鄭云龍，王加明,田智龍

(中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

PVC是由氯乙烯單體聚合而成的高分子化合物,廣泛用于建筑、輕工、農(nóng)業(yè)、電子電器、包裝等領(lǐng)域。PVC有一項重要的指標(biāo)是水含量，如果水含量過高，則不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求；如果水含量過低，則產(chǎn)品靜電較大，影響下游客戶的混料，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率。現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)中，揮發(fā)物(包括水)含量是SG5型通用PVC樹脂指標(biāo)中的一項，揮發(fā)物(包括水)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.4%即能達(dá)到優(yōu)等品要求[1]。

中鹽吉蘭泰氯堿化工有限公司(以下簡稱吉蘭泰公司)PVC生產(chǎn)線采用沸騰床干燥，影響干燥效果的主要因素有離心機進(jìn)料量、床溫、風(fēng)溫、風(fēng)量、停留時間等。因影響因素較多，在實際控制中，操作人員只能根據(jù)經(jīng)驗調(diào)整，其結(jié)果往往是水含量偏低，影響成品包裝和下游客戶配料速度。為使操作人員能夠直觀地看到控制結(jié)果，2017年吉蘭泰公司在干燥床末端加裝了NIR960型PVC粉在線揮發(fā)分分析儀，能夠?qū)崟r顯示，為操作人員提供了依據(jù)。

1 在線揮發(fā)分分析儀原理簡介

在線揮發(fā)分分析儀采用的是近紅外光工作原理。某些特定的分子鍵會吸收特定波長的光，與這些分子鍵所對應(yīng)的特定波長的光在材料中的吸收程度與材料中所含的這些分子的數(shù)量呈比例關(guān)系。

常見分子鍵吸收特定波長的光譜圖見圖1。

NIR960型在線揮發(fā)分分析儀就是利用了水分子中的—OH鍵對不同波長的近紅外光的吸收率與它的總量呈特定的比例關(guān)系的原理。鹵素光源發(fā)出的紅外光通過濾光片形成一系列窄波段的光脈沖序列，其中至少1個波段與被測成分所吸收的波段相關(guān)，所生成的其他特定波段光線不會被這種成分所吸收。這些特定波段的光線照射在被測物體上，散射的光線由溫控探測器采集。探測器將光亮信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出，最終得到的數(shù)值以百分比顯示。另外，為了補償光線的變化，一道內(nèi)部光線同時被測量。這種方式可以補償日光、燈光等造成的影響，保證測量的精確性和標(biāo)定的穩(wěn)定性。

圖1常見分子鍵吸收特定波長的光譜圖
Fig.1Spectraofspecificwavelengthsabsorbedbycommonmolecularbonds

2 加裝在線揮發(fā)分分析儀的情況介紹

2.1 加裝在線揮發(fā)分分析儀前

PVC成品水含量需要人工現(xiàn)場取樣后，再從樣品中取5 g進(jìn)行檢測。檢測時須將熱烘箱溫度升到110 ℃，升溫需要1 h；再將樣品放置在熱烘箱內(nèi)1 h后取出，移至干燥器中再保持0.5 h，將樣品溫度降至常溫，最后取出樣品稱重，經(jīng)計算得到水含量。整個過程至少需要2.5 h，即每班最多只能檢測3次。受分析時間所限，不能實時監(jiān)控，工藝調(diào)整相對滯后，不能及時有效優(yōu)化控制參數(shù)，且該種檢測方法無法避免人為因素的影響。

由于分析數(shù)據(jù)滯后，無法及時根據(jù)檢測結(jié)果作出相應(yīng)工藝參數(shù)調(diào)整，造成PVC成品中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)有時遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)0.4%的要求，有時又高于標(biāo)準(zhǔn)要求，造成成品降級，產(chǎn)生不必要的損失。PVC成品中水含量過低，勢必造成蒸汽浪費，PVC粉靜電附著現(xiàn)象明顯，機械流動性下降，影響產(chǎn)品包裝效率。

經(jīng)統(tǒng)計，吉蘭泰公司2015年P(guān)VC成品含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均在0.1%左右，月平均水含量數(shù)據(jù)如表1所示。2016年，為解決客戶提出的PVC樹脂靜電大、混料困難等問題，吉蘭泰公司對生產(chǎn)線進(jìn)行了針對性調(diào)整，如穩(wěn)定干燥進(jìn)料量、床溫、風(fēng)溫等，水含量有了一定提高，但總體數(shù)值仍偏低，并且不穩(wěn)定。2016年P(guān)VC 樹脂成品月平均水含量數(shù)據(jù)見表2。

表1 2015年P(guān)VC成品揮發(fā)分(包括水)含量統(tǒng)計Table 1 Statistics of volatiles (including water) content of finished PVC products in 2015 %

表2 2016年P(guān)VC成品揮發(fā)分(包括水)含量統(tǒng)計Table 2 Statistics of volatiles (including water) content of finished PVC products in 2016 %

2.2 加裝在線揮發(fā)分分析儀

(1)安裝位置。

流化床：分析儀一般安裝在振動篩下料管或者烘干機出口卸料閥下端，通過取樣器測量PVC粉的水含量。

旋風(fēng)干燥床：在振動篩上端或下端、螺旋輸送機管道上加裝分析儀，通過取樣器測量PVC粉的水含量。

(2)揮發(fā)分分析儀的控制調(diào)整。

通過調(diào)整干燥溫度、送風(fēng)量、噴霧量、袋濾器或分離器開度等參數(shù)進(jìn)行控制，還可以通過DCS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲及監(jiān)控水含量變化趨勢。

(3)揮發(fā)分分析儀的標(biāo)定。

技術(shù)人員在現(xiàn)場記錄揮發(fā)分分析儀顯示數(shù)值，利用烘箱烘干樣品測定水含量，同時利用精度較高的快速水分測定儀同時驗證，收集數(shù)據(jù)，逐步調(diào)整揮發(fā)分分析儀的參數(shù)，歷時1周完成了揮發(fā)分分析儀的標(biāo)定。

3 加裝在線揮發(fā)分分析儀后運行情況

2017年1月，吉蘭泰公司在離心干燥工序安裝了2臺NIR960型在線揮發(fā)分分析儀，分別用于檢測2條生產(chǎn)線的PVC成品水含量。安裝位置選擇在成品卸料閥下端和振動篩上方，分析儀通過輸送4～20 mA信號到DCS，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、在線連續(xù)測量PVC粉水含量。

3.1 加裝揮發(fā)分分析儀后的干燥工藝調(diào)整

揮發(fā)分分析儀投用后，干燥床運行仍存在水含量總體偏低的問題，如果通過床溫進(jìn)行調(diào)整，干燥床運行穩(wěn)定性較差。通過技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)干燥床末端擋板過高，樹脂在干燥床內(nèi)停留時間過長，造成水含量偏低。因而對干燥床末端的擋板進(jìn)行改造，由一塊整板分割成若干條，分別固定，逐條取下以降低擋板高度，減少物料在干燥床的停留時間，最終使干燥床的運行更加穩(wěn)定。通過干燥床擋板技改和干燥相關(guān)參數(shù)的配合調(diào)整，已能將PVC成品含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.2%～0.35%，數(shù)據(jù)見表3。

表3 2017年P(guān)VC成品揮發(fā)分(包括水)含量統(tǒng)計Table 3 Statistics of volatiles (including water) content of finished PVC products in 2017 %

3.2 2015—2017年P(guān)VC成品揮發(fā)分(包括水)含量對比

2015—2017年P(guān)VC成品揮發(fā)分(包括水)含量對比見表4。

表4 2015—2017年P(guān)VC成品揮發(fā)分(包括水)含量平均值對比Table 4 Comparison of average volatiles (including water) content of finished PVC products produced between 2015 and 2017 %

4 加裝在線揮發(fā)分分析儀后的運行效果

(1)成品水含量增加，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。

加裝在線揮發(fā)分分析儀后，以 PVC樹脂年產(chǎn)量40萬t計算，含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了0.2百分點左右，每年可增加PVC產(chǎn)量約640 t。

(2)成品流動性增強，物料輸送更加穩(wěn)定。

隨著水含量的提高，干燥床、送料管壁PVC粉的靜電附著力降低，樹脂流動性增強。水含量由原來每2.5 h人工檢測1次，變?yōu)檫B續(xù)實時監(jiān)測，減少了人為因素的影響。

(3)蒸汽用量減少，降低了能耗。

由于成品水含量增加，蒸汽用量減少，進(jìn)床蒸汽壓力由原來的0.12 MPa降低至0.06 MPa，蒸汽冷凝水量明顯減少，能耗顯著降低。

(4)客戶反饋效果較好。

對水含量提高后的樹脂進(jìn)行跟蹤，客戶明顯覺得成品的流動性增加，混料速度加快，生產(chǎn)效率提高。

5 結(jié)語

加裝在線揮發(fā)分分析儀的改造投資少、見效快，解決了人工檢測分析數(shù)據(jù)滯后、DCS中控監(jiān)控調(diào)整參數(shù)不及時的弊端，降低了床溫，相應(yīng)地使水、蒸汽等的消耗降低，不僅在一定程度上降低了PVC樹脂的生產(chǎn)成本，而且使其產(chǎn)量增加了600 t/a以上，給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益。