減少聚乙烯產(chǎn)品中細(xì)粉含量的對(duì)策

趙文央

（中國(guó)石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司生產(chǎn)處，浙江省寧波市 315207）

中國(guó)石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司（簡(jiǎn)稱(chēng)鎮(zhèn)海煉化公司）450 kt/a聚乙烯裝置采用Unipol氣相法工藝技術(shù),自2010年3月投產(chǎn)以來(lái)，已生產(chǎn)出薄膜、注塑等多種牌號(hào)聚乙烯。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)聚乙烯顆粒中的細(xì)粉含量一直偏多，特別是2013年4月產(chǎn)品包裝線的下料口集中出現(xiàn)大量細(xì)粉，給裝置的平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)困擾，也給下游用戶(hù)后續(xù)加工造成一定影響。

在鎮(zhèn)海煉化公司《聚丙烯樹(shù)脂》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，細(xì)粉是包含在聚乙烯產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)項(xiàng)目“大粒和小粒”中的。雖然聚乙烯粒料中“大粒和小粒” 的分析數(shù)據(jù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但是細(xì)粉質(zhì)輕，目測(cè)量較大。細(xì)粉含量多時(shí)不僅造成加工損耗，還影響到后續(xù)加工的生產(chǎn)穩(wěn)定。細(xì)粉夾帶量直接影響聚乙烯質(zhì)量，減少細(xì)粉含量成為生產(chǎn)急需解決的問(wèn)題。先后通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)、改造系統(tǒng)設(shè)施、成品罐內(nèi)聚乙烯不摻混、跟蹤出廠產(chǎn)品質(zhì)量等，找到了原因，制定了措施，使細(xì)粉問(wèn)題得到較好的解決。

1 生產(chǎn)工藝流程

合成的聚乙烯從反應(yīng)器通過(guò)排料系統(tǒng)排至脫氣倉(cāng)，經(jīng)脫氣、失活的粉料與固體添加劑一起被送入混煉機(jī)熔融混合、水下切粒、干燥。干燥的顆粒被送往粒料振動(dòng)篩分離，分出過(guò)大或過(guò)小的粒子，然后通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)入風(fēng)送系統(tǒng)、摻混料倉(cāng)、淘析器至包裝料倉(cāng)。

2 細(xì)粉產(chǎn)生的原因

聚烯烴產(chǎn)品中的細(xì)粉主要產(chǎn)生于擠出造粒過(guò)程，如粒子拖尾、切粒刀缺口、模板堵孔等。2013年4月，在擠出造粒系統(tǒng)沒(méi)有任何異常的情況下，包裝口聚乙烯產(chǎn)品中突然出現(xiàn)大量細(xì)粉。為查找細(xì)粉來(lái)源，采用掃描電子顯微鏡觀察擠出造粒后流程各點(diǎn)的粒子外觀。試樣分別取自擠出機(jī)出口粒料振動(dòng)篩、粒料緩沖斗、摻混料倉(cāng)、包裝料倉(cāng)及包裝線成品包。從圖1看出：擠出造粒機(jī)出口振動(dòng)篩處的粒子表面相對(duì)光滑；經(jīng)過(guò)摻混、風(fēng)送、轉(zhuǎn)貯等工序后，包裝線處的粒子表面出現(xiàn)毛刺，且隨輸送環(huán)節(jié)的增多而更加明顯，說(shuō)明毛刺并非出現(xiàn)在擠出造粒工序，而是相對(duì)柔軟的聚乙烯粒子表面受到摩擦、撞擊等外力作用后產(chǎn)生，并在風(fēng)送過(guò)程中使毛刺脫落形成細(xì)粉。

3 減少細(xì)粉的對(duì)策

3.1 優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備的除塵效果

聚乙烯裝置風(fēng)送系統(tǒng)設(shè)置有脫除細(xì)粉的設(shè)備，包括振動(dòng)篩、摻混料倉(cāng)底部吹掃、包裝料倉(cāng)前除粉塵的淘析器等。其中，淘析器是脫除細(xì)粉的關(guān)鍵設(shè)備。

圖1 聚乙烯顆粒表面的掃描電子顯微鏡照片（×40）Fig.1 Scanning electron microscopic photos of the surface of the polyethylene particles

粒狀物料在淘析器的逆向氣流中通過(guò)，在較高的氣流速度作用下，輕質(zhì)粉料和纖維狀料被風(fēng)帶走[1]。去除細(xì)粉的效果取決于兩部分：一是氣體壓力的設(shè)定，二是物料的自重。只有當(dāng)兩者匹配時(shí)才能達(dá)到最佳效果。若淘析器的進(jìn)、出風(fēng)管口與氣體管道不同心，或淘析器內(nèi)部的加速段與淘析段的環(huán)縫間隙不均勻，也會(huì)影響淘析器性能，導(dǎo)致淘析器出風(fēng)口夾帶物料。可增加淘析器的進(jìn)出風(fēng)口連接，以消除管道應(yīng)力。

淘析器的風(fēng)機(jī)有時(shí)也出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，導(dǎo)致淘析風(fēng)量無(wú)法調(diào)節(jié)。可更換成易于調(diào)節(jié)流量的手動(dòng)插板閥，在風(fēng)機(jī)出口加裝現(xiàn)場(chǎng)壓力表，便于調(diào)試風(fēng)機(jī)風(fēng)壓。

3.2 增加淘析器連接段以補(bǔ)充空氣

貯存在摻混料倉(cāng)內(nèi)的粒料通過(guò)旋轉(zhuǎn)給料機(jī)被輸送到淘析器。淘析器底部有風(fēng)機(jī)提供空氣吹掃風(fēng)，使細(xì)小粉塵從頂部吹出并收集，以此提高粒料聚乙烯的質(zhì)量。粉塵被收集在旋風(fēng)分離器中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)加料機(jī)被排出。

在實(shí)際操作中，僅有一臺(tái)風(fēng)機(jī)為淘析器供應(yīng)空氣吹掃風(fēng)，風(fēng)力不足且風(fēng)量不可調(diào)節(jié)。經(jīng)改造，將淘析器底部另外兩臺(tái)二次風(fēng)機(jī)連接跨線作為補(bǔ)充，為淘析器提供空氣吹掃風(fēng)，不但增加了淘析器的吹掃力，且風(fēng)量調(diào)節(jié)操作方便，更有利于分離粉塵與顆粒。

3.3 定期清除料倉(cāng)中積聚的細(xì)粉

在摻混和貯放過(guò)程中，受風(fēng)力作用及聚乙烯摩擦產(chǎn)生的靜電作用，部分聚乙烯細(xì)粉被懸浮，不能隨粒料出罐而沉積在摻混料倉(cāng)和包裝料倉(cāng)的罐壁。這部分細(xì)粉會(huì)逐漸累積，隨罐內(nèi)物料量的增加、受力情況變化，部分細(xì)粉坍塌混入罐內(nèi)。可延長(zhǎng)混料倉(cāng)風(fēng)送粒料的時(shí)間（約15 min），以吹出殘余細(xì)粉，打開(kāi)每一只包裝料倉(cāng)底部插板，以排放沉積細(xì)粉。

3.4 減少風(fēng)送系統(tǒng)粒子阻力

與同類(lèi)型裝置相比，鎮(zhèn)海煉化公司聚乙烯裝置的風(fēng)送管線管徑偏小，單位時(shí)間內(nèi)須增加風(fēng)力和提高風(fēng)速才能完成粒子風(fēng)送量。特別是在高負(fù)荷、長(zhǎng)周期的生產(chǎn)環(huán)境下，由于風(fēng)力大、風(fēng)速快，導(dǎo)致粒料與管壁間產(chǎn)生更大的摩擦力和沖擊力，使粒料溫度偏高，毛刺現(xiàn)象更嚴(yán)重。而改造擴(kuò)大風(fēng)送管道直徑的工程大、費(fèi)用高，簡(jiǎn)便易行的措施是將輸送管道距離縮短近50 m，以利于降低物料的磨損和輸送能耗。另外，輸送管道進(jìn)料倉(cāng)的彎頭曲率半徑較小，較大的離心力使物料與彎頭外側(cè)磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致彎頭溫度較高。將輸送管道末端的3個(gè)彎頭改造成特殊的Y形彎頭，以減少物料與管道的磨損。

3.5 實(shí)施成品罐不摻混試驗(yàn)

推出《聚乙烯產(chǎn)品不摻混試驗(yàn)方案》，對(duì)成品罐內(nèi)聚乙烯不摻混設(shè)定條件，包括裝置穩(wěn)定運(yùn)行，反應(yīng)器負(fù)荷波動(dòng)小，聚乙烯的熔體流動(dòng)速率、密度處于先進(jìn)過(guò)程控制狀態(tài)下，擠出造粒及添加劑系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)等。統(tǒng)計(jì)一個(gè)月不摻混試驗(yàn)期間，淘析器回收粉塵量平均減少200包（約4 t），每天省電5 600 kW。

3.6 加強(qiáng)包裝口質(zhì)量跟蹤

不僅開(kāi)包檢查包裝線初包的粒子夾帶細(xì)粉情況，還在包裝過(guò)程中至少每小時(shí)一次拆包查看，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量異常及時(shí)通報(bào)，必要時(shí)取樣分析，以控制質(zhì)量異常（細(xì)粉多）包的出廠。

4 結(jié)論

a）聚乙烯產(chǎn)品中的細(xì)粉主要產(chǎn)生于風(fēng)送過(guò)程，原因是粒子與管壁摩擦、撞擊引起表面產(chǎn)生毛刺，其脫落形成細(xì)粉。

b）優(yōu)化淘析器技術(shù)參數(shù)、補(bǔ)充風(fēng)機(jī)管線連接，使粒子與細(xì)粉分離。

c）實(shí)行成品罐不摻混方案、縮短風(fēng)送管線、改變管線彎頭形狀，以減少風(fēng)送過(guò)程粒子的摩擦和撞擊；清除粒子貯放罐中積聚的細(xì)粉，加強(qiáng)出廠聚乙烯包裝質(zhì)量的監(jiān)督、檢查，減少了風(fēng)送過(guò)程毛刺的產(chǎn)生，保證了出廠聚乙烯產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 何加強(qiáng)，谷新春，朱國(guó)慶. 淘析器內(nèi)樹(shù)脂顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)值模擬及應(yīng)用[J].合成樹(shù)脂及塑料，2008,25（4）：50-54.