专用树脂生产工艺的自动化改进

董学立，云 亮

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北唐山063305）

唐山三友氯碱专用树脂厂区于2013 年建成投产，采用微悬浮聚合法生产专用树脂，目前生产的产品的主要牌号为SY-Z140、SY-Z170 和SY-Z100型3 种树脂，广泛应用于壁纸、医用手套、玩具、运动地板等领域。但生产所采用的生产工艺自动化水平较低，在生产中需要人工操作的次数频繁，这无疑增加了人为因素对安全生产的影响，劳动强度大，操作环境恶劣。该公司通过日常生产的摸索和自主研发，逐步实现自动化。

1 改进前工艺状况

1.1 手动涂釜

改进前，聚合釜涂釜操作需要人工手动喷涂，涂釜管线用黑胶皮管连接自制手动喷枪，在聚合釜入料之前手动往釜壁四周进行喷涂，由于使用手动喷枪，在涂釜过程中釜顶、搅拌、釜底等部分死角无法喷涂，釜壁涂层厚度受人为因素影响薄厚不均且存在漏涂等情况。另外，涂釜后的冲洗采用临时软管进行人工操作，同样存在冲洗不彻底的问题。

涂釜改造前，由于整体涂釜效果差给生产带来诸多不利影响。首先，釜壁大量结垢直接影响聚合釜的换热能力，聚合反应热移出速率下降，且聚合过程中生成的渣子较多，造成原辅材料消耗上升；其次，聚合釜清理困难，频繁造成人工下釜清理料块，时间长、劳动强度大、影响产量；再次，黑胶皮管链接密封性不严，容易发生涂釜液外漏，接口处崩开造成职工身上喷溅大量涂釜液现象时有发生，操作环境恶劣。

1.2 消泡剂、降粘剂手动加入

聚合釜反应完成后需要向釜内加入消泡剂和降粘剂，由于粘剂罐在聚合釜上方，距离地面高约3 m， 每次操作人员都需要使用移动梯架将消泡剂、降粘剂手提至车上向罐内加入，由于降粘剂罐周围管线较多存在一定程度阻挡， 易造成药剂洒落污染操作环境， 甚至因加入口阀门忘关造成操作事故。

1.3 分散管线清理频繁

采用微悬浮法生产工艺，引发剂、单体、脱离子水、乳化剂等原料在分散罐内分散均化，完成后打入聚合釜，入料完成后分散管线内残留分散液容易发生自聚，自聚产生的低聚物堵塞管道造成入料困难，尤其夏季气温高，极易造成分散管线自聚，车间需要频繁对分散管线进行人工清理，费时费力，影响生产系统的稳定运行。

2 改进措施

2.1 增加自动涂釜装置

通过技改，在聚合釜釜顶增加2 台电动喷淋阀，配套增设1 台涂釜液泵、1 台冲洗水泵和1 台涂釜液储罐。涂釜液贮存在涂釜液罐中，从贮罐送来规定量的涂釜液，经蒸汽气化注入到聚合釜的冲洗水管道中，蒸汽和涂釜液混合物经聚合釜顶的电动喷淋阀喷入到聚合釜中，在聚合釜内的釜壁和内部部件的表面上固化，自动涂釜工艺流程示意图见图1。

图1 自动涂釜工艺流程示意图

2.2 增加消泡剂/降粘剂自动加入装置

通过改造，在聚合釜周边单独增加1 台消泡剂罐、1 台降粘剂罐并设置1 台加料泵，消泡剂罐和降粘剂罐平均1 周配置1 次， 需要向釜内加入助剂时，只需要流量计准确计量加入到原有降粘剂罐内即可，自动加入工艺流程示意图见图2。

图2 自动加入工艺流程示意图

2.3 增加聚合分散入料反冲洗

更改聚合入料程序， 在不改变原有入料程序的前提下，在分散管线末端法兰处进行配管，将纯水接至法兰盖上， 在聚合分散入料并完成助剂罐的清洗后，自管线末端开启反冲洗程序，对分散管线进行反冲洗， 降低了分散管线内分散液的残留浓度。

3 实施后的效果

3.1 自动涂釜后的效果

涂釜操作实现自动化改造，结合使用进口涂釜液，防粘釜效果大大提高，渣子料比改造前降低明显，自动涂釜的操作在密闭的聚合釜内进行，自动涂釜过程不会对现场环境造成影响，成功实现了改善职工工作环境和降低职工劳动强度的预期目标。

改造后，每天的压滤料可减少4 包，每袋压滤料按700 kg（含固量50%）计算，每年可减少压滤料（干基）462 t，压滤料按每吨1 500 元，成品树脂售价按5 700 元计算。年创效194 万元。由于涂釜效果好，每个清釜点（共14 点）单次清釜的时间缩短了2 min，每台釜可节省28 min，年可多生产8 釜次以上；高压清洗泵流量为227 L/min，每台釜可节约脱离子水约6 t， 每吨水按11.65 元计， 可节省69.9元，每条线每天入料3 釜，聚合共3 条线，1 年可节约脱离子水20.76 万元； 高压清洗水泵电机功率185 kW，每次少开28 min，电费按0.479 元计算，每台釜可节约用电41 元，1 年可节约用电12.18 万元；改造前配制涂釜液需用到甲醇， 甲醇属于有毒有害危险化学品，改为自动涂釜后，更换涂釜液，甲醇不再使用，每月节省助剂甲醇约2 t，甲醇每吨0.45 万元，每月可节省甲醇0.9 万元，而且车间可减少甲醇的储存量，使车间甲醇库存量基本为零。全年效益为237.74 万元，项目投资为300 万元，按14 年折旧，折旧费用为20.36 万元，则年创效额为217.38 万元。

3.2 消泡剂、降粘剂自动加入后的效果

消泡剂、降粘剂实现自动加入，每次向聚合釜内加入助剂时，只需要启动自动加入程序，由流量计准确计量加入降粘剂罐内， 加入量达到设定值即可，无需人为干预，显著降低了职工劳动强度，避免人工加入时助剂洒落， 工作环境进一步得到了改善。

3.3 实施反冲洗后的效果

实施反冲洗后，分散管线内残留的分散液浓度大大降低，分散管线内自聚情况得到缓解，分散管线的清理次数明显减少，保障了生产系统的连续稳定运行，提高了产量，同时也大大减少了因清理管线造成的劳动强度。清理次数见表1。

由表1 可以看出，自2017 年下半年实施反冲洗以来，分散管线清理次数明显减少，管线清理周期延长，同时管线清理所需时间减少，这是由于实施反冲洗后，管线内残留的分散液减少，浓度明显降低，使管线内自聚程度得到有效缓解，管线内自聚产生的自聚物少，管线清理的难度也相应降低。管线清理次数的减少，也相应减少了因管线拆检产生的人工以及垫片和螺栓等的耗用，经估算，反冲洗的实施可创效四百余万元。

表1 分散管线清理次数

4 现阶段存在的问题及展望

4.1 实现自动清釜

人工清釜还需每釜开釜盖，在人孔处架设高压喷枪手动定位进行清釜操作，清理效果不尽人意且劳动强度大。计划将高压喷枪进行改造，通过PLC控制实现喷枪的自动定位，减轻劳动强度，提高喷枪的清釜点的定位精确度，提高了清理效果，必要时引进自动清釜装置，实现了釜内自动清釜。

4.2 实现乳化剂集中配置

聚合釜入料的助剂配置需要每釜一配，每天乳化剂的配置量在3.5 t 左右，助剂配置工的劳动强度大，而且配置时容易造成因人为因素导致的加入偏差，计划新增乳化剂储罐，将乳化剂提前加入到储罐内，需要助剂配置时，通过计量将乳化剂加入到配置罐内，提高乳化剂配置的准确性，进一步提高自动化水平。

5 结语

通过各专业技术人员的相互配合及努力，成功实现了专用树脂生产涂釜操作、助剂加入及反冲洗等工艺技术的改造， 生产系统自动化水平有所提高，但与普通PVC 生产工艺相比，专用树脂生产工艺的自动化还任重道远。