采用精益生產(chǎn)降低氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量

王宏元

（四平昊華化工有限公司，吉林 四平 136000）

精益生產(chǎn)，本質(zhì)是消除浪費(fèi)，達(dá)到更優(yōu)的管理效果。四平昊華化工有限公司（簡(jiǎn)稱四平昊華）認(rèn)真貫徹中國(guó)化工集團(tuán)世界級(jí)制造核心管理指標(biāo)體系（WCM）工作要求，圍繞降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本和改善企業(yè)經(jīng)營(yíng)效果，加快企業(yè)管理水平提升及精益六西格瑪管理理念宣傳教育等各項(xiàng)工作。2012年7月，該公司實(shí)施企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，動(dòng)態(tài)管理生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，并從消除流程浪費(fèi)，節(jié)能減排，內(nèi)部挖潛增效等多方面進(jìn)行精益生產(chǎn)項(xiàng)目的篩選，確定“降低氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量”為該年度綠帶項(xiàng)目。

本項(xiàng)目采用了DMAIC 流程分解分析技術(shù)，從項(xiàng)目的定義（Define）、測(cè)量（Measure）、分析（Analyze）、改進(jìn)（Improve）、控制（Control）等5個(gè)階段進(jìn)行。

1 定義（Define，確定項(xiàng)目范圍）

分析顧客聲音（VOC），根據(jù)2012年1～7月精餾尾排乙炔氣含量（見(jiàn)表1），測(cè)得乙炔含量為2.6%，與同行業(yè)先進(jìn)企業(yè)比較尾排損失量大，造成PVC 生產(chǎn)電石單耗高。依據(jù)降低電石消耗，節(jié)能減排，內(nèi)部挖潛增效等方面要求，把降低氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量作為持續(xù)改進(jìn)目標(biāo)。首先，由SIPOC 圖確定項(xiàng)目的范圍為全凝器、低沸塔、尾排。定義了流程輸出Y（尾排乙炔氣含量）和確定本次改進(jìn)的目標(biāo)為≤1.6%，預(yù)計(jì)財(cái)務(wù)收益為132.4萬(wàn)元/a。

表1 PVC二廠氯乙烯精餾尾排乙炔氣含量

2 測(cè)量（Measure）：測(cè)量系統(tǒng)分析與快贏項(xiàng)目

2.1 測(cè)量系統(tǒng)分析

樣本數(shù)量：5；測(cè)量工具：色譜分析儀；測(cè)量方法：現(xiàn)場(chǎng)取樣。

2.2 FMEA 分 析（Failure Mode and Effects Analysis，失效模式與影響分析）

逐一分析現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝流程，找出潛在的失效模式，分析其可能的后果，評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)，從而預(yù)先采取措施，減少失效模式的嚴(yán)重流程，降低其可能發(fā)生的概率，以有效提高質(zhì)量與可造性的系統(tǒng)化活動(dòng)。

在進(jìn)行FMEA 分析后，比照風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先的方法，對(duì)潛在因素（孔板流量計(jì)有積酸、氯化氫純度低、氯化氫總管管線積酸、熱水壓力低、觸媒失效、低沸塔蒸出量過(guò)大）進(jìn)行改進(jìn)。其中，孔板流量計(jì)有積酸、氯化氫純度低、熱水壓力低、觸媒失效，通過(guò)速贏方式在測(cè)量階段進(jìn)行改善；氯化氫總管管線積酸、低沸塔蒸出量過(guò)大的問(wèn)題在改進(jìn)階段應(yīng)用六西格瑪工具詳細(xì)分析。

2.3 速贏詳述

（1）改善前，要求氯化氫純度達(dá)到88%～90%就可以送出，其缺點(diǎn)是純度低影響配比；改善后要求氯化氫純度達(dá)到94%送出，否則用于制酸。氯化氫純度達(dá)標(biāo)后，氯化氫與乙炔混合氣配比穩(wěn)定，提高了轉(zhuǎn)化率。

（2）增加孔板流量計(jì)拆卸檢查頻次（由每年1次增加到每季度1次）后，孔板流量計(jì)沒(méi)有積酸，計(jì)量精準(zhǔn)。速贏改善后，尾排乙炔含量已由基線的2.6%降到了1.7%，取得一定的效果。

（3）依據(jù)轉(zhuǎn)化含乙炔量（＞2%），調(diào)整翻倒觸媒頻次，改善后，乙炔轉(zhuǎn)化大于98.8%。

（4）提高熱水壓力，由0.15 MPa 提高到0.25 MPa，優(yōu)點(diǎn)是減少轉(zhuǎn)化器汽蝕發(fā)生。

尾排乙炔氣含量速贏前后的單值控制情況見(jiàn)圖1。

圖1 尾排乙炔氣含量速贏前后對(duì)比的單值控制圖

在速贏改善結(jié)束后，尾排乙炔含量已由基線的2.6%降到了1.7%，尾排乙炔含量明顯改善。

3 分析（Analyze）

分析內(nèi)容包括定量分析關(guān)鍵因素，收集數(shù)據(jù)，驗(yàn)證影響因素X 對(duì)目標(biāo)值Y 的影響。

3.1 流程關(guān)鍵因素分析

（1）氯化氫總管管線積酸。由于排酸管不能及時(shí)將管線中冷凝酸排除，影響氯化氫與乙炔氣配比，配比值調(diào)節(jié)不及時(shí)，影響尾排乙炔含量。

（2）低沸塔蒸出量過(guò)大，導(dǎo)致尾排進(jìn)料量增大，增加膜吸附的負(fù)擔(dān)。

3.2 總結(jié)

在做配對(duì)T 檢驗(yàn)之前，對(duì)數(shù)據(jù)的正態(tài)性、穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)論均做配比T 的要求。在mintab軟件中，對(duì)關(guān)鍵因素定量分析，進(jìn)行配對(duì)T 檢驗(yàn)，P值＜0.05，說(shuō)明氯化氫總管管線積酸與低沸塔蒸出量的控制比值與此同時(shí)尾排乙炔含量之間存在相關(guān)性。充分驗(yàn)證了這兩個(gè)關(guān)鍵因素對(duì)目標(biāo)值（尾排乙炔含量）的影響顯著。關(guān)鍵因素與尾排乙炔含量之間的相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果如下。

尾排乙炔含量A-尾排乙炔含量B 的配對(duì)T

平均差的95%置信區(qū)間：（-0.008 280，-0.007 687）

平均差=0（與≠0）的T 檢驗(yàn)：T 值=-59.25

4 改進(jìn)（Improve）及效果

關(guān)鍵因素改進(jìn)計(jì)劃方案見(jiàn)表2。

表2 關(guān)鍵因素改善計(jì)劃方案

（1）原氯化氫總管管線積酸，檢修期間，對(duì)長(zhǎng)期積酸管線實(shí)施改進(jìn)。將其改為直管，減少積酸，確保氯化氫送出流量穩(wěn)定，使氯化氫與乙炔配比穩(wěn)定，見(jiàn)圖2。

（2）新增低沸塔回氣柜管線。生產(chǎn)中乙炔氣流量為4 000 Nm3/h 左右，低沸塔蒸出量過(guò)大時(shí)，尾氣冷凝器排出的低沸物膜量增加，超出膜的承受范圍后，直接排空，造成浪費(fèi)。在檢修期間，在低沸塔塔頂增加回氣柜管線，低沸塔蒸出量大時(shí)，部分回收進(jìn)氣柜，起到緩解作用。

圖2 氯化氫總管管線積酸流程改進(jìn)示意圖

（3）根據(jù)測(cè)量階段的FMEA 分析，找到可行的改善策略，列出相應(yīng)的措施，對(duì)工藝流程和操作堆積進(jìn)行改進(jìn)完善，明確相關(guān)負(fù)責(zé)人。將改善前后的數(shù)據(jù)對(duì)比，在速贏改善結(jié)束后，尾排乙炔含量已由基線的2.60%降到了1.4%，取得明顯的效果。尾排乙炔含量工藝改進(jìn)后單值控制圖見(jiàn)圖3。

表3 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化文件

5 制定控制計(jì)劃

制定標(biāo)準(zhǔn)化文件，見(jiàn)表3。

6 實(shí)施項(xiàng)目財(cái)務(wù)收益核算

圖3 尾排乙炔含量工藝改進(jìn)后單值控制圖

尾排乙炔含量由2.60%降至1.47%，按乙炔流量3 000 Nm3/h、電石發(fā)氣量285 L/kg、年運(yùn)行8 000 h、電石價(jià)格3 151元/t（2013年1月含稅價(jià)格）計(jì)算：

年可節(jié)約：（2.60%-1.47%）×3 000/285×8 000×3 151×40%=119.9（萬(wàn)元/a）。新增管線支出（低塔回氣柜管線、積酸管線改造）共計(jì)4.5萬(wàn)元。收益為119.9-4.5=115.4（萬(wàn)元/a）。同時(shí)節(jié)能減排、降低污染。