全自動化片堿包裝系統運行總結

展宗旺,陳維誠，王尚文

(甘肅北方三泰化工有限公司，甘肅 白銀 730900)

甘肅北方三泰化工有限公司(以下簡稱“北方三泰”)氯堿生產線主要為銀光集團重點民用產品TDI(甲苯二異氰酸酯)提供原料，滿足18萬t/a TDI產品對氯的需求。為優化燒堿產品結構，北方三泰于2019年底新建成一套5萬t/a片堿裝置，片堿包裝采用了全自動化包裝系統。

兩條包裝線運行半年以來，達到了設計預期效果，相比半自動化包裝線，大幅降低了勞動強度，正常生產期間每班只需1名巡檢人員；片堿屬強堿化學品，智能制造減少人員直接接觸，提升了裝置本質化安全水平。每條包裝線產量3.7 t/h，最高可達4.7 t/h。

1 包裝系統的組成及包裝流程

整套片堿包裝線由五大部分組成：鏈排供袋開口，稱重進料裝袋，振動排氣輸送，熱封折邊縫袋，機器人碼垛輸送。

包裝過程每一個動作均依靠光電感應觸發、氣動操作機械執行完成，主要步驟如圖1所示。

圖1 片堿全自動包裝過程示意圖

2 包裝系統的改進

99%片堿生產過程中物料顯著特點是：熔鹽、堿液都是高溫、高濃度，且易結晶堵塞設備、管道。要避免這些問題，須做好以下工作：①開車前系統的預熱，停車后系統吹掃。②延長制片機、包裝機穩定運行周期，減少開停、切換次數。這兩方面工作北方三泰做得比較好，特別是對全自動化包裝機的運行研究改進后，包裝機從最初投產運行3天切換1次，達到目前2周切換1次，最長連續運行周期達到16天，大幅提升了裝置的穩定性。主要從以下幾方面進行了研究改進。

2.1 包裝機氣源接頭

自動包裝機從供袋開始到機器人碼垛完成，期間共有36個操作動作，要完成這些動作，全部依靠氣動操作執行。初期投產時，氣動部分故障率最高，主要是氣缸與氣源管連接接頭頻繁破裂。氣源接頭共有兩種類型：一類是單純接頭，將氣源管與氣缸連接；另一類是調速接頭，通過調節氣源壓力，實現動作速度控制。原設計中，考慮物料特性，氣源接頭全部選為非金屬材質(PP )，運行約1周，接頭就出現破裂。經過分析驗證，PP材質不耐堿腐蝕。全部改為304不銹鋼材質后，解決了以上問題。

2.2 包裝機下料斗、料門堵塞

片堿從制片機錐形下料倉開始，最終進入包裝袋，要經過正反螺旋送料，稱重時粗流、精流控制，總共3次螺旋推送。在推送物料過程中，設備對片堿擠壓，產生粉塵，這些粉塵在隨片堿流入包裝袋過程中，會在設備表面掛壁，特別在包裝機下料斗、料門處掛壁嚴重。掛壁嚴重會造成兩種結果：①下料斗內壁掛粉塵越厚，隨著時間延長，最終堵塞物料通道，須停設備清洗；②下料斗內壁掛粉塵厚到一定程度后結塊，因重力與設備內壁脫離，掉落后堵住料門，導致設備停產。對下料斗、料門內壁采取PAF涂層處理，徹底解決了掛料問題。

2.3 干燥除濕系統及負壓除塵系統

99%片堿有很強的吸濕性，在空氣中易潮解。腐蝕性極強，對纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等有腐蝕，與金屬鋁和鋅、非金屬硼和硅等反應放出氫。

為確保產品質量，從片堿裝袋開始到縫袋結束的過程應具備兩個條件：①包裝生產線為封閉結構，保持空間內空氣干燥;②包裝機上所有設備材質耐堿腐蝕。

在初期運行過程中，陸續出現影響連續生產的問題。經過觀察分析，雖包裝機主要材質為304不銹鋼，但其內部自動控制元件選用鋁材(如氣源匯流板等)，長時間運行肯定會產生腐蝕，造成元件局部強度不夠、破損泄漏停車。把這部分元件逐步更換材質后，解決了該問題。

防止物料受潮和設備腐蝕，從兩個方面改進：①為全自動包裝機增加1臺除濕干燥機，持續向密閉空間內提供干燥熱風，同時將空間內置換后空氣抽出，循環往復工作，使包裝機空間內溫度26 ℃、濕度40%。②減少空間內堿塵。制片機刮刀剝離轉鼓上堿片(即破碎)會產生堿塵；片堿從下料倉進入包裝袋過程中，經過螺旋推送摩擦也會產生堿塵。試運行2個月以后，即為制片機和包裝機安裝了兩套負壓除塵系統進行除塵。

采取以上措施后，大幅改善了工作環境，基本消除了堿塵及后續的腐蝕問題。

2.4 包裝袋改進

片堿包裝袋質量要求高，為兩層結構：內層強度低，密封性好，防止物料受潮結塊；外層耐磨損、強度大，便于搬運。包裝袋接料過程由鏈排送袋、底部吸盤取袋、上部吸盤撐口、擺臂上袋、縮口夾袋這5個動作完成，上部吸盤撐口最關鍵，實現內外袋同步撐開。最初使用的包裝袋，內袋與外袋分離，只是在最底部將內袋與外袋熱壓在一起，袋口附件處熱壓3 mm，使內外袋粘在一起。其弊端：①袋口熱壓的3 mm寬度不牢靠，內外袋容易分開，上部吸盤撐口時，外袋撐開，內袋沒撐開，造成上袋失敗，掉袋頻繁。②內外袋人工套在一起，不能完全對齊、鋪平，容易起褶皺，后續折邊、縫包時，褶皺處厚度翻倍增加，經常發生卡袋。針對以上弊端，改為內外袋為一體袋，直接將7 μm厚的內膜熱附在外袋層上，使兩層成為一體，再作為原材料加工成包裝袋。內外袋成一體后，解決了以上問題，而且通過設定熱封溫度和時長，達到內膜熱封、外袋完好的效果。

3 結語

全自動片堿包裝機光電感應68個，執行動作多。出現故障時，要求判斷問題快、解決及時；問題不能解決時，必須切換包裝機或停車。因此，對巡檢人員處理異常能力要求高，必須熟練掌握包裝機各個部件、動作名稱及控制程序。

作為國內首套99%片堿自動化包裝機，經過半年的摸索改造，運行情況達到了預期目標。與半自動包裝線相比，減少生產線人工稱量、封袋、碼垛等工序操作人員約24名，年可節約人工成本240萬元，而且大幅降低了人工勞動強度，改善了作業環境，明顯提升了生產效率。但不能滿足于現狀，創新無止境，該自動化包裝系統仍有很大的改進空間，北方三泰下一步計劃改進制片機放堿盤、包裝機臨時出料管線，將99%片堿不合格品回收到32%堿儲槽，使產品合格率達到100%。