偏氯乙烯樹脂聚合生產減少雜質技術改進

童昕，呂穎琦

（浙江衢州巨塑化工有限公司，浙江衢州 324004）

聚偏氯乙烯（PVDC）是一種無毒無味、安全可靠的高阻隔性材料，除具有塑料的一般性能外，還具有耐油性、耐腐蝕性、保味性以及優異的隔氧、防潮和防霉性能，可直接與食品進行接觸，同時還具有優良的印刷性能[1-2]。其應用領域十分廣泛，涉及食品、化工、化妝品、藥品以及五金機械制品等方面，在許多國家被譽為“綠色”包裝材料[3]。

偏氯乙烯（VDC）含量是衡量PVDC 阻隔性的主要因素。根據VDC 的含量，VDC 與氯乙烯（VC）共聚產品又可分為PVDC保鮮膜、PVDC腸衣膜、PVDC里印膜（復合膜）等。PVDC腸衣膜具有良好的隔氧防水性，耐高溫殺菌，主要用于熟食品的包裝，目前市場上以火腿腸包裝為主。

國內僅有衢州巨塑化工有限公司和南通匯羽豐公司2家生產商。其中巨塑化工有限公司已發展為國內最大的PVDC樹脂生產商，產量39 kt/a。近年來，該公司在原工藝路線的基礎上，不斷實施裝置工藝技術升級改造，穩步提高樹脂產品質量和知名度。但與國際知名PVDC樹脂仍存在一定的差距，尤其是樹脂雜質一直影響樹脂品質再上一層臺階；且下游客戶對樹脂產品的要求越來越高，雜質數決定樹脂的成膜率。因此減少樹脂雜質產生成為決定PVDC樹脂品質的關鍵。

1 流程與問題

1.1 工藝流程

PVDC樹脂生產工藝流程見圖1。

圖1 PVDC樹脂生產工藝流程Fig.1 PVDC resin production process

先將一定量去離子水加入聚合釜中，并啟動攪拌，同時向釜內加入緩沖劑。然后封釜用N2試壓。合格后，即對聚合釜進行抽真空，在規定時間內釜內壓力變化符合要求后進行投料操作，原料依次按順序投，投料結束后升溫至規定量開始進行聚合反應。反應結束后，未反應的單體經過泡沫捕集器后走尾氣回收系統進行單體的回收。釜內樹脂進入脫析槽后用熱真空方式進行脫析，單體殘留合格的樹脂懸浮液送離心工序進行分離，離心機下料的濕物料由螺旋輸送機送入流化床，用熱風進行干燥，干燥后的樹脂通過篩分后采用脈沖輸送的方式送至成品包裝。

1.2 存在問題

1）聚合入料系統。部分助劑系統未實現密閉入料，極易將外來雜質帶入裝置內。

2）脫析系統。手動操作樹脂脫析易產生黑黃點。樹脂經常出現黑黃點問題，究其原因是多臺脫析槽同時升溫時導致己二蒸汽壓力波動大，引起蒸汽溫度波動，最高達280 ℃，加上脫析槽蒸汽切斷閥和手閥存在內漏現象，容易使得脫析槽內的樹脂倒入蒸汽管道內，把樹脂烤焦；另外，脫析槽盤管結構容易積料，使用時間長后導致樹脂產生黑黃點，存在較大的樹脂質量隱患。

3）離心干燥成品混料系統。離心存在波動、離心機經常跳停的情況，判斷主要是樹脂漿料含量不一致導致。流化床控制亦因離心進料流量波動而影響，溫度時常超標，最終導致樹脂過熱發黃。

4）成品混料系統。成品部分工藝落后，如部分助劑為人工稱量并添加，包裝下料口采用磁棒箱來除去金屬雜質，亦采用人工拆除清理磁棒箱，極易將外來雜質帶入裝置系統的可能。此外隨著產量增加，尤其夏季水溫偏高，混料系統恒溫過程較難控制，導致攪和機經常跳停，影響樹脂產品質量。

2 應對措施

1）針對PVDC 樹脂偏黃問題，將聚合緩沖劑計量槽、分散劑計量槽、離心供料槽等系統隔絕空氣做氮保，實現密閉入料。

2）針對脫析槽中易產生黑黃點影響樹脂品質問題，在蒸汽調節閥前新增1個切斷閥，同時進脫析槽前蒸汽管線上增加DCS 壓力，并將脫析槽壓力與蒸汽管壓力做DCS 聯鎖，避免蒸汽現場手閥內漏和脫析槽內樹脂倒竄進蒸汽管道內。同時優化脫析升溫程序，將蒸汽控溫從PID控制改為二段式控制，增加蒸汽用完后立即高壓水自動沖洗，避免樹脂積料因溫度過高烤焦產生質量問題。另對脫析槽蒸汽盤管改造，優化蒸汽盤管形式，減少蒸汽盤管樹脂積料問題。

3）離心過程的穩定控制和優化完善，進一步減少離心機跳停頻次，確保產量和質量的穩定。針對離心存在波動、離心機經常跳停的情況：一是組織對脫析槽壓料到漿料槽的壓料過程進行程序優化，自動切換2個漿料槽的進料，樹脂漿料含量更加均勻，避免員工操作的不一致導致難離心情況的發生，同時降低離心跳停頻次；二是對漿料槽換槽進行優化，換槽初期降低進料量，減少因為換槽漿料含量變化影響離心機運行，模擬DCS 員工先進操作方式進行固化，實現離心機進料的自動修正；三是針對離心機電流進行連鎖控制，加強過程控制，實現離心的穩定運行；四是針對打散器故障導致離心機下料異常，故此新增打散器轉數DCS 監控，指導員工及時發現異常，避免事故發生。另外，現對流化床風室風量、風壓進行了適當調整，在不影響樹脂干燥情況下，提高樹脂產能。風量調整前后，揮發分的質量分數保持在0.08%、雜質保持在6個不變。

4）新增粉料自動添加裝置，取代人工添加助劑。一方面提高稱粉精度，避免雜質混入系統；另一方面降低員工勞動強度，減少誤操作，提高混料效率。成品混料采用5 ℃水來進行溫控，同時優化攪和機溫控程序，使得混料過程更加穩定。同時新增1套粉料自動添加系統，減少人為操作的不穩定性和避免外來雜質進入系統。改造易清潔磁棒除鐵器，降低員工操作強度，同時減少異物雜質和金屬雜質帶入對樹脂質量的影響。

5）生產管理精細化。梳理生產過程存在的問題、質量“風險點”和對應的處理方法，確保發現異常就能盡快解決問題：一是梳理出脫析和離心過程的樹脂存在的問題、質量“風險點”，加強員工教育；二是加強巡檢質量和提高員工對樹脂質量的敏感度，如生產各環節實施監控，若發現異常，立刻組織進行專項跟蹤排查。

3 效益分析

采取上述措施改進后，裝置自動化水平提升，降低員工勞動強度，脫析槽盤管及管道拆洗周期由2次/月降低到1次/月，節省清洗費用12萬元/a；樹脂黑黃點發生頻次明顯減少，樹脂品質提高，每年約減少200 t廢樹脂，合格樹脂20 000元/t，廢樹脂6 000 元/t，節省廢樹脂處理費用280 萬元/a，合計經濟效益292萬元/年。

4 結束語

通過對現有工藝改造，實現生產過程密閉入料，脫析升溫改造（蒸汽盤管改造）、離心控制優化和成品混料過程優化，如增上自動添加粉料裝置等先進裝置，有效減少PVDC樹脂雜質產生，從而進一步提高產品品質。降低了員工勞動強度，節省清洗費用、廢樹脂處理費用合計292萬元。