胡大偉，張征國，徐錦程

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林719319）

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司 （以下簡稱“北元化工”）PVC 樹脂產(chǎn)能125 萬t/a，其中PVC 裝置區(qū)主要生產(chǎn)SG-3 型聚氯乙烯樹脂，年產(chǎn)量10 萬t。在聚氯乙烯生產(chǎn)過程中， 干燥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是保證PVC 樹脂產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，近年來PVC 裝置干燥系統(tǒng)運(yùn)行很不穩(wěn)定，存在離心機(jī)振動(dòng)值偏大、PVC樹脂水分波動(dòng)大、氣流干燥塔底部溫度波動(dòng)大、干燥系統(tǒng)風(fēng)量小、星型加料器不下料等問題，給公司樹脂產(chǎn)量和質(zhì)量帶來很大影響。針對(duì)以上問題，公司成立了“疑難問題”項(xiàng)目攻關(guān)小組，從工藝改進(jìn)和設(shè)備改造兩方面分析研究，解決了PVC 樹脂干燥過程中的一系列問題，提高了樹脂產(chǎn)品質(zhì)量，保障了生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 PVC 樹脂干燥系統(tǒng)工藝流程

汽提工序處理完的PVC 漿料進(jìn)入漿料槽，通過漿料泵輸送至離心機(jī)， 經(jīng)離心機(jī)分離后的母液水進(jìn)入母液澄清槽，脫水后的PVC 樹脂通過絞龍輸送至氣流干燥塔。利用蒸汽在空氣加熱器內(nèi)將空氣加熱，通過送風(fēng)機(jī)將加熱后的高溫空氣與PVC 樹脂在氣流干燥塔和旋風(fēng)干燥塔內(nèi)進(jìn)行充分的傳熱干燥，干燥后的PVC 樹脂由旋風(fēng)分離組分離后經(jīng)星型加料器進(jìn)入旋振篩， 分離后的熱空氣由引風(fēng)機(jī)排至大氣中。 經(jīng)旋振篩過濾粗料后的PVC 樹脂進(jìn)入小料倉，然后通過羅茨風(fēng)機(jī)輸送至包裝工序進(jìn)行成品樹脂包裝。 PVC 裝置樹脂干燥系統(tǒng)工藝流程簡圖見圖1。

圖1 PVC裝置樹脂干燥系統(tǒng)工藝流程簡圖

2 樹脂干燥系統(tǒng)存在的問題與解決措施

2.1 干燥系統(tǒng)離心機(jī)振動(dòng)值頻繁超標(biāo)問題

北元化工PVC 裝置干燥系統(tǒng)采用的是臥式螺旋卸料離心機(jī)，由轉(zhuǎn)鼓、殼罩、差速器、螺旋推料器、軸承座、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、潤滑油站、機(jī)座等組成。 離心機(jī)運(yùn)行過程中主機(jī)振動(dòng)值頻繁超標(biāo)， 最大可波動(dòng)至13.2 mm/s。 離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)后可導(dǎo)致差速器及轉(zhuǎn)鼓軸承損壞等系列問題， 而且在運(yùn)行中因振動(dòng)值超標(biāo)會(huì)出現(xiàn)聯(lián)鎖離心機(jī)停機(jī)， 設(shè)備停機(jī)后可直接導(dǎo)致干燥系統(tǒng)停車，對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大威脅。同時(shí)設(shè)備維修頻繁，平均每月維保1 次，備品備件損耗居高不下。 臥式螺旋卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

圖2 臥式螺旋卸料離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

2.1.1 離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)原因分析

離心機(jī)在工作時(shí)，PVC 漿料通過進(jìn)料管輸送至離心機(jī)旋轉(zhuǎn)筒， 漿料受離心力的作用被分離為固體物和澄清液。 固體物沉降在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁由螺旋推料器推送，通過固體物排出口排出，澄清液則經(jīng)可調(diào)整水位高低的排液擋板溢流口排出[1]。 當(dāng)PVC 樹脂的顆粒形態(tài)及樹脂加料量變化后會(huì)導(dǎo)致離心機(jī)電流波動(dòng)，引起離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)，同時(shí)離心機(jī)經(jīng)長時(shí)間運(yùn)行后轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部會(huì)粘附一定量的物料， 這樣會(huì)破壞離心機(jī)的動(dòng)平衡，也會(huì)造成離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)。

2.1.2 離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)的解決措施

針對(duì)離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)問題， 采取的措施包括（1）在離心機(jī)進(jìn)料管增加U 型彎，從而防止?jié){料在管道中沉積，造成進(jìn)料不均勻問題，可以穩(wěn)定離心機(jī)進(jìn)料流量， 減小離心機(jī)因負(fù)荷變化所造成的振動(dòng)值超標(biāo)。（2）在離心機(jī)沖洗水管線新增1 臺(tái)金屬管浮子流量計(jì)，穩(wěn)定離心機(jī)加料管沖洗水流量，減少離心機(jī)電流波動(dòng)，避免樹脂積聚產(chǎn)生振動(dòng)。（3）將離心機(jī)沖水操作由開停車沖水改為每月固定停加料沖水，每次沖水固定在20 min， 離心機(jī)沖水操作改進(jìn)后從運(yùn)行狀態(tài)判斷轉(zhuǎn)鼓內(nèi)積料明顯減少， 振動(dòng)值有效降低。 通過一系列措施改進(jìn)后設(shè)備檢修頻次由原來的每月1 次延長至每3 個(gè)月1 次， 離心機(jī)振動(dòng)值穩(wěn)定在4.3 mm/s 以內(nèi)，未出現(xiàn)因離心機(jī)振動(dòng)值超標(biāo)聯(lián)鎖停機(jī)現(xiàn)象。

2.2 干燥系統(tǒng)風(fēng)量對(duì)樹脂產(chǎn)量的影響

PVC 裝置共兩套干燥系統(tǒng)， 分一期和二期，樹脂產(chǎn)能為10 萬t/a，通過計(jì)算，每天需產(chǎn)300 t 才能滿足年度產(chǎn)量，則每套干燥系統(tǒng)產(chǎn)量為6.25t/h。 通過包裝量對(duì)干燥一二期產(chǎn)能進(jìn)行測試， 在兩套干燥滿負(fù)荷情況下干燥一期測試結(jié)果為5.76 t/h，干燥二期測試結(jié)果為6.5 t/h，兩套干燥每小時(shí)產(chǎn)能相差0.76 t。干燥一二期共4 臺(tái)風(fēng)機(jī)，一期引風(fēng)機(jī)、二期引風(fēng)機(jī)、二期送風(fēng)機(jī)已相繼更換為新設(shè)備，只有一期送風(fēng)機(jī)投用生產(chǎn)時(shí)間較長，設(shè)備老化較為嚴(yán)重。 通過使用風(fēng)量儀對(duì)干燥一二期風(fēng)量進(jìn)行測量， 干燥一期引風(fēng)機(jī)出風(fēng)口測量數(shù)據(jù)最高39 519 m3/h；最低29 819 m3/h，干燥二期引風(fēng)機(jī)出風(fēng)口測量數(shù)據(jù)最高49 896 m3/h；最低42 934 m3/h，干燥一期平均風(fēng)量為34 669 m3/h，干燥二期平均風(fēng)量為46 415 m3/h， 兩套干燥風(fēng)量相差約12 000 m3/h。

2.2.1 PVC 裝置單套干燥系統(tǒng)所需風(fēng)量計(jì)算

干燥系統(tǒng)平均每天按300 t 產(chǎn)量計(jì)算， 則單套干燥系統(tǒng)產(chǎn)量為6.25 t/h。 所以PVC 物料干燥流量（干基）6 250 kg/h；離心機(jī)出口物料含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%； 干燥塔出口物料含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%；氣流干燥塔入口熱風(fēng)溫度164 ℃；干燥塔出口熱風(fēng)溫度46 ℃；干燥塔入口空氣（換熱前）溫度20 ℃； 氣流干燥塔出口物料溫度46 ℃；PVC 物料比熱容1.6 kJ/（kg·℃）； 水的汽化潛熱2 500 kJ/kg（20 ℃，0.1 MPa）；空氣的定壓比熱容1.02 kJ/（kg·℃）（105 ℃.0.1 MPa）；密度1.205 kg/m3（20 ℃）；飽和絕對(duì)濕度0.015 kg/m3（20 ℃），設(shè)備熱損失按15%計(jì)算[2]。

（1）氣流干燥塔能耗

物料干燥前的含水率w1=0.25/（1-0.25）=0.33。

氣流干燥塔后的含水率w2=0.003/（1-0.003）=0.003。

氣流干燥塔應(yīng)除去的水分W塔=6 250×（0.33-0.003）=2 043.75（kg/h）。

氣流干燥塔所需的熱量Q塔=2 043.75×[2 500-（46-20）]+6 250×1.6×（46-20）≈5.1×106（kJ/h）。

（2）氣流干燥塔所需風(fēng)量

氣流干燥塔所需風(fēng)量G塔=5.1×106×（1+15%）÷[1.02×（164-46）]≈48 728.81（kg/h）。

換算成體積G塔=48728.81÷1.205≈40438.8（m3/h）。

從以上計(jì)算可以看出， 若每天PVC 樹脂產(chǎn)量

300 t，則干燥系統(tǒng)所需風(fēng)量不能低于40 000 m3/h。

2.2.2 干燥系統(tǒng)風(fēng)量提高的措施

（1）將干燥一期送風(fēng)機(jī)設(shè)備更新，因風(fēng)機(jī)在長時(shí)間運(yùn)行過程中機(jī)殼和葉輪與系統(tǒng)中的水汽相互接觸，當(dāng)葉輪被腐蝕后可導(dǎo)致風(fēng)機(jī)振動(dòng)大，風(fēng)機(jī)能力下降， 同時(shí)將風(fēng)機(jī)葉輪材質(zhì)由普通碳鋼材質(zhì)更換為不銹鋼材質(zhì)。（2）干燥系統(tǒng)除塵器濾袋的積塵對(duì)風(fēng)量有較大的影響，經(jīng)過分析論證后，將除塵器濾袋每年清洗更換改為每三四個(gè)月干燥系統(tǒng)停車維保時(shí)清洗。通過以上措施改進(jìn)， 干燥系統(tǒng)風(fēng)量已達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。

2.3 PVC 樹脂水分波動(dòng)大的問題

干燥系統(tǒng)旋風(fēng)干燥塔溫度控制指標(biāo)為35～60 ℃，目前運(yùn)行溫度42 ℃左右，氣流干燥塔底部溫度控制指標(biāo)為90～167 ℃， 因生產(chǎn)系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行，氣流干燥塔底部溫度一般控制在165 ℃左右， 但是溫度波動(dòng)較大，經(jīng)常導(dǎo)致樹脂水分超標(biāo)。空氣加熱器入口蒸汽閥門和氣流干燥塔頂部溫度及旋風(fēng)干燥塔溫度設(shè)計(jì)有串級(jí)控制，但是串級(jí)控制未投用。串級(jí)控制系統(tǒng)是兩只調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作， 其中一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。

2.3.1 PVC 樹脂水分波動(dòng)大的原因分析

輸送PVC 裝置干燥系統(tǒng)的蒸汽由廠外某熱電公司所供，因蒸汽用戶較多，當(dāng)其他用戶使用和停用蒸汽時(shí)，對(duì)干燥系統(tǒng)蒸汽壓力影響較大，同時(shí)因干燥系統(tǒng)和聚合釜循環(huán)水系統(tǒng)所用蒸汽為一根管道所供，所以聚合釜循環(huán)水系統(tǒng)的升降溫度對(duì)干燥系統(tǒng)蒸汽壓力的影響尤為明顯。目前干燥系統(tǒng)蒸汽壓力波動(dòng)范圍在0.65～0.95 MPa， 致使氣流干燥塔底部溫度在130～166 ℃波動(dòng)，因氣流干燥塔底部溫度波動(dòng)大，導(dǎo)致空氣加熱器入口蒸汽閥門和氣流干燥塔頂部溫度及旋風(fēng)干燥塔溫度無法實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制，DCS 崗位人員只能對(duì)空氣加熱器入口蒸汽閥門手動(dòng)開關(guān)操作，以控制氣流干燥塔底部溫度在指標(biāo)控制范圍內(nèi)，同時(shí)因蒸汽閥門手動(dòng)開關(guān)操作頻繁， 導(dǎo)致PVC 樹脂水分波動(dòng)大，嚴(yán)重影響裝置PVC 樹脂的產(chǎn)量和質(zhì)量。

2.3.2 PVC 樹脂水分波動(dòng)大的解決措施

（1）PVC 裝置廠區(qū)內(nèi)蒸汽總管分氣缸至聚合干燥系統(tǒng)空氣加熱器入口處重新敷設(shè)1 條DN200 蒸汽管道，同時(shí)在蒸汽管道上新增蒸汽減溫穩(wěn)壓裝置，以減少輸送干燥系統(tǒng)蒸汽壓力及溫度的波動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)干燥系統(tǒng)的自動(dòng)串級(jí)控制。（2）在干燥樹脂小料倉出口管道增加在線水分檢測儀，將實(shí)時(shí)檢測到的PVC樹脂水分情況傳輸至DCS 控制室， 使PVC 樹脂水分控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，從而有效保障PVC 樹脂的產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4 星型下料器不下料問題

星型下料器是將旋風(fēng)分離組分離后的PVC 樹脂均勻輸送至旋振篩的設(shè)備，由電機(jī)、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼、軸承、機(jī)座、減速機(jī)等組成。 星型下料器工作時(shí)，PVC樹脂靠重力落入，充滿上面和側(cè)面的星型轉(zhuǎn)子空格，轉(zhuǎn)子由電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)， 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到下部時(shí)樹脂靠自重卸下。 星型下料器在運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)不下料的問題， 當(dāng)這種異?，F(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)崗位人員必須立即使用錘子敲擊旋風(fēng)分離組下料口，以達(dá)到順暢下料的目的。 崗位人員對(duì)星型下料器不下料現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)不及時(shí)， 會(huì)造成引風(fēng)機(jī)排氣口跑料的重大安全隱患。

2.4.1 星型下料器不下料的原因分析

由于受干燥系統(tǒng)蒸汽壓力波動(dòng)的影響，PVC 樹脂水分波動(dòng)頻繁。 當(dāng)樹脂水分較大時(shí)容易出現(xiàn)結(jié)塊粘附在旋風(fēng)分離組內(nèi)壁并將旋風(fēng)分離組下料管堵塞。 旋風(fēng)分離組下料管堵塞后會(huì)引起星型下料器不下料等情況的出現(xiàn)。

2.4.2 星型下料器不下料的解決措施

在旋風(fēng)分離組下料口安裝一套氣錘， 當(dāng)崗位人員每小時(shí)巡檢時(shí)打開氣錘氣源敲擊分離組， 以保證旋風(fēng)分離組下料順暢。為了減輕崗位人員勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)氣錘進(jìn)行了自動(dòng)化改造， 在旋風(fēng)分離組下料口安裝一套手自一體PLC 控制系統(tǒng)，編制好PLC 控制程序， 根據(jù)程序使氣錘間隔一定時(shí)間自動(dòng)敲擊旋風(fēng)分離組。

2.5 PVC 樹脂雜質(zhì)超標(biāo)問題

PVC 樹脂的雜質(zhì)粒子可分為機(jī)械磨損雜質(zhì)和高溫后的黃點(diǎn)雜質(zhì)，樹脂中的黃點(diǎn)對(duì)一般PVC 樹脂制品的影響不大， 而機(jī)械磨損雜質(zhì)不但會(huì)影響下游加工制品的美觀， 還有損于制品的機(jī)械性能。 在PVC 樹脂的生產(chǎn)過程中，樹脂中存在雜質(zhì)粒子也是正常的，但雜質(zhì)粒子偏多，會(huì)給下游加工生產(chǎn)、制品性能和外觀帶來很大影響。

2.5.1 PVC 樹脂雜質(zhì)超標(biāo)的原因分析

（1）氯乙烯單體中含高沸物的影響，因?yàn)槁纫蚁﹩误w中的高沸物均為活潑的鏈轉(zhuǎn)移劑， 所以在聚合反應(yīng)中能使聚氯乙烯長鏈發(fā)生轉(zhuǎn)移， 降低聚合反應(yīng)速率和樹脂的聚合度，影響聚合體系的穩(wěn)定性，形成粗粒子及塊狀物。 （2）聚合釜出料操作的影響，聚合釜漿料未出凈或者出料后釜壁未沖洗干凈， 會(huì)使部分余料存在于下一釜的反應(yīng)過程中， 經(jīng)過多次聚合形成顆粒明顯偏大的樹脂， 此種樹脂由于重量相對(duì)較重， 在氣流干燥塔底部停留時(shí)間相對(duì)延長而變黃發(fā)黑，經(jīng)旋振篩過篩后會(huì)產(chǎn)生大量的雜質(zhì)粒子，若清釜不及時(shí)，使部分黏釜料掉入釜內(nèi)，經(jīng)過機(jī)械磨損和物理碰撞出現(xiàn)較大的顆粒黃點(diǎn)污染大面積漿料，在清釜結(jié)束后，若釜內(nèi)未進(jìn)行徹底沖洗，也會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)粒子的升高。 （3）汽提系統(tǒng)運(yùn)行的影響，由于汽提塔使用蒸汽為碳鋼管道，且輸送管道較長，在供氣不穩(wěn)定或開停車時(shí)， 會(huì)有冷凝水夾帶鐵銹進(jìn)入系統(tǒng)影響樹脂雜質(zhì)。同時(shí)，汽提系統(tǒng)各設(shè)備及管線死角處容易沉積樹脂，經(jīng)長時(shí)間停留后會(huì)變黃發(fā)黑。 （4）干燥系統(tǒng)自身的影響，PVC 樹脂在氣流干燥過程中所抽入的熱風(fēng)均為環(huán)境空氣， 當(dāng)空氣帶有較多的塵?；蚩諝獬龎m器周圍灰塵多時(shí)，會(huì)造成環(huán)境雜質(zhì)進(jìn)入PVC樹脂中產(chǎn)生雜質(zhì)粒子。

2.5.2 PVC 樹脂雜質(zhì)超標(biāo)的處理措施

（1）針對(duì)單體含高沸物等雜質(zhì)問題，將合成氯乙烯精餾操作進(jìn)一步精細(xì)化， 通過優(yōu)化工藝控制指標(biāo)和操作方法，從源頭上把關(guān)，保證聚合釜進(jìn)料所用單體質(zhì)量合格。 （2）針對(duì)聚合釜料未出干凈，或者清釜不凈的現(xiàn)象， 每次清完釜后用噴淋水對(duì)釜壁沖洗多次，然后用高壓水對(duì)釜底殘留清釜料徹底沖洗，同時(shí)將聚合釜排水管的位置改造至漿料管線的最底端，防止雜質(zhì)粒子污染漿料。（3）針對(duì)汽提系統(tǒng)運(yùn)行的影響， 在進(jìn)汽提塔蒸汽管線入口處增加1 臺(tái)管道除鐵器， 在進(jìn)汽提塔沖洗水管線入口處并列安裝2 臺(tái)管道除鐵器，以去除碳鋼管道腐蝕產(chǎn)生的鐵雜質(zhì)。 同時(shí)在汽提塔漿料進(jìn)出口管道的死角部位加裝沖洗水，每次汽提裝置停車時(shí)加大沖洗水量并延長沖洗時(shí)間，降低PVC 樹脂中的雜質(zhì)粒子。（4）針對(duì)干燥系統(tǒng)自身存在的問題， 制定了規(guī)范的干燥系統(tǒng)清理管控措施，對(duì)空氣除塵器積塵、旋風(fēng)分離組積料、氣流干燥塔塔底積料等關(guān)鍵設(shè)備編制了詳細(xì)的檢查和清理操作規(guī)程，每次檢查和清理時(shí)做好相關(guān)臺(tái)賬記錄。

3 結(jié)語

在PVC 樹脂生產(chǎn)過程中，干燥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用， 北元化工針對(duì)PVC 裝置干燥系統(tǒng)存在的諸多問題，采取了一系列的針對(duì)措施，使PVC 樹脂產(chǎn)品質(zhì)量有了更進(jìn)一步的提升，受到客戶的普遍好評(píng)。