龔和偉（四川宜賓普什集團(tuán)3D有限公司，四川　宜賓　644007）

CP結(jié)晶物料的工藝改進(jìn)與過(guò)程管理

龔和偉（四川宜賓普什集團(tuán)3D有限公司，四川宜賓644007）

CP結(jié)晶物料是通過(guò)對(duì)聚酯基礎(chǔ)切片的固相縮聚加工過(guò)程得到的，為了保證生產(chǎn)的瓶級(jí)類制品的安全性能，在基礎(chǔ)半成品切片的生產(chǎn)過(guò)程中添加了二次結(jié)晶的精度、風(fēng)量、氮封裝置，用以降低雙酚A（乙醛）的整體含量，提高CP結(jié)晶切片的質(zhì)量安全性能

CP結(jié)晶料；MES系統(tǒng)；過(guò)程控制；5S管理

1　結(jié)晶物料生產(chǎn)的工藝分析

1.1PET樹脂材料簡(jiǎn)介

PET樹脂（聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯）由對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚而成，屬線型聚酯。苯環(huán)是剛性的，酯基是柔性的。苯環(huán)與酯基構(gòu)成剛性的共軛體系。剛性的共軛體系使得PET樹脂具有較高的剛度和強(qiáng)度，因此，材料的線膨脹系數(shù)非常小，變形程度低，而且能夠隔斷非極性氣體的進(jìn)出。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在PET樹脂在180℃時(shí)的結(jié)晶最迅速，但總體而言，其結(jié)晶速度較小，采用冷水冷卻就能得到透光性90%的無(wú)定型PET。PET瓶的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）透光率高；（2）著色性好；（3）強(qiáng)度高；（4）耐腐蝕性好；（5）綠色材料；（6）環(huán)保。

1.2生產(chǎn)工藝分析

CP結(jié)晶物料是酒瓶?jī)?nèi)蓋組合件生產(chǎn)的主要原料，其生產(chǎn)主要分為兩步：首先是生產(chǎn)基礎(chǔ)切片。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法是直接酯化，宜賓普拉斯包裝材料有限公司聚酯事業(yè)部也采用這一方法。瓶級(jí)基礎(chǔ)切片的實(shí)際生產(chǎn)，是在生產(chǎn)常規(guī)切片的基礎(chǔ)之上，添加必要的化學(xué)物質(zhì)和色劑，從而達(dá)到所需的顏色、穩(wěn)定性等特殊要求。其次是對(duì)第一步中得到的基礎(chǔ)切片進(jìn)行增粘。對(duì)第一步中得到的基礎(chǔ)切片進(jìn)行結(jié)晶是增粘的主要方法，在結(jié)晶過(guò)程中，應(yīng)使結(jié)晶度達(dá)到50%左右；

結(jié)晶結(jié)束之后，切片在反應(yīng)器中會(huì)發(fā)生固態(tài)縮聚反應(yīng)，切片的粘度和其他性能相應(yīng)發(fā)生改變，最終達(dá)到所期望的狀態(tài)。切片的粘度增加過(guò)程中發(fā)生了一系列的反應(yīng)，副產(chǎn)品為乙醛、乙二醇和水。

1.3CP結(jié)晶物料的重要質(zhì)量指標(biāo)及分析方法

在基礎(chǔ)切片的生產(chǎn)工序中，結(jié)晶物料主要有以下質(zhì)量指標(biāo)：特性粘度、二甘醇（DEG）、間苯二甲酸含量（IPA）、乙醛含量、熔點(diǎn)、結(jié)晶度、水分含量和灰分含量，而其中本文的重點(diǎn)是對(duì)乙醛含量的過(guò)程有效控制。乙醛含量的測(cè)試一般采用氣相色譜法，乙醛為無(wú)色易流動(dòng)液體，有刺激性氣味。熔點(diǎn)－121℃，沸點(diǎn)20.8℃。乙醛是一種有毒的物質(zhì)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品中的乙醛含量必須嚴(yán)加控制，同時(shí)，國(guó)標(biāo)中對(duì)乙醛的含量也有明確的規(guī)定。在PET聚酯的生產(chǎn)過(guò)程中，反應(yīng)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了乙醛的沸點(diǎn)，這使得材料內(nèi)部的乙醛分子揮發(fā)出來(lái)。使用PET聚酯材料的包裝瓶，其中的乙醛會(huì)影響食品的口感，甚至使食品變質(zhì)，進(jìn)而影響人類的身體健康。國(guó)標(biāo)規(guī)定，PET聚酯材料作為瓶級(jí)切片材料時(shí)，乙醛含量應(yīng)低于1ppm。與此對(duì)應(yīng)，我們可以通過(guò)PET聚酯的熔點(diǎn)來(lái)了解PET聚酯的分子組成等信息。

2　對(duì)生產(chǎn)過(guò)程關(guān)鍵點(diǎn)的重點(diǎn)管理、控制

2.1乙醛的含量及其收集處理

（1）溫度對(duì)乙醛含量的影響

為了探究PET聚酯切片中乙醛含量與反應(yīng)溫度的關(guān)系，我們控制物料在反應(yīng)器停留時(shí)間、氮?dú)饬髁亢偷獨(dú)庵刑細(xì)浠衔锏暮肯嗤?，?shí)驗(yàn)得出，乙醛含量與反應(yīng)溫度的關(guān)系。由此可知，反應(yīng)溫度越高，聚酯切片中的乙醛含量越低。

（2）氮?dú)饬髁颗c乙醛含量的關(guān)系

在我們制定的改進(jìn)方案中，增加二次結(jié)晶、氮封和風(fēng)冷裝置來(lái)降低產(chǎn)品中的乙醛的含量，通過(guò)在結(jié)晶干燥循環(huán)風(fēng)中新增制氮循環(huán)系統(tǒng)，使得氮?dú)庠谡麄€(gè)反應(yīng)器中循環(huán)流動(dòng)，流動(dòng)的氮?dú)庵饕袃蓚€(gè)作用：一是將反應(yīng)中產(chǎn)生的乙醛和在高溫下汽化得到的水以及反應(yīng)中產(chǎn)生的粉塵帶走；反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，氮?dú)庠诜磻?yīng)器中循環(huán)流動(dòng)，因此，循環(huán)的氮?dú)獾牡诙€(gè)作用是能夠?qū)崃考皶r(shí)帶走，從而降低反應(yīng)器的溫度，間接保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.2乙醛含量的控制

將兩臺(tái)獨(dú)立的結(jié)晶機(jī)變?yōu)閮膳_(tái)機(jī)串聯(lián)生產(chǎn)，并在結(jié)晶干燥循環(huán)風(fēng)中新增了制氮循環(huán)系統(tǒng)、結(jié)晶冷卻系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)這三個(gè)環(huán)節(jié)，由氮?dú)庋a(bǔ)充單元和經(jīng)過(guò)處理的結(jié)晶干燥混合氣體進(jìn)入結(jié)晶機(jī)，在結(jié)晶機(jī)中與原料充分接觸后排出，進(jìn)入到過(guò)濾氧化單元進(jìn)行混合氣體的過(guò)濾氧化處理，混合氣中除了氮?dú)?，還有乙二醇和乙醛等小分子化合物，這些化合物是在結(jié)晶過(guò)程中物料發(fā)生降解等反應(yīng)產(chǎn)生的。這些衍生混合氣體在氧化反應(yīng)器中被氧氣催化而成二氧化碳和水，再在冷凝單元將混合氣體降溫后輸送到除濕單元進(jìn)行水分去除，經(jīng)過(guò)這一系列的過(guò)程，能夠確保在反應(yīng)器中循環(huán)流動(dòng)的氮?dú)獾募儍?，從而能夠?qū)⒏嗟囊胰┑刃》肿踊衔锍?。該生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)晶料全部為充滿氮?dú)鈨艋拿荛]系統(tǒng)中生產(chǎn)，整個(gè)生產(chǎn)流程中有測(cè)壓裝置，不停的補(bǔ)充新鮮的氮?dú)?，確保在整個(gè)反應(yīng)器中，氮?dú)獾膲毫δ軌蚍€(wěn)定在0.35～0.4MPa，有效地去除了結(jié)晶料中含有的乙醛，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

2.3乙醛的收集

在此次設(shè)備改造過(guò)程中將增加一個(gè)制氮及乙醛收集裝置，通過(guò)制氮裝置產(chǎn)生氮?dú)?，從容器底部通入，將反?yīng)產(chǎn)生的乙醛從管道中帶出，注入結(jié)晶裝置使乙醛同氧氣產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)生乙酸，而氮?dú)庥滞ㄟ^(guò)管道送入結(jié)晶裝置，這樣既減少了制氮量又節(jié)約了能源。

2.4過(guò)程控制與5S管理

將MES系統(tǒng)的原理運(yùn)用到設(shè)備改造中，重點(diǎn)選取影響CP結(jié)晶物料質(zhì)量安全的指標(biāo)及其過(guò)程控制來(lái)進(jìn)行分析：引入溫度傳感器對(duì)反應(yīng)容器溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，引入溫控裝置對(duì)傳感器反饋信號(hào)進(jìn)行分析處理，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)以達(dá)到對(duì)反應(yīng)容器溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控的目的；通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度來(lái)控制乙醛含量。

對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的控制相對(duì)較復(fù)雜，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境的管理方面，引入國(guó)際上通用的5S管理模式對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件進(jìn)行控制。介紹5S管理的基本概念、發(fā)展歷史、推行意義，推行5S管理辦法的主要作用是對(duì)材料、設(shè)備、人員等進(jìn)行管理。5S管理辦法能改善現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高物料的利用率，保障現(xiàn)場(chǎng)操作人員的安全。

3　設(shè)備改造安全因素分析、處置及預(yù)防

3.1設(shè)備改造安全因素分析

從施工內(nèi)容分析主要存在的危險(xiǎn)因素有：

首先，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的安裝時(shí)，要進(jìn)行焊接等操作，這些操作容易引起火災(zāi)危險(xiǎn)；其次，整套設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)規(guī)模較大，在進(jìn)行安裝時(shí)，人員要上下作業(yè)，容易發(fā)生危險(xiǎn)；再次，對(duì)新增加的氮?dú)馐占b置中，要將氮?dú)庋b置進(jìn)行安裝，新增的氮?dú)庠O(shè)備的安裝時(shí)，容易損壞管線；最后，改造設(shè)備用的是380V高壓電，如果在施工過(guò)程中有人誤合電閘，容易造成人身傷害。

3.2設(shè)備改造安全因素的處置

由于裝置運(yùn)行期間改造施工存在危險(xiǎn)因素，并有可能發(fā)展為事故。因此，我們結(jié)合以上危險(xiǎn)因素分析制定了如下的安全因素處置措施：

（1）根據(jù)施工環(huán)境多為易燃粉塵的特點(diǎn)，我們?cè)谑┕み^(guò)程中將在每個(gè)動(dòng)火點(diǎn)配備兩瓶干粉滅火器并派專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，如在施工過(guò)程中出現(xiàn)有著火的跡象時(shí)及時(shí)將其撲滅。

（2）設(shè)備安裝時(shí)上下交叉作業(yè)發(fā)生設(shè)備、人員傷害處置措施

我們將在現(xiàn)場(chǎng)配備簡(jiǎn)單的急救藥品藥箱并在施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單的急救知識(shí)培訓(xùn)，如出現(xiàn)人員傷害時(shí)將由現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)護(hù)人員采取簡(jiǎn)單的急救措施，再根據(jù)傷害程度決定是否通知相關(guān)醫(yī)護(hù)人員或送醫(yī)。

4　結(jié)語(yǔ)

食品安全現(xiàn)如今已經(jīng)引起國(guó)家和社會(huì)的廣泛關(guān)注，而食品包裝又是影響食品安全的重要方面。瓶級(jí)PET聚酯產(chǎn)品中，乙醛含量是影響產(chǎn)品安全的最重要方面。針對(duì)我公司瓶級(jí)生產(chǎn)設(shè)備陳舊，產(chǎn)品中乙醛含量不能滿足國(guó)標(biāo)要求這一問(wèn)題，我們對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造，對(duì)新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及設(shè)備選型等方面作了深入論述。

［1］吳劍南，我國(guó)聚酯工業(yè)的現(xiàn)狀分析。合成纖維工業(yè)，2004，27（5），26～27.

［2］陳再潔，王智，用頂空氣相色譜法檢測(cè)高果糖漿中的乙醛含量.檢測(cè)與分析，2010.1.