偏氯乙烯樹脂聚合生產(chǎn)減少雜質(zhì)技術(shù)改進(jìn)

童昕，呂穎琦

（浙江衢州巨塑化工有限公司，浙江衢州 324004）

聚偏氯乙烯（PVDC）是一種無毒無味、安全可靠的高阻隔性材料，除具有塑料的一般性能外，還具有耐油性、耐腐蝕性、保味性以及優(yōu)異的隔氧、防潮和防霉性能，可直接與食品進(jìn)行接觸，同時(shí)還具有優(yōu)良的印刷性能[1-2]。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及食品、化工、化妝品、藥品以及五金機(jī)械制品等方面，在許多國(guó)家被譽(yù)為“綠色”包裝材料[3]。

偏氯乙烯（VDC）含量是衡量PVDC 阻隔性的主要因素。根據(jù)VDC 的含量，VDC 與氯乙烯（VC）共聚產(chǎn)品又可分為PVDC保鮮膜、PVDC腸衣膜、PVDC里印膜（復(fù)合膜）等。PVDC腸衣膜具有良好的隔氧防水性，耐高溫殺菌，主要用于熟食品的包裝，目前市場(chǎng)上以火腿腸包裝為主。

國(guó)內(nèi)僅有衢州巨塑化工有限公司和南通匯羽豐公司2家生產(chǎn)商。其中巨塑化工有限公司已發(fā)展為國(guó)內(nèi)最大的PVDC樹脂生產(chǎn)商，產(chǎn)量39 kt/a。近年來，該公司在原工藝路線的基礎(chǔ)上，不斷實(shí)施裝置工藝技術(shù)升級(jí)改造，穩(wěn)步提高樹脂產(chǎn)品質(zhì)量和知名度。但與國(guó)際知名PVDC樹脂仍存在一定的差距，尤其是樹脂雜質(zhì)一直影響樹脂品質(zhì)再上一層臺(tái)階；且下游客戶對(duì)樹脂產(chǎn)品的要求越來越高，雜質(zhì)數(shù)決定樹脂的成膜率。因此減少樹脂雜質(zhì)產(chǎn)生成為決定PVDC樹脂品質(zhì)的關(guān)鍵。

1 流程與問題

1.1 工藝流程

PVDC樹脂生產(chǎn)工藝流程見圖1。

圖1 PVDC樹脂生產(chǎn)工藝流程Fig.1 PVDC resin production process

先將一定量去離子水加入聚合釜中，并啟動(dòng)攪拌，同時(shí)向釜內(nèi)加入緩沖劑。然后封釜用N2試壓。合格后，即對(duì)聚合釜進(jìn)行抽真空，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)釜內(nèi)壓力變化符合要求后進(jìn)行投料操作，原料依次按順序投，投料結(jié)束后升溫至規(guī)定量開始進(jìn)行聚合反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后，未反應(yīng)的單體經(jīng)過泡沫捕集器后走尾氣回收系統(tǒng)進(jìn)行單體的回收。釜內(nèi)樹脂進(jìn)入脫析槽后用熱真空方式進(jìn)行脫析，單體殘留合格的樹脂懸浮液送離心工序進(jìn)行分離，離心機(jī)下料的濕物料由螺旋輸送機(jī)送入流化床，用熱風(fēng)進(jìn)行干燥，干燥后的樹脂通過篩分后采用脈沖輸送的方式送至成品包裝。

1.2 存在問題

1）聚合入料系統(tǒng)。部分助劑系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)密閉入料，極易將外來雜質(zhì)帶入裝置內(nèi)。

2）脫析系統(tǒng)。手動(dòng)操作樹脂脫析易產(chǎn)生黑黃點(diǎn)。樹脂經(jīng)常出現(xiàn)黑黃點(diǎn)問題，究其原因是多臺(tái)脫析槽同時(shí)升溫時(shí)導(dǎo)致己二蒸汽壓力波動(dòng)大，引起蒸汽溫度波動(dòng)，最高達(dá)280 ℃，加上脫析槽蒸汽切斷閥和手閥存在內(nèi)漏現(xiàn)象，容易使得脫析槽內(nèi)的樹脂倒入蒸汽管道內(nèi)，把樹脂烤焦；另外，脫析槽盤管結(jié)構(gòu)容易積料，使用時(shí)間長(zhǎng)后導(dǎo)致樹脂產(chǎn)生黑黃點(diǎn)，存在較大的樹脂質(zhì)量隱患。

3）離心干燥成品混料系統(tǒng)。離心存在波動(dòng)、離心機(jī)經(jīng)常跳停的情況，判斷主要是樹脂漿料含量不一致導(dǎo)致。流化床控制亦因離心進(jìn)料流量波動(dòng)而影響，溫度時(shí)常超標(biāo)，最終導(dǎo)致樹脂過熱發(fā)黃。

4）成品混料系統(tǒng)。成品部分工藝落后，如部分助劑為人工稱量并添加，包裝下料口采用磁棒箱來除去金屬雜質(zhì)，亦采用人工拆除清理磁棒箱，極易將外來雜質(zhì)帶入裝置系統(tǒng)的可能。此外隨著產(chǎn)量增加，尤其夏季水溫偏高，混料系統(tǒng)恒溫過程較難控制，導(dǎo)致攪和機(jī)經(jīng)常跳停，影響樹脂產(chǎn)品質(zhì)量。

2 應(yīng)對(duì)措施

1）針對(duì)PVDC 樹脂偏黃問題，將聚合緩沖劑計(jì)量槽、分散劑計(jì)量槽、離心供料槽等系統(tǒng)隔絕空氣做氮保，實(shí)現(xiàn)密閉入料。

2）針對(duì)脫析槽中易產(chǎn)生黑黃點(diǎn)影響樹脂品質(zhì)問題，在蒸汽調(diào)節(jié)閥前新增1個(gè)切斷閥，同時(shí)進(jìn)脫析槽前蒸汽管線上增加DCS 壓力，并將脫析槽壓力與蒸汽管壓力做DCS 聯(lián)鎖，避免蒸汽現(xiàn)場(chǎng)手閥內(nèi)漏和脫析槽內(nèi)樹脂倒竄進(jìn)蒸汽管道內(nèi)。同時(shí)優(yōu)化脫析升溫程序，將蒸汽控溫從PID控制改為二段式控制，增加蒸汽用完后立即高壓水自動(dòng)沖洗，避免樹脂積料因溫度過高烤焦產(chǎn)生質(zhì)量問題。另對(duì)脫析槽蒸汽盤管改造，優(yōu)化蒸汽盤管形式，減少蒸汽盤管樹脂積料問題。

3）離心過程的穩(wěn)定控制和優(yōu)化完善，進(jìn)一步減少離心機(jī)跳停頻次，確保產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定。針對(duì)離心存在波動(dòng)、離心機(jī)經(jīng)常跳停的情況：一是組織對(duì)脫析槽壓料到漿料槽的壓料過程進(jìn)行程序優(yōu)化，自動(dòng)切換2個(gè)漿料槽的進(jìn)料，樹脂漿料含量更加均勻，避免員工操作的不一致導(dǎo)致難離心情況的發(fā)生，同時(shí)降低離心跳停頻次；二是對(duì)漿料槽換槽進(jìn)行優(yōu)化，換槽初期降低進(jìn)料量，減少因?yàn)閾Q槽漿料含量變化影響離心機(jī)運(yùn)行，模擬DCS 員工先進(jìn)操作方式進(jìn)行固化，實(shí)現(xiàn)離心機(jī)進(jìn)料的自動(dòng)修正；三是針對(duì)離心機(jī)電流進(jìn)行連鎖控制，加強(qiáng)過程控制，實(shí)現(xiàn)離心的穩(wěn)定運(yùn)行；四是針對(duì)打散器故障導(dǎo)致離心機(jī)下料異常，故此新增打散器轉(zhuǎn)數(shù)DCS 監(jiān)控，指導(dǎo)員工及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，避免事故發(fā)生。另外，現(xiàn)對(duì)流化床風(fēng)室風(fēng)量、風(fēng)壓進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，在不影響樹脂干燥情況下，提高樹脂產(chǎn)能。風(fēng)量調(diào)整前后，揮發(fā)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在0.08%、雜質(zhì)保持在6個(gè)不變。

4）新增粉料自動(dòng)添加裝置，取代人工添加助劑。一方面提高稱粉精度，避免雜質(zhì)混入系統(tǒng)；另一方面降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少誤操作，提高混料效率。成品混料采用5 ℃水來進(jìn)行溫控，同時(shí)優(yōu)化攪和機(jī)溫控程序，使得混料過程更加穩(wěn)定。同時(shí)新增1套粉料自動(dòng)添加系統(tǒng)，減少人為操作的不穩(wěn)定性和避免外來雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。改造易清潔磁棒除鐵器，降低員工操作強(qiáng)度，同時(shí)減少異物雜質(zhì)和金屬雜質(zhì)帶入對(duì)樹脂質(zhì)量的影響。

5）生產(chǎn)管理精細(xì)化。梳理生產(chǎn)過程存在的問題、質(zhì)量“風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)”和對(duì)應(yīng)的處理方法，確保發(fā)現(xiàn)異常就能盡快解決問題：一是梳理出脫析和離心過程的樹脂存在的問題、質(zhì)量“風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)”，加強(qiáng)員工教育；二是加強(qiáng)巡檢質(zhì)量和提高員工對(duì)樹脂質(zhì)量的敏感度，如生產(chǎn)各環(huán)節(jié)實(shí)施監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)異常，立刻組織進(jìn)行專項(xiàng)跟蹤排查。

3 效益分析

采取上述措施改進(jìn)后，裝置自動(dòng)化水平提升，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，脫析槽盤管及管道拆洗周期由2次/月降低到1次/月，節(jié)省清洗費(fèi)用12萬元/a；樹脂黑黃點(diǎn)發(fā)生頻次明顯減少，樹脂品質(zhì)提高，每年約減少200 t廢樹脂，合格樹脂20 000元/t，廢樹脂6 000 元/t，節(jié)省廢樹脂處理費(fèi)用280 萬元/a，合計(jì)經(jīng)濟(jì)效益292萬元/年。

4 結(jié)束語

通過對(duì)現(xiàn)有工藝改造，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程密閉入料，脫析升溫改造（蒸汽盤管改造）、離心控制優(yōu)化和成品混料過程優(yōu)化，如增上自動(dòng)添加粉料裝置等先進(jìn)裝置，有效減少PVDC樹脂雜質(zhì)產(chǎn)生，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)。降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省清洗費(fèi)用、廢樹脂處理費(fèi)用合計(jì)292萬元。