Улучшение качества поливинилацетатной дисперсии на ООО «Ника-ПВА»

Для снижения температуры стеклования  полимеры обычно пластифицируют путем смешения с нелетучей жидкостью, совместимой с полимером. Сущность пластификации состоит в изменении гибкости молекул полимера и увеличении их подвижности относительно друг друга. Для пластификации ПВА используется дибутилфталат, причем с увеличением его содержания в полимере повышается эластичность поливинилацетата, выражаемая относительным удлинением при растяжении, но одновременно снижается его механическая прочность. Пластификация ПВАД осуществляется в тех же аппаратах, что и нейтрализация, то есть в стандартизаторах. Процесс пластификации заключается в постепенном, равномерном распределении дибутилфталата в дисперсии при 20-50°С. Количество вводимого пластификатора определяется маркой дисперсии и рассчитывается по формуле:

,

где х - масса пластификатора, кг;

G - масса ПВАД, пересчитанная на сухое вещество, кг;

П - массовая доля пластификатора в ПВАД, %.

Следует иметь в виду, что в процессе пластификации обычно повышается вязкость ПВАД, причем это увеличение тем  заметнее, чем выше температура пластификации.

Дибутилфталат из объемного мерника 9 равномерно в течение 2,5-3,5ч вводится при перемешивании в дисперсию, находящуюся в стандартизаторе 7. После загрузки ДБФ перемешивание продолжается еще 5-12ч до полного совмещения полимера с пластификатором.

Чистка и промывка полимеризаторов и стандартизаторов производятся после проведения в них 10-15 операций. Аппараты промывают 3-4%-ным раствором едкого натра. Раствор после промывки аппаратов сливается в канализацию, а аппараты ополаскиваются деминерализованной водой. Для чистки реакторов используют также 1-1,5%-ный водный раствор столярного клея, выполняющего роль поверхностно-активного вещества. После обработки этим раствором в течение 48 ч при 80-90°С промывная вода через сетчатый фильтр сливается в канализацию, а твердый остаток направляют на сжигание. Если аппараты очищают через больше интервалы времени, возможны значительные нарастания полимера на внутренних стенках и мешалках. Наросты полимеров удаляют вручную после предварительной щелочной обработки.

 

Фильтрация и розлив готового продукта.

Отгрузка готовой продукции  осуществляется в бочках или в  другой таре, предусмотренной ГОСТ 18Э92-80. Тара изготавливается из алюминия, нержавеющей стали либо футеруется полиэтиленом.

Тару заполняют путем передавливания ПВАД сжатым азотом из стандартизаторов или хранилищ через стационарный сетчатый фильтр.

Перекачивание дисперсии насосами, особенно центробежными, не осуществляется, так как вязкость ПВАД может снизиться при механическом воздействии.

Непластифицированная дисперсия  морозоустойчива, ее можно транспортировать при температуре до -40 °С, но в замороженном состоянии она не должна храниться более одного месяца. Замерзшую дисперсию оттаивают в теплом помещении или разогревают в таре до температуры не выше 80°С без применения открытого огня, после чего тщательно перемешивают. Поступающую к потребителю непластифицированную ПВАД совмещают при температуре не более 50°С с пластификатором, поставляемым в комплекте с дисперсией, в емкостном аппарате из нержавеющей стали, алюминия или эмалированном, снабженном перемешивающим устройством (мешалка рамного или якорного типа) с окружной скоростью перемешивания 3-5 м/с. Пластификатор добавляют к дисперсии при работающей мешалке в течение 1-2 ч порциями или непрерывно. После окончания загрузки пластификатора перемешивание продолжают в течение 3-4ч.

На скорость полимеризации винилацетата, а, следовательно, и на продолжительность процесса и глубину конверсии мономера прежде всего влияет качество исходного сырья.

Определяемые ГОСТом показатели качества ПВС мало влияют на скорость полимеризации. Однако, опыт работы промышленных предприятий показал, что в ряде случаев традиционные показатели ПВС являются недостаточными для оценки его качества как защитного коллоида в производстве ПВАД.

 

 

 

 

 

2.5. Материальный баланс полимеризатора

Таблица 6

Материальный баланс полимеризатора на одну операцию

 

Приход						Расход
№	Статьи прихода	Количество				№	Статьи расхода	Количество
		м3	% об.	кг	% масс.			м3	% об.	кг	% масс.
1	Водная фаза	2,62	49,9108	2664,8	52,03	1	ПВАД	4,89	93,2	5000	97,616
2	Сернокислое закисное железо	0,00001	0,0002	0,01	0,0002	2	Винилацетат	0,0055	0,105	5,12	0,1
3	Перекись водорода, 1порция	0,004	0,077	4	0,078	3	О2	0,35	6,6948	116,98	2,2838
4	Винилацетат, 1 порция	0,375	7,143	350	6,83	4	Сернокислое закисное железо	0,00001	0,0002	0,01	0,0002
5	Перекись водорода, 2 порция	0,008	0,153	8	0,156
6	Винилацетат, 2 порция	0,857	16,324	800	15,62
7	Перекись водорода, 3 порция	0,008	0,153	8	0,156
8	Винилацетат, 3 порция	0,857	16,324	800	15,62
9	Перекись водорода, 4 порция	0,0044	0,085	4,5	0,088
10	Винилацетат, 4 порция	0,482	9,2	450	8,79
11	Водный раствор аммиака	0,032	0,63	32,8	0,64
	Итого	5,25	100	5122,11	100		Итого	5,25	100	5122,11	100

 

3. Анализ производственного процесса на наличие брака.

Для того, чтобы улучшить качество производства поливинилацетатной дисперсии, необходимо исследовать причины возникновения дефектов.

При массовом выпуске очень сложно ручными  способами следить за несоответствующей  продукцией и причинами, вызывающими  эти несоответствия. В свою очередь, статистические методы позволяют облегчить  труд, связанный с отслеживанием  видов и причин браков.

 

3.1. Возможный брак и причины его получения.

Таблица 7

Анализ брака на ООО «НИКА-ПВА»

 

Брак	Причины	Процент брака
			S
1. Вязкость ниже нормы	а. Длительное перемешивание.	0,2%	0,6 %
	б. Недостаточная загрузка мономера.	0,1%
	в. Низкая температура пластификации.	0,3%
2. Остаточный мономер выше нормы	а. Низкая температура.	0,3 %	0,55 %
	б. Передозировка винилацетата.	0,05%
	в. Недостаток инициатора.	0,2%
3. Образование крупы	а. Уменьшение концентрации инициатора.	0,2%	0,5 %
	б. Высокая температура процесса.	0,1%
	в. Несоответствие нормам обессоленной воды.	0,05%
	г. Нарушение дозировки компонентов.	0,05%
	д. Малые обороты вращения мешалки.	0,1%
4. Массовая доля сухого остатка ниже нормы	а. Низкая концентрация водной фазы.	0,1%	0,45 %
	б. Недостаток мономера.	0,05%
	в. Недостаток дибутилфталата.	0,3%
5. Вязкость выше нормы	а. Длительное пребывание ПВАД при повышенной температуре.	0,05%	0,1 %
	б. Завышенная загрузка мономера.	0,05 %
ИТОГО			2,2 %

 

 

3.2. Построение и анализ диаграммы Парето.

Анализ  начнем с представления сводной  таблицы, содержащей данные о количестве неисправимого брака, выявим, какой из контролируемых показателей оказывает наибольшее влияние на возникновение брака в дальнейшем при производстве поливинилацетатной дисперсии с помощью диаграммы Парето.

Годовая производительность предприятия 1850 тонн.

Следовательно, брак за год  составляет:

Б = 1850·0,022 = 40,7 т/год

Количество брака = 1850·0,006= 11,1 т.

Кумулятивный брак = (11,1·100)/40,7=27,3

Таблица 8

Сводные данные для брака за год

Брак	Количество брака, т	Сумма количества брака, т	Кумулятивный % брака
1	11,10	11,10	27,3
2	10,175	21,275	25
3	9,25	30,525	22,7
4	8,325	38,85	20,5
5	1,85	40,70	4,5
			100%

 

По данным таблицы построим диаграмму Парето.

 

 

Рис. 5 - Диаграмма Парето для анализа видов брака при производстве поливинилацетатной дисперсии.

Из диаграммы  видно что,  в первую очередь  следует направить усилия на предотвращение самого большого количества брака (категория 1) при производстве поливинилацетатной дисперсии – это вязкость ниже нормы. Брак составляет 0,6%.

Причинами, которого являются:

а. Длительное перемешивание

б. Недостаточная  загрузка мономера.

в. Низкая температура  пластификации

 

3.3. Построение и анализ причинно-следственной диаграммы Исикавы.

Для предотвращения данного вида брака необходимо сначала  определить факторы, которые приводят к образованию причин влекущих этот брак.

Определение факторов, влияющие на образование  данных причин, производится с помощью построения и анализа причинно-следственной диаграммы Исикавы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проанализировав причинно-следственную диаграмму, делаем выводы, что образование причин приводящих к браку (вязкость ниже нормы) связано со следующими факторами: 

1. Персонал («Человеческим фактором»),
2. Материал;
3. Методы, технологии;
4. Контроль, управление (документация).

Основные  причины:

1. Персонал:

• Низкая квалификация работников, а отсюда возможная нехватка навыков и приемов в работе;
• небрежность в работе сотрудников;
• пенсионный возраст работников.

2. Материал:

• Использование некачественного сырья (не отвечающего требованиям, необходимым для конкретного рецепта смеси);
• Неправильные условия хранения и транспортировки.

3. Контроль, управление (документация)

• Низкое взаимодействие между подразделениями (контролер – аппаратчик);
• Отсутствие или неясность в документации по качеству;
• Небрежная работа с результатами данных.

3.4. Анализ причин возникновения дефектов.

Данные  причинах возникновения и мерах  по предотвращению возникновения дефектов приведены в табл. 9

 

 

Таблица 9

Сведения  о дефектах и мерах по их предотвращению

Дефект	Причина возникновения дефекта	Меры по предотвращению возникновения  дефекта
1. Вязкость ниже нормы	а. Длительное перемешивание.	Смешать с дисперсией с повышенной вязкостью.
	б. Недостаточная загрузка мономера.
	в. Низкая температура пластификации.	Поднять температуру пластификации.
2. Остаточный мономер выше нормы	а. Низкая температура.	Повысить температуру процесса.
	б. Передозировка винилацетата.	Откорректировать расход ВА.
	в. Недостаток инициатора.	Добавить инициатор.
3. Образование крупы	а. Уменьшение концентрации инициатора.	Увеличить расход инициатора.
	б. Высокая температура процесса.	Уменьшить температуру в полимеризаторе.
	в. Несоответствие нормам обессоленной воды.	Проверить соответствие воды нормам.
	г. Нарушение дозировки компонентов.	Отрегулировать дозировку компонентов.
	д. Малые обороты вращения мешалки.	Увеличить число оборотов мешалки.
4. Массовая доля сухого остатка ниже нормы	а. Низкая концентрация водной фазы.	Смешать при стандартизации с дисперсией с высоким сухим остатком.
	б. Недостаток мономера.
	в. Недостаток дибутилфталата.	Дополнить недостающее количество ДБФ.
5. Вязкость выше нормы	а. Длительное пребывание ПВАД при повышенной температуре.	Смешать с дисперсией более низкой вязкости.
	б. Завышенная загрузка мономера.	При повышенном содержании сухого остатка  можно разбавить водой.
6. Остановка насоса ВА во время  синтеза	а. Выход из строя насоса.	Перейти на резервный насос или  обеспечить подачу ВА азотом
7. Плохая совместимость дибутилфталата  с ПВАД	а. Низкая температура процесса пластификации.	Повысить температуру в рубашке  стандартизатора.
	б. Завышенная вязкость ПВАД.	Разбавить водой, нагреть ПВАД.