專用樹脂生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化改進(jìn)

董學(xué)立，云 亮

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北唐山063305）

唐山三友氯堿專用樹脂廠區(qū)于2013 年建成投產(chǎn)，采用微懸浮聚合法生產(chǎn)專用樹脂，目前生產(chǎn)的產(chǎn)品的主要牌號(hào)為SY-Z140、SY-Z170 和SY-Z100型3 種樹脂，廣泛應(yīng)用于壁紙、醫(yī)用手套、玩具、運(yùn)動(dòng)地板等領(lǐng)域。但生產(chǎn)所采用的生產(chǎn)工藝自動(dòng)化水平較低，在生產(chǎn)中需要人工操作的次數(shù)頻繁，這無疑增加了人為因素對(duì)安全生產(chǎn)的影響，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境惡劣。該公司通過日常生產(chǎn)的摸索和自主研發(fā)，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

1 改進(jìn)前工藝狀況

1.1 手動(dòng)涂釜

改進(jìn)前，聚合釜涂釜操作需要人工手動(dòng)噴涂，涂釜管線用黑膠皮管連接自制手動(dòng)噴槍，在聚合釜入料之前手動(dòng)往釜壁四周進(jìn)行噴涂，由于使用手動(dòng)噴槍，在涂釜過程中釜頂、攪拌、釜底等部分死角無法噴涂，釜壁涂層厚度受人為因素影響薄厚不均且存在漏涂等情況。另外，涂釜后的沖洗采用臨時(shí)軟管進(jìn)行人工操作，同樣存在沖洗不徹底的問題。

涂釜改造前，由于整體涂釜效果差給生產(chǎn)帶來諸多不利影響。首先，釜壁大量結(jié)垢直接影響聚合釜的換熱能力，聚合反應(yīng)熱移出速率下降，且聚合過程中生成的渣子較多，造成原輔材料消耗上升；其次，聚合釜清理困難，頻繁造成人工下釜清理料塊，時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、影響產(chǎn)量；再次，黑膠皮管鏈接密封性不嚴(yán)，容易發(fā)生涂釜液外漏，接口處崩開造成職工身上噴濺大量涂釜液現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，操作環(huán)境惡劣。

1.2 消泡劑、降粘劑手動(dòng)加入

聚合釜反應(yīng)完成后需要向釜內(nèi)加入消泡劑和降粘劑，由于粘劑罐在聚合釜上方，距離地面高約3 m， 每次操作人員都需要使用移動(dòng)梯架將消泡劑、降粘劑手提至車上向罐內(nèi)加入，由于降粘劑罐周圍管線較多存在一定程度阻擋， 易造成藥劑灑落污染操作環(huán)境， 甚至因加入口閥門忘關(guān)造成操作事故。

1.3 分散管線清理頻繁

采用微懸浮法生產(chǎn)工藝，引發(fā)劑、單體、脫離子水、乳化劑等原料在分散罐內(nèi)分散均化，完成后打入聚合釜，入料完成后分散管線內(nèi)殘留分散液容易發(fā)生自聚，自聚產(chǎn)生的低聚物堵塞管道造成入料困難，尤其夏季氣溫高，極易造成分散管線自聚，車間需要頻繁對(duì)分散管線進(jìn)行人工清理，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 改進(jìn)措施

2.1 增加自動(dòng)涂釜裝置

通過技改，在聚合釜釜頂增加2 臺(tái)電動(dòng)噴淋閥，配套增設(shè)1 臺(tái)涂釜液泵、1 臺(tái)沖洗水泵和1 臺(tái)涂釜液儲(chǔ)罐。涂釜液貯存在涂釜液罐中，從貯罐送來規(guī)定量的涂釜液，經(jīng)蒸汽氣化注入到聚合釜的沖洗水管道中，蒸汽和涂釜液混合物經(jīng)聚合釜頂?shù)碾妱?dòng)噴淋閥噴入到聚合釜中，在聚合釜內(nèi)的釜壁和內(nèi)部部件的表面上固化，自動(dòng)涂釜工藝流程示意圖見圖1。

圖1 自動(dòng)涂釜工藝流程示意圖

2.2 增加消泡劑/降粘劑自動(dòng)加入裝置

通過改造，在聚合釜周邊單獨(dú)增加1 臺(tái)消泡劑罐、1 臺(tái)降粘劑罐并設(shè)置1 臺(tái)加料泵，消泡劑罐和降粘劑罐平均1 周配置1 次， 需要向釜內(nèi)加入助劑時(shí)，只需要流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量加入到原有降粘劑罐內(nèi)即可，自動(dòng)加入工藝流程示意圖見圖2。

圖2 自動(dòng)加入工藝流程示意圖

2.3 增加聚合分散入料反沖洗

更改聚合入料程序， 在不改變?cè)腥肓铣绦虻那疤嵯?，在分散管線末端法蘭處進(jìn)行配管，將純水接至法蘭蓋上， 在聚合分散入料并完成助劑罐的清洗后，自管線末端開啟反沖洗程序，對(duì)分散管線進(jìn)行反沖洗， 降低了分散管線內(nèi)分散液的殘留濃度。

3 實(shí)施后的效果

3.1 自動(dòng)涂釜后的效果

涂釜操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化改造，結(jié)合使用進(jìn)口涂釜液，防粘釜效果大大提高，渣子料比改造前降低明顯，自動(dòng)涂釜的操作在密閉的聚合釜內(nèi)進(jìn)行，自動(dòng)涂釜過程不會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成影響，成功實(shí)現(xiàn)了改善職工工作環(huán)境和降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度的預(yù)期目標(biāo)。

改造后，每天的壓濾料可減少4 包，每袋壓濾料按700 kg（含固量50%）計(jì)算，每年可減少壓濾料（干基）462 t，壓濾料按每噸1 500 元，成品樹脂售價(jià)按5 700 元計(jì)算。年創(chuàng)效194 萬(wàn)元。由于涂釜效果好，每個(gè)清釜點(diǎn)（共14 點(diǎn)）單次清釜的時(shí)間縮短了2 min，每臺(tái)釜可節(jié)省28 min，年可多生產(chǎn)8 釜次以上；高壓清洗泵流量為227 L/min，每臺(tái)釜可節(jié)約脫離子水約6 t， 每噸水按11.65 元計(jì)， 可節(jié)省69.9元，每條線每天入料3 釜，聚合共3 條線，1 年可節(jié)約脫離子水20.76 萬(wàn)元； 高壓清洗水泵電機(jī)功率185 kW，每次少開28 min，電費(fèi)按0.479 元計(jì)算，每臺(tái)釜可節(jié)約用電41 元，1 年可節(jié)約用電12.18 萬(wàn)元；改造前配制涂釜液需用到甲醇， 甲醇屬于有毒有害危險(xiǎn)化學(xué)品，改為自動(dòng)涂釜后，更換涂釜液，甲醇不再使用，每月節(jié)省助劑甲醇約2 t，甲醇每噸0.45 萬(wàn)元，每月可節(jié)省甲醇0.9 萬(wàn)元，而且車間可減少甲醇的儲(chǔ)存量，使車間甲醇庫(kù)存量基本為零。全年效益為237.74 萬(wàn)元，項(xiàng)目投資為300 萬(wàn)元，按14 年折舊，折舊費(fèi)用為20.36 萬(wàn)元，則年創(chuàng)效額為217.38 萬(wàn)元。

3.2 消泡劑、降粘劑自動(dòng)加入后的效果

消泡劑、降粘劑實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加入，每次向聚合釜內(nèi)加入助劑時(shí)，只需要啟動(dòng)自動(dòng)加入程序，由流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量加入降粘劑罐內(nèi)， 加入量達(dá)到設(shè)定值即可，無需人為干預(yù)，顯著降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人工加入時(shí)助劑灑落， 工作環(huán)境進(jìn)一步得到了改善。

3.3 實(shí)施反沖洗后的效果

實(shí)施反沖洗后，分散管線內(nèi)殘留的分散液濃度大大降低，分散管線內(nèi)自聚情況得到緩解，分散管線的清理次數(shù)明顯減少，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，提高了產(chǎn)量，同時(shí)也大大減少了因清理管線造成的勞動(dòng)強(qiáng)度。清理次數(shù)見表1。

由表1 可以看出，自2017 年下半年實(shí)施反沖洗以來，分散管線清理次數(shù)明顯減少，管線清理周期延長(zhǎng)，同時(shí)管線清理所需時(shí)間減少，這是由于實(shí)施反沖洗后，管線內(nèi)殘留的分散液減少，濃度明顯降低，使管線內(nèi)自聚程度得到有效緩解，管線內(nèi)自聚產(chǎn)生的自聚物少，管線清理的難度也相應(yīng)降低。管線清理次數(shù)的減少，也相應(yīng)減少了因管線拆檢產(chǎn)生的人工以及墊片和螺栓等的耗用，經(jīng)估算，反沖洗的實(shí)施可創(chuàng)效四百余萬(wàn)元。

表1 分散管線清理次數(shù)

4 現(xiàn)階段存在的問題及展望

4.1 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清釜

人工清釜還需每釜開釜蓋，在人孔處架設(shè)高壓噴槍手動(dòng)定位進(jìn)行清釜操作，清理效果不盡人意且勞動(dòng)強(qiáng)度大。計(jì)劃將高壓噴槍進(jìn)行改造，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)噴槍的自動(dòng)定位，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高噴槍的清釜點(diǎn)的定位精確度，提高了清理效果，必要時(shí)引進(jìn)自動(dòng)清釜裝置，實(shí)現(xiàn)了釜內(nèi)自動(dòng)清釜。

4.2 實(shí)現(xiàn)乳化劑集中配置

聚合釜入料的助劑配置需要每釜一配，每天乳化劑的配置量在3.5 t 左右，助劑配置工的勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且配置時(shí)容易造成因人為因素導(dǎo)致的加入偏差，計(jì)劃新增乳化劑儲(chǔ)罐，將乳化劑提前加入到儲(chǔ)罐內(nèi)，需要助劑配置時(shí)，通過計(jì)量將乳化劑加入到配置罐內(nèi)，提高乳化劑配置的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提高自動(dòng)化水平。

5 結(jié)語(yǔ)

通過各專業(yè)技術(shù)人員的相互配合及努力，成功實(shí)現(xiàn)了專用樹脂生產(chǎn)涂釜操作、助劑加入及反沖洗等工藝技術(shù)的改造， 生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化水平有所提高，但與普通PVC 生產(chǎn)工藝相比，專用樹脂生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化還任重道遠(yuǎn)。