聚氯乙烯树脂中杂质产生原因及改进措施

2021-04-12王顺强

中国氯碱 2021年12期

王顺强

（青海盐湖镁业有限公司，青海格尔木816000）

聚氯乙烯树脂是世界第二大通用树脂，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工，主要用于生产人造革、薄膜、电线护套等塑料软制品，也可用于生产板材、门窗、管道和阀门等塑料硬制品。

PVC树脂以氯乙烯单体作为生产原料，经过聚合、汽提以及干燥制得。青海盐湖镁业有限公司主要生产SG5型PVC树脂，包括乙炔法PVC装置与乙烯法PVC装置，其中乙炔法PVC产能46.5万t/a，共两条线，每条线3台聚合釜，单釜产能为7.6万t/a。SG5型树脂产品按国标GB/T 5761-2018规定的十大指标判定优等品、一等品、合格品及不合格品。

乙炔法PVC装置自2016年9月投料试车，在生产过程中经常会出现杂质含量超标，导致产生不合格品，降低了PVC树脂品质，严重影响了产品合格率。2019年全年优等品率仅为90.08%，而不合格品率达到了1.1%，其中由于杂质超标的不合格品达到了不合格品的80%，因此必须对杂质产生的原因进行具体分析，并制定相应的措施，提高PVC树脂优等品率。

1 杂质产生的原因

PVC树脂中杂质主要为“黑黄点”，产生原因主要为外来杂质和系统中PVC树脂的降解。

1.1 外来杂质

外来杂质主要包括以下几点。

（1）气力输送系统。罗茨风机进风系统可能存在杂质，过滤器精度会影响产品质量，杂质长期堆积在滤网上，滤网破损或滤网长期运行情况下，滤网表面锈蚀，也会出现杂质超标的情况。

（2）干燥。现场产生粉尘较大，系统密闭性差，现场粉尘可能会进入树脂输送系统，离心机下料口软连接破损、振动筛的吹扫过程中，可能会带入部分杂质。

（3）包装。包装机在正常包料过程中，由于除尘系统均为负压操作，厂房内粉尘等杂质被带入系统，导致PVC树脂中杂质超标。包装过程中取样器为自动螺旋取样器，内部轴承密封垫存在磨损情况，磨损残渣随取样器进入取样桶内。取样瓶与取样器连接处存在密封不严的情况，将外来杂质带入系统内部，造成杂质超标。

1.2 系统杂质

1.2.1 聚合系统产生杂质

青海盐湖镁业有限公司使用143 m3聚合釜生产SG5型PVC树脂，聚合釜配置有釜顶冷凝器，在长期生产使用过程中，由于聚合釜需通过釜顶冷凝器换热，反应过程中需向后系统进行脱气，以保证聚合釜反应温度及压力。由于此类型釜填充系数大，在脱气过程中，气相会夹带部分浆料窜至釜顶冷凝器，附着在列管内壁，在多批次投料反应后，列管内壁会附着部分PVC树脂，每一釜入料时会通过高压蒸汽对列管进行涂壁操作，PVC树脂由于高温（温度至少达150℃）而变色，累积到一定程度后脱落进入系统，产生“黄点”。

1.2.2 汽提系统产生杂质

聚合釜出料后进入出料槽，再进入汽提塔进料槽内储存，供汽提塔稳定运行，该汽提塔为直径1.9 m、高30 m的板式塔。在长期运行过程中，由于塔盘及筒体抛光程度，塔内壁附着一层PVC树脂，经过长期高温而导致树脂变色，累积到一定程度后掉入系统，产生“黄点”。另外，在检修时发现，塔板上存在部分自聚颗粒，由于其直径大于塔板孔径，长期在汽提塔内停留，导致树脂变色，产生“黄（红）点”杂质。

在实际生产过程中，由于后系统故障等原因，汽提塔频繁升降负荷，在升降负荷过程中，汽提塔温度超过工艺控制指标，PVC浆料在脱除VCM过程中，如果负荷降低却未及时调节蒸汽流量，使温度过高超过120℃，最终产品会出现黄点而造成成品PVC树脂杂质超标。

汽提塔长期低负荷运行，螺旋板换热器由于板间隙原因，流量过低，PVC浆料长时间在换热板间停留积存、高温换热，导致浆料变色，负荷提升后或系统进行冲洗时将此部分浆料带入后系统，造成树脂杂质粒子数超标导致PVC树脂产生“黄（红）点”。

1.2.3 干燥系统产生杂质

PVC树脂在生产过程中干燥的同时，流化床顶部设计有袋式过滤器，对树脂进行除杂，含尘PVC树脂从风口进入灰斗后，一部分较粗尘粒和凝聚的尘团，由于重力作用直接落下，起到预收尘的作用。进入灰斗的气流折转向上涌入箱体，当通过内部装有金属骨架的滤袋时，粉尘被阻留在滤袋的外表面。净化后的树脂进入滤袋上部的清洁室落入流化床送入后系统。根据PVC树脂成品质量统计趋势，系统运行一段时间后就会出现杂质超标，随之系统杂质逐渐减少，恢复正常，因此杂质会不定期超标。滤袋除尘器温度在50～55℃，袋滤器上设置有脉冲电磁阀，将滤袋上的PVC树脂积料清除下来，脉冲电磁阀控制压缩空气进行反吹，压缩空气常温进入袋滤器，压缩空气中水分粘在袋滤器，同时将物料也粘在袋滤器外壁，长时间堆积后落入物料中进入后系统，导致成品PVC树脂杂质超标。

其次，PVC树脂在经过流化床干燥后，送至振动筛，除去大颗粒物质后，送至包装料仓。在振动筛及管道输送过程中，由于摩擦产生静电，为了消除静电，主要将低压蒸汽通过针型阀送至振动筛进料口管道内，通过蒸汽对PVC树脂进行加湿。在实际生产过程中，经过分段取样观察，前系统包括流化床出口杂质在优等品范围内，但在气力输送管线取样时，杂质会超标，且此部分超标杂质为黄点。经现场检查发现，振动筛进料管线由于现场管道布置问题，存在角度管线，当蒸汽通入量过大时，在此处会产生湿料堆积，此部分积料由于蒸汽长时间烘烤而变色，产生“黄点”杂质，或在系统长期停车情况下，由于蒸汽阀门内漏，停车时管道内壁附着部分积料，在开车过程中形成“黄点”杂质。

干燥系统中设计有振动筛，振动筛设计有上下两层筛网，筛网通过挂钩固定在筛框上。在实际生产过程中，由于长期使用，筛网破损，在汽提塔运行时，自聚形成的小颗粒直径小于塔盘上孔径，此小颗粒会随着流动的PVC浆料通过汽提塔，进入干燥系统。当干燥系统过滤器滤孔大于小颗粒直径，此部分小颗粒料进入包装系统。另外，在振动筛筛网糊网时，需要人工进行吹扫，吹扫时会将振动筛上盖的筛孔全部打开，用压缩空气对筛网吹扫，若未及时发现筛网破损的情况，会将外部杂质吹入系统，造成系统杂质超标。

2 改进措施

在实际生产中，经常出现杂质不合格情况，生产人员通过对杂质复查，分段取样确定其来源，因部分杂质肉眼可判断其颜色，部分杂质肉眼无法判断，在无法确定其来源的情况下，可通过显微镜进行观察，确定其来源，根据杂质产生原因制定应对措施，一般有以下几种情况。

2.1 外来杂质

定期对系统密封性进行检查，包括振动筛下料口、离心机下料口等软连接处加强管控，定期更换软连接，对罗茨风机进口、出口过滤器定期进行清理，在不影响正常使用的情况下增大过滤网精度，对包装机密封口加强管控，对包装机取样器内部轴承密封垫定期进行检查清理更换，对取样器进行密封，并按时清理，防止外部杂质带入系统。

2.2 系统杂质

2.2.1 聚合系统产生杂质

在开车过程中，经常出现第一釜甚至第二釜出料时浆料中夹带“黄点”杂质，对釜内进行冲洗确认。釜顶冷凝器在停止运行时，由于投料时温度上升，导致釜顶冷凝器列管内壁粘结物料脱落，造成成品树脂杂质超标。为此，在生产过程中，首先定期对聚合釜釜顶冷凝器列管进行物理清洗（开盖对釜顶冷凝器进行高压清洗）；其次，每次新釜投入使用时，对釜顶冷凝器进行高压蒸汽吹扫，并用冲洗水进行冲洗，对冲洗水进行取样观察，连续3次取样保证冲洗水无杂质后再投入使用，在实际生产过程中，此操作可大大降低由于釜顶冷凝器杂质脱落而造成的杂质超标现象。

2.2.2 汽提系统产生杂质

汽提塔产生杂质的主要来源为汽提塔塔壁及塔盘、螺旋板换热器夹带的由于超温而导致变色的PVC颗粒。在开车前，应对汽提塔进行煮塔操作，通过对汽提塔不断升温，将塔内注满水，并将其煮沸，不断进行补水排水操作，尽可能地将塔内壁及塔盘上附着的颗粒料排出，同时对排水进行取样观察，待汽提塔内部水样干净再投入使用。

在实际生产过程中，加强工艺控制，尽量减少开停车频次，同时控制好汽提塔温度及压力，在负荷调整的情况下，及时调整蒸汽使用量，防止汽提塔超温操作，从而降低由于塔超温而造成的“黄点”杂质，保证产品质量。

螺旋板换热器在开车过程中观察发现，低流量运行时，由于螺旋板内停留时间过长，导致PVC树脂在换热时超温而变色，因此在运行过程中，控制汽提塔最低运行流量，另外，可对螺旋板进行定期高压清洗，在条件不具备的情况下，可在线对螺旋板进行反冲洗，取样观察其水样，待水样干净后再投入使用。

2.2.3 干燥系统杂质

滤袋除尘器温度在50～55℃，袋滤器上设置有脉冲电磁阀，将滤袋上的灰尘清除下来，脉冲电磁阀控制压缩空气进行反吹，压缩空气常温进入除尘器，压缩空气中水分粘在袋滤器，同时将物料也粘在袋滤器外壁，长时间堆积后落入物料中进入后系统，导致成品PVC树脂中杂质超标。因此，提高压缩空气进入除尘器温度，防止压缩空气中水分凝结出来，将过滤器反吹风管线增设伴热并增设保温，解决了除尘器滤芯粘料问题。

振动筛进料管线布置存在角度管线，当蒸汽通入量过大时，在此处会产生湿料堆积，长期运行过程中，此部分积料由于蒸汽长时间烘烤而变色，产生“黄点”杂质，或在系统长期停车情况下，由于蒸汽阀门内漏，管道内壁附着部分积料，在开车过程中形成“黄点”杂质。在此处通入蒸汽的目的是为降低PVC树脂静电，在实际生产过程中，将振动筛筛网更换为相同目数的不锈钢筛网，在筛网上增设静电跨接线，避免PVC树脂静电，同时可降低蒸汽通入量，减少管道内壁附着积料，并在巡检时，敲击管线，防止管道内积料。长期停车后，将针型阀关闭后，将管道内物料排净，在开车前确认管道内是否存在积料。另外，长期停车后可对流化床进行洗床操作，流化床设计有清洗喷头，用脱盐水将流化床内部进行清洗，清洗完成后取样观察水中是否夹带浆料，防止管道内积料而导致变色，产生杂质。

在实际生产过程中，由于筛网破损，最终造成PVC树脂杂质超标。为防止静电，PVC树脂需通入蒸汽消除静电，长时间通入蒸汽，振动筛筛网运行一段时间后会造成筛网堵塞，需要每班进行吹扫，为保证能够及时发现筛网破损情况，在吹扫时检查振动筛筛网是否完好，也可定期进行筛网更换，防止筛网破损而造成杂质超标。