淺析幾種常見的顆粒外觀問題

宋方全 李秋成 王勇

中國石油大連石化公司 遼寧 大連 116031

7萬t/aPP（PP）裝置采用原意大利海蒙特公司的液相本體Spheripol專利技術，由北京工程公司設計院負責設計，采用1臺液相環管反應器的生產工藝，用于生產PP均聚物。裝置于1997年9月18日開工建設，1999年3月31日投料試車并一次開車成功，設計小時生產能力9.72t/h，可生產24種牌號的PP產品。近年來隨著社會發展，PP產品的用途更加精細化，下游客戶對PP產品的產品質量要求也越來越嚴格，因此保障產品質量穩定，提升產品質量水平就成了裝置必須重視的問題。

1 幾種常見的顆粒外觀問題

結合長期以來造粒運行的經驗，發現黑斑粒、黑粒、色粒及黃色指數升高、大小粒以及拖尾粒是PP生產中比較常見的幾種外觀問題。

1.1 黑斑粒

黑斑粒是指在成品PP顆粒中目視可見黑色或深褐色斑點的顆粒，少量的黑斑粒在取樣過程中不易發現，為PP產品的外觀質量留下了隱患（見圖1）。

圖1 黑斑粒

1.2 黑粒、色粒及黃色指數升高

黑粒、色粒是指PP成品顆粒的顏色與應有顏色有明顯差異的顆粒，黃色指數過高是指PP成品顆粒顏色發黃發暗。下游用戶使用了含有黑粒、色?；螯S色指數過高的PP顆粒會導致產品顏色發生改變，直接影響產品的銷售。

1.3 大小粒

大小粒是指產品中存在一定數量的大?；蛘咝×！４罅槿我夥较蛏铣叽绱笥?mm 的粒子，包括連粒。小粒的定義為任意方向上尺寸小于2mm 的顆粒，包括碎屑和碎粒[1]。大粒過多會導致下游用戶使用時顆粒堆積在濾網上，無法正常加料，而小粒過多會導致用戶管道、過濾器等設備堵塞，影響用戶使用（見圖2）。

圖2 正常聚丙烯顆粒（左）和大粒（右）對比

1.4 拖尾粒

拖尾粒是指因切粒不良產生的帶錐角和毛刺的顆粒，拖尾較為嚴重時顆粒會帶如蝌蚪一樣帶有“尾巴”。少量的“尾巴”較短的拖尾粒不會對下游用戶的使用產生直接影響。但是拖尾粒產生的同時多半會伴有大量碎屑產生，并且如果拖尾粒的“尾巴”較長則可能在輸送過程中糾纏打結，導致管道、過濾器等設備堵塞，影響用戶使用（見圖3）。

2 原因分析

2.1 黑斑粒產生原因

黑斑粒的出現主要是由于有雜質混合在熔融的PP中。雜質的來源一般有以下幾種可能：

（1）外界雜質或管道內積存的雜質脫落進入到造粒及顆粒水系統中。

（2）雜質隨著添加劑加料的過程進入系統當中。

（3）造粒機內PP長時間加熱碳化導致出現黑色雜質。

2.2 黑粒、色粒及黃色指數升高原因

造成PP產品出現黑粒、色粒及黃色指數上升的原因主要有3點，其一是開停工過程中產生的不合格料混入到了成品中，其二是催化劑在上游工序中沒有被完全失活，其三是在造粒過程中PP被氧化導致PP顆粒顏色改變（氧化較為劇烈時PP顆粒及細粉會呈現出淡粉紅色）。所以黑粒、色粒及黃色指數升高可能是以下幾種原因導致的：

（1）開停工過程中產生的碳化料、氧化料等不合格料被送到了成品料倉中。

（2）催化劑在聚合工段中失活不完全。

（3）抽吸系統閥門開度過大或抽吸風機吸力不足導致空氣進入抽吸系統導致PP被氧化。

（4）配方錯誤或穩定劑加料系統故障導致穩定劑加入量不足導致PP被氧化。

2.3 大小粒產生原因

造成大小粒增多的因素主要有2點，一是PP出料與刀速不匹配，二是振動篩故障，大小粒無法被正確的篩選出來。所以大小粒的產生可能是由以下幾種原因導致的：

（1）模孔堵塞造成局部丙烯出料不均，造成個別PP顆粒偏大或偏小。

（2）切粒機負荷與刀速不匹配，切刀對PP切割次數過多或過少導致PP顆粒整體偏大或偏小。

（3）抽吸系統不暢，粉料成分不均等原因造成的下料負荷波動，造成造粒機模頭出料忽快忽慢，形成大小粒。

（4）振動篩故障，振動篩無法正常篩選出大小粒，本應被篩出的顆粒會混在正常顆粒中被送往成品料倉中，造成PP成品大小粒偏高。

（5）切刀鋒利度不足，由于切刀不夠鋒利導致不能完全與模板貼合，切粒時有部分熔融的PP擠入切刀與模板之間的微小空隙中，形成細小的碎屑。

2.4 拖尾粒產生原因

拖尾粒的產生主要是由于切刀不能干凈利落地將顆粒切斷，未被完全切斷的部分最終被切刀的力量拉斷，導致顆粒產生拉絲狀的“尾巴”。造成顆粒無法被完全切斷的原因一般有以下幾種：

（1）模板溫度、顆粒水溫等參數設置不合理，從模板擠出的PP顆粒不能被顆粒水冷卻至容易被切刀切斷的硬度，導致顆粒無法被完全切斷，產生拖尾粒。

（2）切刀鋒利度不足，切刀刀刃在使用過程中會逐漸出現細小的缺口，有缺口的部位不能與模板完全貼合，顆粒無法被完全切斷產生拖尾粒[2]。

3 建議采取的措施

3.1 避免黑斑粒產生的措施

要避免黑斑粒的產生，可以從以下幾個方面入手：

（1）避免造粒管線中混入雜質。在進行管線打開作業時避免物體落入管線中，利用停檢的窗口期對粉料料倉、粒料料倉進行全面檢查，發現墊片、膠皮老化要及時更換，避免其老化脫落；檢查及處理顆粒水系統時禁止攜帶如對講機、簽字筆、報警器等易脫落的物品，防止其落入顆粒水系統中，將雜質帶入系統。

（2）在添加劑加料時要注意檢查添加劑質量，一旦發現添加劑中含有雜質要立即停止加料，及時更換批號，同時添加劑加料時也存在雜物落入系統的風險，操作人員要對加劑人員做好監督。

（3）造粒機進行停機維護時為了加快開車進度，裝置一般會保持造粒機處于加熱狀態，造粒機內部的PP會因為持續加熱出現碳化現象，這會導致開車后產出的PP顆粒中持續出現黑點，所以在開車后，要持續切向過渡料倉，直到生產的PP顆粒中不再有黑點料后才能將送料系統切至成品料倉。

3.2 避免黑粒、色粒及黃色指數升高的措施

為了避免出現黃色指數升高，可從以下幾個方面入手：

（1）開停工過程嚴格按照操作卡及操作規程操作，開車過程中確認好放出的熔融狀態PP已經無色透明后再將開車閥轉至模板，在確認取樣口的PP顆粒外觀正常后才能將送料系統轉至成品料倉。

（2）保障PP粉料的去活效果，在生產過程中要保證FIC501和FIC502兩股去活蒸汽的流量，避免D501頂部蒸汽溫度過低，影響去活效果。

（3）在抽吸系統進行過操作調整后要密切關注抽吸系統運行狀態，保證造粒抽吸口內粉塵為徐徐上升的狀態。一旦出現空氣倒吸入抽吸口的情況，說明抽吸系統閥門開度過大或抽吸風機吸力不足，應立即調整閥門或抽吸風機，不然空氣持續進入進料系統，極易導致粉料氧化造成黃色指數升高。

（4）加強對穩定劑加入的監控，操作人員應及時核對穩定劑加入數量，做好對穩定劑下料系統的監盤和巡檢，避免因穩定劑加入量不足導致的黃色指數升高。

3.3 避免大小粒產生的措施

為了避免出現大小粒，可從以下幾個方面入手：

（1）每次造粒例行停機對造粒模板進行緊固，防止因模板松動導致水汽進入造成局部溫度過低堵塞模孔。

（2）日常監盤巡檢時重點關注顆粒水流量、溫度以及熱油系統運行狀態，避免模板因溫度過高出現結焦或溫度過低出現凍堵造成?？撞粫场?/p>

（3）每次造粒開車前逐個對模孔進行疏通，發現大小粒指數升高時可以用較低熔融指數的產品以較高的負荷沖洗模板，保證模板的開孔率。

（4）根據負荷及時調整切刀轉速，保證切刀轉速與造粒機負荷匹配，避免出現顆粒整體偏大或偏小。

（5）做好監盤巡檢，發現造粒機負荷出現波動時及時排除故障穩定負荷，避免負荷忽高忽低造成PP顆粒忽大忽小

（6）定期檢查振動篩運行情況，發現故障及時排除，保證大小?？梢詼蚀_分離。

3.4 避免拖尾粒產生的措施

為了避免出現拖尾粒，可從以下幾個方面入手：

（1）根據當前生產產品的熔融指數等性質制定造粒機模板溫度、顆粒水溫度等影響切粒效果的參數的控制范圍，使從模板擠出的PP能夠冷卻到一個適宜的硬度。

（2）及時切刀進行維護，造粒機開車前應當對切刀進行檢查，發現切刀不夠鋒利應當及時進行磨刀[3]，確保開機時切刀處于鋒利狀態。在發現有拖尾粒產生時可以根據情況停機進行磨刀操作。

4 結論

對于PP顆粒外觀問題，應從實際情況出發，對黑斑粒、黑粒、色粒及黃色指數升高、大小粒及拖尾粒等問題具體分析，有針對性的制定相應措施，從巡檢監盤、設備維護、定期檢查等多方面入手，群策群力，真正把好PP產品質量關。