提高无纺布产品质量稳定性的优化操作

作者:文博论文查重     发表时间:2020-12-26 02:31:19   浏览次数:213


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  摘要:根据聚丙烯装置生产无纺布专用料的运行情况,分析影响无纺布产品质量的因素,优化日常生产操作以稳定和提高无纺布产品质量。

  关键词:聚丙烯;无纺布专用料;质量;稳定性;操作

  青岛炼化20万吨/年环管法聚丙烯装置,采用国产化第二代环管聚丙烯工艺技术[1]。使用固体过氧化物降解剂,可控流变(CRPP)方案生产无纺布专用树脂牌号PPH-Y38Q。生产期间产品熔融指数波动较大,质量稳定性差,且在转产、生产过程中,挤压造粒机易发生停机事故。本文就如何控制产品质量和提高产品质量稳定性进行分析探讨。

  1.概述

  聚丙烯专用纤维料的生产方法主要有过氧化物降解法(CRPP)和氢调法。本装置生产采用过氧化物降解法,在生产扁丝料的基础上,挤压造粒阶段添加过氧化物降解剂作为分子量调节剂,与高分子聚丙烯中的长链分子反应降解为短链,降低分子量的同时使聚丙烯的分子量分布变窄,得到高熔融指数、窄分子量分布的产品[2]。特点是避免了反应器轴流泵因高氢气浓度造成的汽蚀,另外可避免挤压造粒机组高熔融指数时的开机困难。但过氧化物可能会引起VOC增多,产品异味,黄色指数上升,且产品的熔融指数稳定性较氢调法差。

  2.影响产品质量的因素

  2.1原料丙烯的质量

  本装置原料丙烯为催化裂化气体分馏而得。原料丙烯质量总体指标是符合工艺要求的,但个别杂质如硫、水含量的波动,在上游装置开停工或生产波动时,会超出工艺要求。产生的后果除了造成生产波动、催化剂消耗偏高外,对聚丙烯产品的等规度、灰分等也会产生较大的影响。

  数据表明H2S含量对催化剂活性和等规度均有较大影响,4-5ppm的H2S即可使催化剂活性降至70%,等规度降至96%;20ppm的H2S即可使催化剂活性降至30%,等规度降至92%以下。

  原料中的CO2、H2O、H2S、O2等杂质,与烷基铝发生反应,当有害杂质含量高,为了消除原料中有害杂质对催化剂的破坏作用,必须多加活化剂,结果会使产品中灰分有所增加。

  2.2降解剂加入量

  过氧化物固体改性颗粒,作为分子量调节剂,与高分子聚丙烯中的长链分子反应降解为短链,降低产品分子量的同时使分子量分布变窄。

  过氧化物的加入量是生产无纺布专用料PPH-Y38的关键,通过加入过氧化物,让熔融指数在短时间内升至38g/10min。因此,过氧化物的加入量必须精确控制。一旦固体降解剂系统发生波动,过氧化物加入量过大,切粒机极易发生缠刀、垫刀、管线堵塞现象。降解剂的批次问题还可能会引起VOC增多,产品异味,黄色指数上升。

  2.3在线融指仪的偏差

  在线融指仪采用实时流变计进行熔融物测量。它是一种连续测量毛细管流变计,用于监控并检查在挤压机内的熔融物。流变计可将测量的抽出熔融物回料到闭合回路的工艺流程中。回路容积流量叠加在际测量流量上,便可连续地向毛细管供应新的熔融物。

  正常生产中,参考在线融指仪指数变化,及时调整降解剂的加入量,以保证产品熔融指数的稳定。但在线融指仪的显示值与化验分析结果存在偏差,尤其在转产过程中,挤压机内的物料融指发生变化,在线融指仪的分析值存在滞后,导致融指的偏差。经常存在成品样熔融指数低于在线融指仪显示值,导致控制的偏差。

  2.4挤压造粒系统的生产工况

  2.4.1 抽吸系统的调节

  挤压造粒系统内的抽吸系统为集中抽吸系统,它将下列各排放点的添加剂和PP粉料收集并过滤,将气体排入大气:

  (1)来自聚合物和各添加剂计量秤及M802尾气;

  (2)来自各添加剂加料器Z801A/B/C/D/E/F的尾气;

  (3)来自挤压机进料斗Z802的尾气。

  设该系统的目的在于避免因N2和粉末引起的工作区污染,但抽吸系统的抽吸量过大也会造成产品黄色指数的不合格。

  2.4.2转产过程挤压机停机

  2019年挤压造粒机共停机14次。其中有11次发生在转产、生产无纺布专用料PPH-Y38Q期间,包括转产前的主动停车。在挤压切粒机正常运行过程中的垫刀主要发生在牌号切换和降解剂大幅波动或失量时。分析原因是聚合物熔指在短时间内发生大的变化,造成挤压机筒体内聚合物流速过快,导致短时间内不能保持充满状态,从而使一部分模孔不能正常出料,切粒水冲入模孔,等到该部分模孔出料时,高温的聚合物与水结合产生爆破现象,从而造成垫刀,进而使切粒机扭矩高而停车[3]。另外由于出料不稳定,部分的模孔“冻住”堵塞,则造成剩余模孔出料速度快,也可能导致垫刀而切粒机扭矩升高停车。

  挤压机频繁开停车,不仅导致过渡料的增加,转产过程也会导致产品融指的波动,产生拖尾料、大小粒等,不利于产品质量的稳定[4]。

  3.提高产品质量的优化操作

  随着市场对聚丙烯需求的不断增加,聚丙烯的生产规模也在不断扩大,因此,通过优化日常操作,来保证产品质量及其稳定性,可以参考以下几点:

  3.1丙烯原料的精制

  (1)选用合适的脱硫、脱砷剂,除了要考虑物料本身特点、活性、操作条件以及设备投资状况等以外,还应在脱砷前,加强脱硫工序,以免原料丙烯中硫含量出现波动时造成脱砷能力的降低,进而造成砷含量超标,影响产品质量;

  (2)定期对装置原料丙烯和精制丙烯进行采样、化验分析,保证各项指标在正常范围内,并加强与化验、气分及罐区的沟通、协调,及时获取气分、罐区丙烯原料采用分析结果,便于装置做出相应的监控、调整;

  (3)加强工艺技术管理,加强职工的技术培训,严格现场管理,杜绝违章操作,优化工艺配方,当原料性质出现波动时,及时分析原因,调整操作,尽快恢复正常生产,减少损失。

  3.2计量秤的优化

  (1)转产前清理过氧化物计量秤的过滤器,保证计量称下料稳定;

  (2)联系仪表单位根据不同批次降解剂对计量称进行静态、动态标定,PID整定;

  (3)平衡造粒机系统氮封补氮量与抽吸系统排风量,维持系统微负压,并且进、排风量不宜过大;

  (4)定期进行接地系统检查,防止因接地电阻影响计量称精准度,计量称出料口采用柔软性好的硅胶软连接,避免计量称受到上托或下拉的作用力;

  (5)更换更精准传感器,增加滤波器。

  3.3在线融指仪的偏差校正

  (1)转产无纺布PPH-Y38Q,及时切换在线熔指仪档位,MFR 10-40g/10min;

  (2)采用中心值控制法,减少熔融指数范围偏差;

  (3)转产后,及时对粒料进行加样化验,对比化验数据,将在线熔指仪校正;

  (4)当出现数值偏差,及时联系仪表人员对泵出入口压力进行标定,修正参数。

  3.4挤压机平稳运行

  (1)转产过程中对挤压机参数不断进行摸索调整。较生产低熔指产品时,适当降低筒体、模板及切粒水的温度;调整节流阀,改善切粒机的混炼程度;并适当调高切粒机的切刀转速,保证切粒质量;

  (2)在生产PPH-Y38Q牌号时,尽量提高挤压机的生产负荷,提高主电机的扭矩及增加模板的冲模率;

  (3)操作人员应及时关注降解剂存量,在降解剂大幅波动或失量时应及时启动备用降解剂加料,并及时提高切粒机转速;

  (4)牌号切换期间要求操作人员进行现场监控粒子情况,若挤压机工况异常,及时进行参数调整。

  3.5优化转产方案

  现生产无纺布专用料以PPH-T03为基础物料,H2作分子量调节剂,通过对称加氢控制基础粉料为窄分子量分布,参考数据,建议可以从MI为6的对称加氢均聚物切向PPH-Y38Q,减少MI的波动范围。

  无纺布专用料要求质量稳定性高,小批次排产的生产方式,不利于稳定控制,不利于挤压机组的长周期运行。优化排产周期,将小批次的牌号、无纺布专用牌号合并生产,或实行双月合并产,减少牌号转产次数,稳定产品质量。

  相关期刊推荐:《化纤与纺织技术》(季刊)创刊于1972年,由广东省化学纤维研究所主办。本刊以促进学术和信息交流,为科研与生产服务为宗旨,主要报道国内外化学纤维、纺织、印染、服装、非织造布等行业的科研成果、生产实践、技术革新、设备改造、经营管理、行业发展动向等方面的内容

  4.总结

  现装置生产的无纺布已可以满足下游企业需求。但是在日常操作中仍需继续优化操作,分析影响产品质量的因素,优化各项指标,平稳生产,提高产品树脂质量稳定性,树立品牌形象,从而提高企业的竞争力。——论文作者:刘莹莹

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