜電，PVC樹脂需通入蒸汽消除靜電，長(zhǎng)時(shí)間通入蒸汽，振動(dòng)篩篩網(wǎng)運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)造成篩網(wǎng)堵塞，需要每班進(jìn)行吹掃，為保證能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)破損情況，在吹掃時(shí)檢查振動(dòng)篩篩網(wǎng)是否完好，也可定期進(jìn)行篩網(wǎng)更換，防止篩網(wǎng)破損而造成雜質(zhì)超標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際PVC生產(chǎn)過(guò)程中，由于雜質(zhì)的不穩(wěn)定性對(duì)下游工序的加工造成一定影響，下游客戶反應(yīng)較多，目前，通過(guò)以下手段能將全年P(guān)VC樹脂優(yōu)等品率控制在較高的范圍內(nèi)。

（1）加強(qiáng)管控，落實(shí)質(zhì)量責(zé)任，對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，培訓(xùn)班組人員，增加取樣頻次；

（2）制定質(zhì)量應(yīng)急措施，在出現(xiàn)雜質(zhì)超標(biāo)情況時(shí)，分段取樣判斷雜質(zhì)來(lái)源并進(jìn)行隔離出料，防止污染優(yōu)質(zhì)PVC樹脂，降低雜質(zhì)超標(biāo)的PVC樹脂產(chǎn)量；

（3）定期對(duì)各設(shè)備、管道進(jìn)行清理；

（4）定期對(duì)過(guò)濾器濾芯及濾袋進(jìn)行更換清理；

（5）定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)容易產(chǎn)生雜質(zhì)的設(shè)備部位增加保養(yǎng)頻次；

（6）通過(guò)借助顯微鏡，雜質(zhì)粒子數(shù)測(cè)定儀等高科技手段，進(jìn)行精確測(cè)量及判斷。

對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行全方面分析，制定應(yīng)急處理措施，盡可能減少因雜質(zhì)超標(biāo)而產(chǎn)生降級(jí)的PVC樹脂，提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)工藝控制及改造，公司優(yōu)等品率逐年提高，因雜質(zhì)超標(biāo)而造成的降等產(chǎn)品逐年降低，2020年全年不合格品率僅為0.15%，較往年取得了較大改善。