浅析几种常见的颗粒外观问题

宋方全 李秋成 王勇

中国石油大连石化公司 辽宁 大连 116031

7万t/aPP（PP）装置采用原意大利海蒙特公司的液相本体Spheripol专利技术，由北京工程公司设计院负责设计，采用1台液相环管反应器的生产工艺，用于生产PP均聚物。装置于1997年9月18日开工建设，1999年3月31日投料试车并一次开车成功，设计小时生产能力9.72t/h，可生产24种牌号的PP产品。近年来随着社会发展，PP产品的用途更加精细化，下游客户对PP产品的产品质量要求也越来越严格，因此保障产品质量稳定，提升产品质量水平就成了装置必须重视的问题。

1 几种常见的颗粒外观问题

结合长期以来造粒运行的经验，发现黑斑粒、黑粒、色粒及黄色指数升高、大小粒以及拖尾粒是PP生产中比较常见的几种外观问题。

1.1 黑斑粒

黑斑粒是指在成品PP颗粒中目视可见黑色或深褐色斑点的颗粒，少量的黑斑粒在取样过程中不易发现，为PP产品的外观质量留下了隐患（见图1）。

图1 黑斑粒

1.2 黑粒、色粒及黄色指数升高

黑粒、色粒是指PP成品颗粒的颜色与应有颜色有明显差异的颗粒，黄色指数过高是指PP成品颗粒颜色发黄发暗。下游用户使用了含有黑粒、色粒或黄色指数过高的PP颗粒会导致产品颜色发生改变，直接影响产品的销售。

1.3 大小粒

大小粒是指产品中存在一定数量的大粒或者小粒。大粒为任意方向上尺寸大于5mm 的粒子，包括连粒。小粒的定义为任意方向上尺寸小于2mm 的颗粒，包括碎屑和碎粒[1]。大粒过多会导致下游用户使用时颗粒堆积在滤网上，无法正常加料，而小粒过多会导致用户管道、过滤器等设备堵塞，影响用户使用（见图2）。

图2 正常聚丙烯颗粒（左）和大粒（右）对比

1.4 拖尾粒

拖尾粒是指因切粒不良产生的带锥角和毛刺的颗粒，拖尾较为严重时颗粒会带如蝌蚪一样带有“尾巴”。少量的“尾巴”较短的拖尾粒不会对下游用户的使用产生直接影响。但是拖尾粒产生的同时多半会伴有大量碎屑产生，并且如果拖尾粒的“尾巴”较长则可能在输送过程中纠缠打结，导致管道、过滤器等设备堵塞，影响用户使用（见图3）。

2 原因分析

2.1 黑斑粒产生原因

黑斑粒的出现主要是由于有杂质混合在熔融的PP中。杂质的来源一般有以下几种可能：

（1）外界杂质或管道内积存的杂质脱落进入到造粒及颗粒水系统中。

（2）杂质随着添加剂加料的过程进入系统当中。

（3）造粒机内PP长时间加热碳化导致出现黑色杂质。

2.2 黑粒、色粒及黄色指数升高原因

造成PP产品出现黑粒、色粒及黄色指数上升的原因主要有3点，其一是开停工过程中产生的不合格料混入到了成品中，其二是催化剂在上游工序中没有被完全失活，其三是在造粒过程中PP被氧化导致PP颗粒颜色改变（氧化较为剧烈时PP颗粒及细粉会呈现出淡粉红色）。所以黑粒、色粒及黄色指数升高可能是以下几种原因导致的：

（1）开停工过程中产生的碳化料、氧化料等不合格料被送到了成品料仓中。

（2）催化剂在聚合工段中失活不完全。

（3）抽吸系统阀门开度过大或抽吸风机吸力不足导致空气进入抽吸系统导致PP被氧化。

（4）配方错误或稳定剂加料系统故障导致稳定剂加入量不足导致PP被氧化。

2.3 大小粒产生原因

造成大小粒增多的因素主要有2点，一是PP出料与刀速不匹配，二是振动筛故障，大小粒无法被正确的筛选出来。所以大小粒的产生可能是由以下几种原因导致的：

（1）模孔堵塞造成局部丙烯出料不均，造成个别PP颗粒偏大或偏小。

（2）切粒机负荷与刀速不匹配，切刀对PP切割次数过多或过少导致PP颗粒整体偏大或偏小。

（3）抽吸系统不畅，粉料成分不均等原因造成的下料负荷波动，造成造粒机模头出料忽快忽慢，形成大小粒。

（4）振动筛故障，振动筛无法正常筛选出大小粒，本应被筛出的颗粒会混在正常颗粒中被送往成品料仓中，造成PP成品大小粒偏高。

（5）切刀锋利度不足，由于切刀不够锋利导致不能完全与模板贴合，切粒时有部分熔融的PP挤入切刀与模板之间的微小空隙中，形成细小的碎屑。

2.4 拖尾粒产生原因

拖尾粒的产生主要是由于切刀不能干净利落地将颗粒切断，未被完全切断的部分最终被切刀的力量拉断，导致颗粒产生拉丝状的“尾巴”。造成颗粒无法被完全切断的原因一般有以下几种：

（1）模板温度、颗粒水温等参数设置不合理，从模板挤出的PP颗粒不能被颗粒水冷却至容易被切刀切断的硬度，导致颗粒无法被完全切断，产生拖尾粒。

（2）切刀锋利度不足，切刀刀刃在使用过程中会逐渐出现细小的缺口，有缺口的部位不能与模板完全贴合，颗粒无法被完全切断产生拖尾粒[2]。

3 建议采取的措施

3.1 避免黑斑粒产生的措施

要避免黑斑粒的产生，可以从以下几个方面入手：

（1）避免造粒管线中混入杂质。在进行管线打开作业时避免物体落入管线中，利用停检的窗口期对粉料料仓、粒料料仓进行全面检查，发现垫片、胶皮老化要及时更换，避免其老化脱落；检查及处理颗粒水系统时禁止携带如对讲机、签字笔、报警器等易脱落的物品，防止其落入颗粒水系统中，将杂质带入系统。

（2）在添加剂加料时要注意检查添加剂质量，一旦发现添加剂中含有杂质要立即停止加料，及时更换批号，同时添加剂加料时也存在杂物落入系统的风险，操作人员要对加剂人员做好监督。

（3）造粒机进行停机维护时为了加快开车进度，装置一般会保持造粒机处于加热状态，造粒机内部的PP会因为持续加热出现碳化现象，这会导致开车后产出的PP颗粒中持续出现黑点，所以在开车后，要持续切向过渡料仓，直到生产的PP颗粒中不再有黑点料后才能将送料系统切至成品料仓。

3.2 避免黑粒、色粒及黄色指数升高的措施

为了避免出现黄色指数升高，可从以下几个方面入手：

（1）开停工过程严格按照操作卡及操作规程操作，开车过程中确认好放出的熔融状态PP已经无色透明后再将开车阀转至模板，在确认取样口的PP颗粒外观正常后才能将送料系统转至成品料仓。

（2）保障PP粉料的去活效果，在生产过程中要保证FIC501和FIC502两股去活蒸汽的流量，避免D501顶部蒸汽温度过低，影响去活效果。

（3）在抽吸系统进行过操作调整后要密切关注抽吸系统运行状态，保证造粒抽吸口内粉尘为徐徐上升的状态。一旦出现空气倒吸入抽吸口的情况，说明抽吸系统阀门开度过大或抽吸风机吸力不足，应立即调整阀门或抽吸风机，不然空气持续进入进料系统，极易导致粉料氧化造成黄色指数升高。

（4）加强对稳定剂加入的监控，操作人员应及时核对稳定剂加入数量，做好对稳定剂下料系统的监盘和巡检，避免因稳定剂加入量不足导致的黄色指数升高。

3.3 避免大小粒产生的措施

为了避免出现大小粒，可从以下几个方面入手：

（1）每次造粒例行停机对造粒模板进行紧固，防止因模板松动导致水汽进入造成局部温度过低堵塞模孔。

（2）日常监盘巡检时重点关注颗粒水流量、温度以及热油系统运行状态，避免模板因温度过高出现结焦或温度过低出现冻堵造成模孔不畅。

（3）每次造粒开车前逐个对模孔进行疏通，发现大小粒指数升高时可以用较低熔融指数的产品以较高的负荷冲洗模板，保证模板的开孔率。

（4）根据负荷及时调整切刀转速，保证切刀转速与造粒机负荷匹配，避免出现颗粒整体偏大或偏小。

（5）做好监盘巡检，发现造粒机负荷出现波动时及时排除故障稳定负荷，避免负荷忽高忽低造成PP颗粒忽大忽小

（6）定期检查振动筛运行情况，发现故障及时排除，保证大小粒可以准确分离。

3.4 避免拖尾粒产生的措施

为了避免出现拖尾粒，可从以下几个方面入手：

（1）根据当前生产产品的熔融指数等性质制定造粒机模板温度、颗粒水温度等影响切粒效果的参数的控制范围，使从模板挤出的PP能够冷却到一个适宜的硬度。

（2）及时切刀进行维护，造粒机开车前应当对切刀进行检查，发现切刀不够锋利应当及时进行磨刀[3]，确保开机时切刀处于锋利状态。在发现有拖尾粒产生时可以根据情况停机进行磨刀操作。

4 结论

对于PP颗粒外观问题，应从实际情况出发，对黑斑粒、黑粒、色粒及黄色指数升高、大小粒及拖尾粒等问题具体分析，有针对性的制定相应措施，从巡检监盘、设备维护、定期检查等多方面入手，群策群力，真正把好PP产品质量关。