王媛媛

（中石化安庆分公司质量处，安徽安庆246000）

丙烯腈（AN）是一种重要的有机化工原料，主要用于生产丙烯腈纤维（腈纶）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂（ABS）、苯乙烯-丙烯腈树脂（SAN）等热塑性合成树脂，丁腈橡胶（NBR）、己二腈、丙烯酰胺及其他衍生物，在合成树脂、合成纤维、合成橡胶等高分子材料中具有重要的地位，应用前景广阔。

目前，中石化安庆分公司有两套丙烯腈装置，工艺路线均采用美国BP公司的丙烯、氨氧化法专利技术，总产能为21万吨/年。

1 企业丙烯腈质量现状

中石化安庆分公司丙烯腈产品按GB/T 7717.1-2008组织生产，运行平稳，出厂优级品率100%，但仍有部分客户反映产品“合格不好用”：水分控制的稳定性不高，卡优等品指标上限出厂，使用过程中出现堵塞过滤器等现象；在生产聚酰胺产品时，用户反映科鲁尔及进口产品质量明显优于本企业。由图1可以看出，本企业丙烯腈中总醛、总氰、丙酮、乙腈、噁唑等杂质含量明显高于科鲁尔及进口产品。

图1 丙烯腈产品质量比较

2 提升丙烯腈产品质量优化的措施

2.1 优化操作，降低噁唑含量

回收塔是脱除噁唑杂质的最主要部位，由于噁唑是相对较轻的组分，因此降低回收塔灵敏板操作温度，提高塔顶溶剂水量的同时降低塔顶溶剂的水温是合理的控制手段之一。

行业内普遍认同乙腈塔也是脱除噁唑的重点部位，可以通过加大粗乙腈外送量，开大乙腈塔进料量来降低噁唑含量。

在精制系统噁唑由于组分轻，一般在成品塔顶脱除，此时主要控制成品塔的顶外送量，外送量不能过低，也可适当降低噁唑含量。

此外，本企业在操作调整的同时，还投用了过氧化罐，侧线丙烯腈中噁唑含量由原来的40 mg/kg降低至20 mg/kg以下，目前稳定在15 mg/kg左右。

2.2 运用过程能力指数Cpk提升丙烯腈产品质量稳定性

2.2.1 工序能力和工序能力指数的概念

工序能力是指受控状态下的工序对加工质量的保证能力，具有再现性和一致性的固有特性。

工序能力指数是工序质量标准的范围和工序能力的比值。工序能力指数把工序能力和质量控制要求联系起来。即使相同的工序能力，也会因为工序质量标准的不同，而使工序能力指数大相径庭。只有通过工序能力指数，才能考查工序能力能否满足质量控制的实际需求。

2.2.2 工序能力指数的计算

单侧上规范限情况下的过程能力指数：

单侧下规范限情况下的过程能力指数：

双侧规范限情况下的过程能力指数：

式中：X—样本的平均值；σ—总体标准偏差；ε—样本平均值与规格中心的偏离度，即|X—M|；s—样本的标准偏差；T—偏差范围，即USL-LSL；USL—上控制限；LSL—下控制限；M—控制中心。

2.2.3 工序能力的判断及处置

工序能力判断的目的是可以对工序进行预防性处置，以确保生产过程的质量水平。理想的工序能力既要满足质量保证的要求，又要符合经济性的要求（见表1）。

表1 过程能力指数等级与处置措

2.2.4 丙烯腈产品质量稳定性分析及改进

按GB/T 7717.1-2008合格品要求，对2018年7～9月共计74个批次的产品进行单产品和单组分的过程能力计算及评级。

表2 丙烯腈产品单组分Cpk值

其中单产品的Cpk值为0.26，Cpk评级为D级（四级加工），过程能力严重不足。从表2可以看出，导致单产品Cpk值过低的组分是水分和阻聚剂，这两个组分的Cpk值分别为0.58、0.4，评级为D级（四级加工），过程能力严重不足。

众所周知，产品质量的形成贯穿于产品实现的全过程。在生产过程中，影响产品质量稳定性的主要因素包括人（Man）、机（Machine）、料（Material）、法（Method）、环（Enviromen）、测（Measurement），即“5M1E”。我们从这几个方面入手，分析导致工序能力不足的原因，并制定措施提升产品的工序能力，提高Cpk值。

目前，丙烯腈产品水含量（≤0.45%）控制主要靠成品回流罐底部人工手动切水控制，无液位计，也无调节阀，切水量和切水频次不好掌控，会导致成品侧线丙烯腈含水量偏低或偏高，是造成水含量Cpk值过低的主要原因；同时，含水量偏高超指标时，需要进行回炼，增加装置能耗。

阻聚剂Cpk值过低的原因主要有两个方面：一方面，药剂添加罐无远传液位计，也无流量计，全靠人工巡检及对比化验分析结果来手动监控调节，效率低，调节难度大且滞后，药剂消耗量大，控制平稳率低；另一方面，现阶段使用的阻聚剂形状为片状晶体，其溶解性相对较差，一旦循环不充分，会造成局部浓度过低或过高，并且整体浓度偏低。

针对上述因素，公司立即开展丙烯腈装置成品回流罐切水远程控制和阻聚剂等药剂罐增设远传液位计的改造项目。由于项目改造的时间较长，我们首先从强化管理方面入手，来促进丙烯腈产品Cpk值的提高。

一是加强丙烯腈中间罐的加水操作管理。中间罐水含量调整至0.3%～0.4%时方可导入成品罐；加强阻聚剂补加过程管理，避免跑损，同时要求班组做好阻聚剂补加后循环，循环时间不可低于2小时。

二是及时反馈客户和市场需求，积极搜罗先进产品指标，并结合总部开展的化工产品稳定性分析项目，将压力层层传递至生产部门。装置每月在班组间开展质量控制考核评比，考核控制平稳率，促进班组提升产品质量、优化操作控制的积极性。

三是严密监控设备运行工况，对再沸器定期切出清洗，防止结垢，保持再沸器工况良好，确保产品生产过程稳定。

四是制定严格的原料质量验收指标和管理规定，对外购原料每车必检，不合格拒收，从源头保证丙烯腈产品质量。

五是适当降低脱氰塔温度、压力，减少脱水次数，确保成品罐水含量控制在0.3%～0.4%。

六是高度重视分析化验管理工作，严格考核分析作业计划的执行情况，规范完善实验方法标准，对关键项目定期开展比对实验和准确性抽查。发挥好分析化验作为装置运行“眼睛”的作用。

通过一系列管理措施的落实，丙烯腈产品丙烯腈成品Cpk值及水分、阻聚剂Cpk值都有明显提升。至2019年1月，丙烯腈成品Cpk值提升至0.58；水分Cpk值最高达0.77,除2018年12月外，其余三个月的Cpk>0.67，提升至三级加工水平；阻聚剂Cpk值最高达0.88,12月和1月的Cpk>0.67，达三级加工水平。具体见图2。

图2 2018年10月～2019年1月丙烯腈成品、水分、阻聚剂Cpk值变化趋势图

3 结论

提高丙烯腈产品的质量稳定性，应从原辅材料、设备稳定运行、工艺过程控制和质量控制指标的设置等方面综合考虑。

虽然通过上述管理手段的实施，使得丙烯腈成品和相关组分的工序能力得到提升，但尚未达到总部要求的二级加工等级。因此，从根本上提升Cpk值的关键是改造项目的实施：一是在丙烯腈成品回流罐增加自动远程切水控制阀，切换罐增加远传液位计，实现定频次稳定脱水；二是药剂罐增设远传液位计，引入DCS，便于监控药剂补加情况，及时采取调整措施，保证产品质量及中间过程控制稳定。该项目定于2019年10月实施。

产品质量稳定性的提升是一项长期工作，企业应继续摸索精制系统脱氰塔、成品塔温度参数对侧线成品水含量的良好控制，使用环保型阻聚剂，进一步降低产品中过氧化物、噁唑含量。通过与科研院所合作开发高纯丙烯腈精制工艺技术，深度脱除丙烯腈中的氰根、噁唑和丙烯醛，满足制备超高分子量聚丙烯酰胺的要求，为提高丙烯腈产品的市场竞争力提供支撑。□