展宗旺,陈维诚，王尚文

(甘肃北方三泰化工有限公司，甘肃 白银 730900)

甘肃北方三泰化工有限公司(以下简称“北方三泰”)氯碱生产线主要为银光集团重点民用产品TDI(甲苯二异氰酸酯)提供原料，满足18万t/a TDI产品对氯的需求。为优化烧碱产品结构，北方三泰于2019年底新建成一套5万t/a片碱装置，片碱包装采用了全自动化包装系统。

两条包装线运行半年以来，达到了设计预期效果，相比半自动化包装线，大幅降低了劳动强度，正常生产期间每班只需1名巡检人员；片碱属强碱化学品，智能制造减少人员直接接触，提升了装置本质化安全水平。每条包装线产量3.7 t/h，最高可达4.7 t/h。

1 包装系统的组成及包装流程

整套片碱包装线由五大部分组成：链排供袋开口，称重进料装袋，振动排气输送，热封折边缝袋，机器人码垛输送。

包装过程每一个动作均依靠光电感应触发、气动操作机械执行完成，主要步骤如图1所示。

图1 片碱全自动包装过程示意图

2 包装系统的改进

99%片碱生产过程中物料显著特点是：熔盐、碱液都是高温、高浓度，且易结晶堵塞设备、管道。要避免这些问题，须做好以下工作：①开车前系统的预热，停车后系统吹扫。②延长制片机、包装机稳定运行周期，减少开停、切换次数。这两方面工作北方三泰做得比较好，特别是对全自动化包装机的运行研究改进后，包装机从最初投产运行3天切换1次，达到目前2周切换1次，最长连续运行周期达到16天，大幅提升了装置的稳定性。主要从以下几方面进行了研究改进。

2.1 包装机气源接头

自动包装机从供袋开始到机器人码垛完成，期间共有36个操作动作，要完成这些动作，全部依靠气动操作执行。初期投产时，气动部分故障率最高，主要是气缸与气源管连接接头频繁破裂。气源接头共有两种类型：一类是单纯接头，将气源管与气缸连接；另一类是调速接头，通过调节气源压力，实现动作速度控制。原设计中，考虑物料特性，气源接头全部选为非金属材质(PP )，运行约1周，接头就出现破裂。经过分析验证，PP材质不耐碱腐蚀。全部改为304不锈钢材质后，解决了以上问题。

2.2 包装机下料斗、料门堵塞

片碱从制片机锥形下料仓开始，最终进入包装袋，要经过正反螺旋送料，称重时粗流、精流控制，总共3次螺旋推送。在推送物料过程中，设备对片碱挤压，产生粉尘，这些粉尘在随片碱流入包装袋过程中，会在设备表面挂壁，特别在包装机下料斗、料门处挂壁严重。挂壁严重会造成两种结果：①下料斗内壁挂粉尘越厚，随着时间延长，最终堵塞物料通道，须停设备清洗；②下料斗内壁挂粉尘厚到一定程度后结块，因重力与设备内壁脱离，掉落后堵住料门，导致设备停产。对下料斗、料门内壁采取PAF涂层处理，彻底解决了挂料问题。

2.3 干燥除湿系统及负压除尘系统

99%片碱有很强的吸湿性，在空气中易潮解。腐蚀性极强，对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀，与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢。

为确保产品质量，从片碱装袋开始到缝袋结束的过程应具备两个条件：①包装生产线为封闭结构，保持空间内空气干燥;②包装机上所有设备材质耐碱腐蚀。

在初期运行过程中，陆续出现影响连续生产的问题。经过观察分析，虽包装机主要材质为304不锈钢，但其内部自动控制元件选用铝材(如气源汇流板等)，长时间运行肯定会产生腐蚀，造成元件局部强度不够、破损泄漏停车。把这部分元件逐步更换材质后，解决了该问题。

防止物料受潮和设备腐蚀，从两个方面改进：①为全自动包装机增加1台除湿干燥机，持续向密闭空间内提供干燥热风，同时将空间内置换后空气抽出，循环往复工作，使包装机空间内温度26 ℃、湿度40%。②减少空间内碱尘。制片机刮刀剥离转鼓上碱片(即破碎)会产生碱尘；片碱从下料仓进入包装袋过程中，经过螺旋推送摩擦也会产生碱尘。试运行2个月以后，即为制片机和包装机安装了两套负压除尘系统进行除尘。

采取以上措施后，大幅改善了工作环境，基本消除了碱尘及后续的腐蚀问题。

2.4 包装袋改进

片碱包装袋质量要求高，为两层结构：内层强度低，密封性好，防止物料受潮结块；外层耐磨损、强度大，便于搬运。包装袋接料过程由链排送袋、底部吸盘取袋、上部吸盘撑口、摆臂上袋、缩口夹袋这5个动作完成，上部吸盘撑口最关键，实现内外袋同步撑开。最初使用的包装袋，内袋与外袋分离，只是在最底部将内袋与外袋热压在一起，袋口附件处热压3 mm，使内外袋粘在一起。其弊端：①袋口热压的3 mm宽度不牢靠，内外袋容易分开，上部吸盘撑口时，外袋撑开，内袋没撑开，造成上袋失败，掉袋频繁。②内外袋人工套在一起，不能完全对齐、铺平，容易起褶皱，后续折边、缝包时，褶皱处厚度翻倍增加，经常发生卡袋。针对以上弊端，改为内外袋为一体袋，直接将7 μm厚的内膜热附在外袋层上，使两层成为一体，再作为原材料加工成包装袋。内外袋成一体后，解决了以上问题，而且通过设定热封温度和时长，达到内膜热封、外袋完好的效果。

3 结语

全自动片碱包装机光电感应68个，执行动作多。出现故障时，要求判断问题快、解决及时；问题不能解决时，必须切换包装机或停车。因此，对巡检人员处理异常能力要求高，必须熟练掌握包装机各个部件、动作名称及控制程序。

作为国内首套99%片碱自动化包装机，经过半年的摸索改造，运行情况达到了预期目标。与半自动包装线相比，减少生产线人工称量、封袋、码垛等工序操作人员约24名，年可节约人工成本240万元，而且大幅降低了人工劳动强度，改善了作业环境，明显提升了生产效率。但不能满足于现状，创新无止境，该自动化包装系统仍有很大的改进空间，北方三泰下一步计划改进制片机放碱盘、包装机临时出料管线，将99%片碱不合格品回收到32%碱储槽，使产品合格率达到100%。