偏氯乙烯树脂聚合生产减少杂质技术改进

2022-08-20童昕吕颖琦

化工生产与技术 2022年4期

童昕，吕颖琦

（浙江衢州巨塑化工有限公司，浙江衢州 324004）

聚偏氯乙烯（PVDC）是一种无毒无味、安全可靠的高阻隔性材料，除具有塑料的一般性能外，还具有耐油性、耐腐蚀性、保味性以及优异的隔氧、防潮和防霉性能，可直接与食品进行接触，同时还具有优良的印刷性能[1-2]。其应用领域十分广泛，涉及食品、化工、化妆品、药品以及五金机械制品等方面，在许多国家被誉为“绿色”包装材料[3]。

偏氯乙烯（VDC）含量是衡量PVDC 阻隔性的主要因素。根据VDC 的含量，VDC 与氯乙烯（VC）共聚产品又可分为PVDC保鲜膜、PVDC肠衣膜、PVDC里印膜（复合膜）等。PVDC肠衣膜具有良好的隔氧防水性，耐高温杀菌，主要用于熟食品的包装，目前市场上以火腿肠包装为主。

国内仅有衢州巨塑化工有限公司和南通汇羽丰公司2家生产商。其中巨塑化工有限公司已发展为国内最大的PVDC树脂生产商，产量39 kt/a。近年来，该公司在原工艺路线的基础上，不断实施装置工艺技术升级改造，稳步提高树脂产品质量和知名度。但与国际知名PVDC树脂仍存在一定的差距，尤其是树脂杂质一直影响树脂品质再上一层台阶；且下游客户对树脂产品的要求越来越高，杂质数决定树脂的成膜率。因此减少树脂杂质产生成为决定PVDC树脂品质的关键。

1 流程与问题

1.1 工艺流程

PVDC树脂生产工艺流程见图1。

图1 PVDC树脂生产工艺流程Fig.1 PVDC resin production process

先将一定量去离子水加入聚合釜中，并启动搅拌，同时向釜内加入缓冲剂。然后封釜用N2试压。合格后，即对聚合釜进行抽真空，在规定时间内釜内压力变化符合要求后进行投料操作，原料依次按顺序投，投料结束后升温至规定量开始进行聚合反应。反应结束后，未反应的单体经过泡沫捕集器后走尾气回收系统进行单体的回收。釜内树脂进入脱析槽后用热真空方式进行脱析，单体残留合格的树脂悬浮液送离心工序进行分离，离心机下料的湿物料由螺旋输送机送入流化床，用热风进行干燥，干燥后的树脂通过筛分后采用脉冲输送的方式送至成品包装。

1.2 存在问题

1）聚合入料系统。部分助剂系统未实现密闭入料，极易将外来杂质带入装置内。

2）脱析系统。手动操作树脂脱析易产生黑黄点。树脂经常出现黑黄点问题，究其原因是多台脱析槽同时升温时导致己二蒸汽压力波动大，引起蒸汽温度波动，最高达280 ℃，加上脱析槽蒸汽切断阀和手阀存在内漏现象，容易使得脱析槽内的树脂倒入蒸汽管道内，把树脂烤焦；另外，脱析槽盘管结构容易积料，使用时间长后导致树脂产生黑黄点，存在较大的树脂质量隐患。

3）离心干燥成品混料系统。离心存在波动、离心机经常跳停的情况，判断主要是树脂浆料含量不一致导致。流化床控制亦因离心进料流量波动而影响，温度时常超标，最终导致树脂过热发黄。

4）成品混料系统。成品部分工艺落后，如部分助剂为人工称量并添加，包装下料口采用磁棒箱来除去金属杂质，亦采用人工拆除清理磁棒箱，极易将外来杂质带入装置系统的可能。此外随着产量增加，尤其夏季水温偏高，混料系统恒温过程较难控制，导致搅和机经常跳停，影响树脂产品质量。

2 应对措施

1）针对PVDC 树脂偏黄问题，将聚合缓冲剂计量槽、分散剂计量槽、离心供料槽等系统隔绝空气做氮保，实现密闭入料。

2）针对脱析槽中易产生黑黄点影响树脂品质问题，在蒸汽调节阀前新增1个切断阀，同时进脱析槽前蒸汽管线上增加DCS 压力，并将脱析槽压力与蒸汽管压力做DCS 联锁，避免蒸汽现场手阀内漏和脱析槽内树脂倒窜进蒸汽管道内。同时优化脱析升温程序，将蒸汽控温从PID控制改为二段式控制，增加蒸汽用完后立即高压水自动冲洗，避免树脂积料因温度过高烤焦产生质量问题。另对脱析槽蒸汽盘管改造，优化蒸汽盘管形式，减少蒸汽盘管树脂积料问题。

3）离心过程的稳定控制和优化完善，进一步减少离心机跳停频次，确保产量和质量的稳定。针对离心存在波动、离心机经常跳停的情况：一是组织对脱析槽压料到浆料槽的压料过程进行程序优化，自动切换2个浆料槽的进料，树脂浆料含量更加均匀，避免员工操作的不一致导致难离心情况的发生，同时降低离心跳停频次；二是对浆料槽换槽进行优化，换槽初期降低进料量，减少因为换槽浆料含量变化影响离心机运行，模拟DCS 员工先进操作方式进行固化，实现离心机进料的自动修正；三是针对离心机电流进行连锁控制，加强过程控制，实现离心的稳定运行；四是针对打散器故障导致离心机下料异常，故此新增打散器转数DCS 监控，指导员工及时发现异常，避免事故发生。另外，现对流化床风室风量、风压进行了适当调整，在不影响树脂干燥情况下，提高树脂产能。风量调整前后，挥发分的质量分数保持在0.08%、杂质保持在6个不变。

4）新增粉料自动添加装置，取代人工添加助剂。一方面提高称粉精度，避免杂质混入系统；另一方面降低员工劳动强度，减少误操作，提高混料效率。成品混料采用5 ℃水来进行温控，同时优化搅和机温控程序，使得混料过程更加稳定。同时新增1套粉料自动添加系统，减少人为操作的不稳定性和避免外来杂质进入系统。改造易清洁磁棒除铁器，降低员工操作强度，同时减少异物杂质和金属杂质带入对树脂质量的影响。

5）生产管理精细化。梳理生产过程存在的问题、质量“风险点”和对应的处理方法，确保发现异常就能尽快解决问题：一是梳理出脱析和离心过程的树脂存在的问题、质量“风险点”，加强员工教育；二是加强巡检质量和提高员工对树脂质量的敏感度，如生产各环节实施监控，若发现异常，立刻组织进行专项跟踪排查。

3 效益分析

采取上述措施改进后，装置自动化水平提升，降低员工劳动强度，脱析槽盘管及管道拆洗周期由2次/月降低到1次/月，节省清洗费用12万元/a；树脂黑黄点发生频次明显减少，树脂品质提高，每年约减少200 t废树脂，合格树脂20 000元/t，废树脂6 000 元/t，节省废树脂处理费用280 万元/a，合计经济效益292万元/年。