郑云龙，王加明,田智龙

(中盐吉兰泰氯碱化工有限公司，内蒙古 阿拉善 750336)

PVC是由氯乙烯单体聚合而成的高分子化合物,广泛用于建筑、轻工、农业、电子电器、包装等领域。PVC有一项重要的指标是水含量，如果水含量过高，则不能满足国家标准要求；如果水含量过低，则产品静电较大，影响下游客户的混料，进而影响生产效率。现行的国家标准中，挥发物(包括水)含量是SG5型通用PVC树脂指标中的一项，挥发物(包括水)质量分数≤0.4%即能达到优等品要求[1]。

中盐吉兰泰氯碱化工有限公司(以下简称吉兰泰公司)PVC生产线采用沸腾床干燥，影响干燥效果的主要因素有离心机进料量、床温、风温、风量、停留时间等。因影响因素较多，在实际控制中，操作人员只能根据经验调整，其结果往往是水含量偏低，影响成品包装和下游客户配料速度。为使操作人员能够直观地看到控制结果，2017年吉兰泰公司在干燥床末端加装了NIR960型PVC粉在线挥发分分析仪，能够实时显示，为操作人员提供了依据。

1 在线挥发分分析仪原理简介

在线挥发分分析仪采用的是近红外光工作原理。某些特定的分子键会吸收特定波长的光，与这些分子键所对应的特定波长的光在材料中的吸收程度与材料中所含的这些分子的数量呈比例关系。

常见分子键吸收特定波长的光谱图见图1。

NIR960型在线挥发分分析仪就是利用了水分子中的—OH键对不同波长的近红外光的吸收率与它的总量呈特定的比例关系的原理。卤素光源发出的红外光通过滤光片形成一系列窄波段的光脉冲序列，其中至少1个波段与被测成分所吸收的波段相关，所生成的其他特定波段光线不会被这种成分所吸收。这些特定波段的光线照射在被测物体上，散射的光线由温控探测器采集。探测器将光亮信号转换为电信号输出，最终得到的数值以百分比显示。另外，为了补偿光线的变化，一道内部光线同时被测量。这种方式可以补偿日光、灯光等造成的影响，保证测量的精确性和标定的稳定性。

图1常见分子键吸收特定波长的光谱图
Fig.1Spectraofspecificwavelengthsabsorbedbycommonmolecularbonds

2 加装在线挥发分分析仪的情况介绍

2.1 加装在线挥发分分析仪前

PVC成品水含量需要人工现场取样后，再从样品中取5 g进行检测。检测时须将热烘箱温度升到110 ℃，升温需要1 h；再将样品放置在热烘箱内1 h后取出，移至干燥器中再保持0.5 h，将样品温度降至常温，最后取出样品称重，经计算得到水含量。整个过程至少需要2.5 h，即每班最多只能检测3次。受分析时间所限，不能实时监控，工艺调整相对滞后，不能及时有效优化控制参数，且该种检测方法无法避免人为因素的影响。

由于分析数据滞后，无法及时根据检测结果作出相应工艺参数调整，造成PVC成品中含水质量分数有时远低于国家标准0.4%的要求，有时又高于标准要求，造成成品降级，产生不必要的损失。PVC成品中水含量过低，势必造成蒸汽浪费，PVC粉静电附着现象明显，机械流动性下降，影响产品包装效率。

经统计，吉兰泰公司2015年PVC成品含水质量分数平均在0.1%左右，月平均水含量数据如表1所示。2016年，为解决客户提出的PVC树脂静电大、混料困难等问题，吉兰泰公司对生产线进行了针对性调整，如稳定干燥进料量、床温、风温等，水含量有了一定提高，但总体数值仍偏低，并且不稳定。2016年PVC 树脂成品月平均水含量数据见表2。

表1 2015年PVC成品挥发分(包括水)含量统计Table 1 Statistics of volatiles (including water) content of finished PVC products in 2015 %

表2 2016年PVC成品挥发分(包括水)含量统计Table 2 Statistics of volatiles (including water) content of finished PVC products in 2016 %

2.2 加装在线挥发分分析仪

(1)安装位置。

流化床：分析仪一般安装在振动筛下料管或者烘干机出口卸料阀下端，通过取样器测量PVC粉的水含量。

旋风干燥床：在振动筛上端或下端、螺旋输送机管道上加装分析仪，通过取样器测量PVC粉的水含量。

(2)挥发分分析仪的控制调整。

通过调整干燥温度、送风量、喷雾量、袋滤器或分离器开度等参数进行控制，还可以通过DCS系统进行数据存储及监控水含量变化趋势。

(3)挥发分分析仪的标定。

技术人员在现场记录挥发分分析仪显示数值，利用烘箱烘干样品测定水含量，同时利用精度较高的快速水分测定仪同时验证，收集数据，逐步调整挥发分分析仪的参数，历时1周完成了挥发分分析仪的标定。

3 加装在线挥发分分析仪后运行情况

2017年1月，吉兰泰公司在离心干燥工序安装了2台NIR960型在线挥发分分析仪，分别用于检测2条生产线的PVC成品水含量。安装位置选择在成品卸料阀下端和振动筛上方，分析仪通过输送4～20 mA信号到DCS，实现了数据的实时监测、在线连续测量PVC粉水含量。

3.1 加装挥发分分析仪后的干燥工艺调整

挥发分分析仪投用后，干燥床运行仍存在水含量总体偏低的问题，如果通过床温进行调整，干燥床运行稳定性较差。通过技术分析发现干燥床末端挡板过高，树脂在干燥床内停留时间过长，造成水含量偏低。因而对干燥床末端的挡板进行改造，由一块整板分割成若干条，分别固定，逐条取下以降低挡板高度，减少物料在干燥床的停留时间，最终使干燥床的运行更加稳定。通过干燥床挡板技改和干燥相关参数的配合调整，已能将PVC成品含水质量分数控制在0.2%～0.35%，数据见表3。

表3 2017年PVC成品挥发分(包括水)含量统计Table 3 Statistics of volatiles (including water) content of finished PVC products in 2017 %

3.2 2015—2017年PVC成品挥发分(包括水)含量对比

2015—2017年PVC成品挥发分(包括水)含量对比见表4。

表4 2015—2017年PVC成品挥发分(包括水)含量平均值对比Table 4 Comparison of average volatiles (including water) content of finished PVC products produced between 2015 and 2017 %

4 加装在线挥发分分析仪后的运行效果

(1)成品水含量增加，产生了可观的经济效益。

加装在线挥发分分析仪后，以 PVC树脂年产量40万t计算，含水质量分数提高了0.2百分点左右，每年可增加PVC产量约640 t。

(2)成品流动性增强，物料输送更加稳定。

随着水含量的提高，干燥床、送料管壁PVC粉的静电附着力降低，树脂流动性增强。水含量由原来每2.5 h人工检测1次，变为连续实时监测，减少了人为因素的影响。

(3)蒸汽用量减少，降低了能耗。

由于成品水含量增加，蒸汽用量减少，进床蒸汽压力由原来的0.12 MPa降低至0.06 MPa，蒸汽冷凝水量明显减少，能耗显著降低。

(4)客户反馈效果较好。

对水含量提高后的树脂进行跟踪，客户明显觉得成品的流动性增加，混料速度加快，生产效率提高。

5 结语

加装在线挥发分分析仪的改造投资少、见效快，解决了人工检测分析数据滞后、DCS中控监控调整参数不及时的弊端，降低了床温，相应地使水、蒸汽等的消耗降低，不仅在一定程度上降低了PVC树脂的生产成本，而且使其产量增加了600 t/a以上，给企业带来了可观的经济效益。