聚酯切粒外觀質量的影響因素及改進措施

何 達

(中國石化股份有限公司天津分公司化工部,天津 300271)

中國石化股份有限公司天津分公司(簡稱天津石化)化工部聚酯裝置采用德國吉瑪公司五釜流程工藝，裝置包括14區、15區兩條生產線。14區聚酯熔體全部通過3臺并聯的切粒機生產半消光聚酯切粒；15區聚酯熔體主要用于半消光聚酯短纖維生產，同時配有1臺切粒機用于聚酯切粒生產。隨著市場競爭的日益激烈，作為聚酯裝置唯一外銷產品，聚酯切粒的外觀質量要求不斷被提升，成為聚酯切粒質量評定的重要因素[1]。在實際生產中，受生產工況、外界環境、人員等各方面因素的影響，聚酯切粒產品外觀質量異常現象時有發生，這對生產穩定和產品品質產生消極影響，甚至使企業失去一些固定客戶，造成產品滯銷，導致企業的經濟效益受損。因此，優化控制聚酯切粒外觀質量勢在必行。

1 聚酯切粒機結構及工作原理

聚酯裝置配置2臺HSG600H型德國切粒機和2臺TSQW600型國產切粒機，用于生產聚酯半消光切粒。以TSQW600切粒機結構為例，由底座、切割裝置、導向裝置、水分配系統、傳動裝置、長料預分離器、控制柜、操作臺等組件構成。其中，高溫聚酯熔體經由切粒機鑄帶頭擠出形成鑄條，鑄條在溢流水提供動力的帶動下，流經導流板，進入切割室，經前后引料輥引入到動、定刀間隙處，經動刀螺旋刃的旋轉作用，被切成顆粒。切粒經干燥器脫水干燥后進入振動篩，再輸送到包裝工段進行成品包裝外銷,如圖1所示。

圖1 切粒機系統工藝流程Fig.1 Process diagram of granulation system1—鑄帶頭；2—導流板；3—切粒電機；4—切割室；5—干燥器；6—振動篩

2 聚酯切粒外觀質量異常判定標準

根據國標相關規定[2]，各企業對聚酯切粒外觀質量要求進行了細化，天津石化制定了聚酯切粒外觀質量異常判定標準，見表1。

表1 切粒外觀質量異常判定標準Tab.1 Abnormal appearance standard for polyester chips

3 聚酯切粒外觀質量異常的原因分析

3.1 操作人員

崗位操作人員責任心不強，操作不規范，質量意識淡薄，發現問題不及時，或發現問題后不能及時處理，這些都是產生切粒外觀質量異常的原因。此外，DCS崗位與現場切粒崗位操作人員配合不默契(尤其發生異常時)，也會導致切粒產品出現異狀切粒。

3.2 切粒機切刀

切割間隙實際上是指動、定刀之間的間隙，而切割間隙的大小對切削力有著嚴重的影響。在一定范圍內，切割間隙與所需要的切割力成反比，如果調整不好切割間隙，不僅會加速刀具磨損，影響切刀使用壽命，也會對切片質量造成明顯的影響，容易出現毛刺、連粒等異狀切粒。

引料間隙是指前后引料輥外徑之間的徑向距離。當生產一定規格的切粒時，鑄帶條厚度應是相同的。當引料間隙增大時，鑄帶條與兩個引料輥之間的摩擦力減小，相應的動刀對鑄帶條的拉力也減小，鑄帶條進入動刀的速度變慢，出現異常切粒；當引料間隙進一步增大時，鑄帶條將不能引入前后引料輥之間，熔體堆積在生頭板上，引起光電故障報警，導致熔體放流；反之，如果引料間隙太小，切粒顆粒將會呈現扁平狀。

3.3 生產負荷調整

在裝置提、降產或切粒機之間轉產過程中，由于切粒機產量的變化，需要及時調節刀速。如果切粒的刀速提升過快，會產生小切粒；如果刀速調整過慢，會造成超大切粒，并造成切粒的粘連，嚴重時會堵塞干燥器及振動篩，造成切粒機的異常停車。因此，在切粒機負荷變化期間，嚴格控制100粒切粒質量在(3.20±0.15)g，及時調整切粒刀速與質量相匹配，避免出現切粒粒重超標。

3.4 工藝調節

影響切粒質量的主要工藝參數有溢流水流量、噴淋水流量、切刀轉速、脫鹽水溫度等。水流量、水溫度的控制因人而異，手法各不相同，切刀轉速基本由操作人員根據生產負荷掌握。尤其裝置產量波動時，切粒機負荷發生變化，水流量沒及時調節到最佳點，與負荷變化不匹配，缺乏最佳工藝參數配合，導致熔體鑄條不穩定，容易相互粘連產生粘粒、并粒等異狀切粒。

3.5 脫鹽水

聚酯切粒系統的脫鹽水分為溢流水、噴淋水、輸送水三部分，在切粒生產過程中起到冷卻、輸送作用，對切粒的外觀質量具有較大的影響。脫鹽水對切刀使用也有一定影響，脫鹽水可以及時帶走切削過程中產生的熱量，減緩切刀磨損速度，有一定的潤滑作用，但脫鹽水的純凈度直接影響切刀使用壽命。

在切粒機運行過程中，由于溢流水、噴淋水、輸送水三者流量與切粒機產量負荷匹配不當，使水流量過大，超出干燥器工作負荷，水分離效果下降，干燥器未能使水與切粒完全分離，使部分水帶入切片中，造成切粒含水量超標。

當切粒脫鹽水水溫過低，會導致切粒過度冷卻，使切粒進入干燥器時沒有足夠的熱量蒸發切粒表面的水分，也是導致切粒含水量超標的重要因素。

在鑄帶條被切粒成形后，如果切粒脫鹽水溫度過高或切粒脫鹽水水量過小，未能將切粒顆粒完全冷卻時，切粒內部溫度仍會較高，再經干燥除水后，在后續的振動篩篩選和切片貯罐中就會因內部熱量傳導，使切粒外表軟化，導致出現兩個粒子或多個粒子相互粘結，形成粘粒，嚴重時切粒大量粘結成塊，堵塞輸送管道。

綜上分析，在聚酯切粒整個生產過程中，影響聚酯切粒外觀質量的主要因素見表2。

表2 異狀切粒超標的原因Tab.2 Reasons for excess abnormal chips

4 聚酯切粒外觀質量的改進措施

4.1 提高操作人員技能水平

(1)通過有針對性的進行現場模擬操作技能培訓；(2)加強崗位練兵，組織班組勞動競賽，調動職工的積極性和自主性；(3)加強切粒崗位培訓、考核，規范切粒崗位的操作標準細則和注意事項；(4)加強班組團隊意識建設，提高DCS人員與現場人員的配合默契度。

4.2 及時調整生產負荷

隨著切粒機負荷變化及時調節刀速；調節刀速幅度要均勻緩慢，避免出現過小或過大切粒；調試刀速中用目測法調節刀速，結束后及時稱量標定粒重，控制100粒質量為(3.20±0.15)g。

4.3 工藝參數調節

對各臺切粒機性能進行評定，根據負荷進行參數優化，找到各自對應的切刀轉速，噴淋水和溢流水量,保證切粒機的長滿優運行；在不同生產狀態下，匹配相應最佳參數。

4.4 間隙的優化調整

切割間隙，引料間隙是切粒機切刀調整的核心。切割間隙的標準要求較高，應控制在0.03～0.04 mm。因為切割間隙過大過小或不均勻，都會對刀具壽命產生影響，而且該間隙的調整需按一定程序進行，緊固順序和力矩也均有要求。引料間隙的調整則要保證適當均勻，合適的引料間隙為1.7～1.8 mm。

4.5 切粒水參數的調整優化

切粒水參數的調整主要是流量和溫度。操作人員要在不同工況下將切粒水流量、溫度調整到相匹配的條件。溫度一般控制在29～34 ℃，而輸送水流量一般為10～15 t/h。為保證切粒水的清潔，采取優化措施有：增加水過濾器清掃頻次，及時更新水濾布，定期清掃脫鹽水罐，強化切粒預知性維修，用蒸汽清掃溢流水、噴淋水、輸送水管線內異物并徹底清掃脫鹽水系統。

4.6 切粒機定刀的優化

裝置定刀分為合金和陶瓷兩種材質，使用過程中，合金刀使用壽命較短，不利于產品質量穩定，對此裝置目前定刀全部更換為陶瓷材質。

以上改進措施自2016年開始實施，通過對切粒外觀質量在線檢測數據統計對比發現，切粒產品外觀質量不合格的現象得到有效控制，產生異狀切粒超標次數大幅度減少，由2015年的41次降至2016的5次，切粒的外觀質量得到明顯的提高，優化改進取得良好的效果。

5 結論

a. 影響聚酯切粒外觀質量的主要因素有：操作人員、切粒機的切刀間隙、生產負荷的調整、生產工藝調整、脫鹽水等。

b. 通過優化改進，可以實現對聚酯切粒外觀質量的有效控制，異狀切粒超標次數大幅度減少，切粒產品外觀得到有效控制。

參 考 文 獻

[1] 徐心華.聚酯質量對超細滌綸長絲生產的影響[J].合成纖維工業,1995,18(6):46-47.

Xu Xinhua. The influence of polyester quality on superfine PET filament production[J].Chin Syn Fiber Ind,1995,18(6):46-47.

[2] 孫正儀. GB/T纖維級聚酯切片標準和纖維級聚酯切片標樣的淺析[J].聚酯工業,2000,13(4):12-14.

Sun Zhengyi.Analysis standard of GB/T fiber-grade PET chips and standard sample of fiber-grade PET chip[J]. Polyest Ind,2000,13(4):12-14.