劉佳彬(唐山中浩化工有限公司,河北 唐山 063600)

淺談聚甲醛生產(chǎn)中產(chǎn)生暴聚的原因及防范措施

劉佳彬(唐山中浩化工有限公司,河北 唐山 063600)

聚甲醛具備較高的拉伸強(qiáng)度，且耐腐蝕，而隨著我國電子及汽車行業(yè)的快速發(fā)展，聚甲醛塑料的需求量也一直呈現(xiàn)出上漲趨勢。但在聚甲醛生產(chǎn)過程中會經(jīng)常出現(xiàn)暴聚反應(yīng)，以致影響了正常的生產(chǎn)流程，降低了產(chǎn)品質(zhì)量水平。對此，本文深入分析了聚甲醛生產(chǎn)過程中產(chǎn)生暴聚問題的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施。

聚甲醛；生產(chǎn)；暴聚；原因；防范措施

近年來，我國煤化工行業(yè)蓬勃發(fā)展，導(dǎo)致我國大量化工產(chǎn)品出現(xiàn)了盈余。因此，我國煤化工行業(yè)正逐步朝著高精度產(chǎn)品方向發(fā)展。近年來，由于甲醛產(chǎn)品過剩太嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了我國的化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，就目前的情況來說，聚甲醛，英文縮寫為POM，POM是解決這個問題的唯一有效途徑。

1 暴聚機(jī)理分析

1.1 暴聚現(xiàn)象

正常的生產(chǎn)反應(yīng)過程中，聚合反應(yīng)器中會產(chǎn)出干燥細(xì)小的物料，之后在經(jīng)過粉碎機(jī)進(jìn)行細(xì)化。而暴聚反應(yīng)則指的是在生產(chǎn)過程中，某工藝參數(shù)突然發(fā)生變化，反應(yīng)物也變?yōu)檩^大的硬物塊，增大了反應(yīng)器的扭矩，以致壓力與溫度升高，加料系統(tǒng)出現(xiàn)停止故障問題。在發(fā)生暴聚后，聚甲醛的相對分子質(zhì)量會呈現(xiàn)一定的分散性，不但降低了產(chǎn)品的質(zhì)量水平，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致報廢，甚至還會對反應(yīng)器造成不可逆的損害，為周圍的工作人員帶來了安全隱患[1]。

1.2 暴聚機(jī)理

陽離子很難形成穩(wěn)定狀態(tài)，且聚合很快，以致無法形成凝膠效應(yīng)。當(dāng)聚合處于非穩(wěn)定狀態(tài)時，體系載速會加速升高，以致產(chǎn)物平均聚合度也逐漸變大，為區(qū)域間的流通帶來阻礙，如此循環(huán)，便最終導(dǎo)致暴聚問題。

1.3 產(chǎn)生暴聚原因

在聚甲醛生產(chǎn)過程中，加入過量引發(fā)劑或減少調(diào)節(jié)劑的加入量均會導(dǎo)致暴聚問題。且這兩種情況均會加劇聚合反應(yīng)的進(jìn)行，促使反應(yīng)物快速形成硬塊，但若兩者改變量有所不同，則表明暴聚反應(yīng)程度也會存在區(qū)別[2]。

在反應(yīng)過程中，引發(fā)劑用量大約保持在100ug/g，用量雖少但可以發(fā)揮較大作用，若減少引發(fā)劑的加入量則會降低單體的轉(zhuǎn)化率，增大了聚甲醛的相對分子質(zhì)量，無法充分完成反應(yīng)。此時應(yīng)每次加入大約20ug/g的劑量，以確保反應(yīng)充分。但隨著引發(fā)劑的逐漸增多，聚合物的穩(wěn)定性會隨之下降，此時聚合反應(yīng)過于激烈，以致發(fā)生暴聚問題。

改變相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑的加入量可以有效改變聚合物分子鏈長度，但實踐證明，當(dāng)加入量降低10%左右時，反應(yīng)產(chǎn)物的流動速率會發(fā)生一定變化，但若降低幅度增大為30%時，會增大生產(chǎn)過程中暴聚反應(yīng)的次數(shù)。為此，實際生產(chǎn)過程中，相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑的加入量一般不得低于總進(jìn)料量的0.12%。同時，受閥門影響，相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑的加入量也會產(chǎn)生波動，閥門流量較大時很容易出現(xiàn)波動，增大了加入量的偏差。除此之外，在配置相對分子調(diào)節(jié)劑的過程中，錯誤操作也會影響最終的配置濃度，減少加入量，出現(xiàn)暴聚問題。

相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑的加入量也會受到聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)器中插管深度的影響，反應(yīng)器的兩螺桿之間以及螺桿與筒壁之間存在一定間隙，充分混合后的反應(yīng)物會在壓力作用下在間隙中流動，且齒合塊的排列組合會推進(jìn)螺旋桿。但若齒合塊排列組合不恰當(dāng)時，會輕微堵塞加料管，使得反應(yīng)物無法順利循環(huán)，改變了混合物的反應(yīng)濃度，進(jìn)而間接增大了引發(fā)劑的加入量。同時，若反應(yīng)器中加料管插入深度過大也會導(dǎo)致雙螺桿與管口出現(xiàn)碰撞問題，以致?lián)p壞設(shè)備，而插入深度過小則會一定程度上堵塞管口，無法及時清除污垢物，以致減少了相對分子質(zhì)量的調(diào)節(jié)劑加入量。除此之外，原料濃度及雜質(zhì)成分的不同以及生產(chǎn)過程中突然停電等原因也會導(dǎo)致聚合反應(yīng)出現(xiàn)靜止，以致出現(xiàn)暴聚問題。

2 暴聚反應(yīng)的防范措施

第一，設(shè)計合理的聚合反應(yīng)器，確保雙螺桿上不同類型的齒合塊保持恰當(dāng)?shù)呐帕薪M合結(jié)構(gòu)。實踐發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器中加料管插入深度為8毫米時最為恰當(dāng)。同時，為了防止混合物堵塞下料管管口，應(yīng)增加相應(yīng)的自動清理器，定期清理管口，確保管線保持干燥清潔。[3]

第二，使用小流量的管道閥門，確保引發(fā)劑以及相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑加入量的準(zhǔn)確性。

第三，由聚合異常、過速在到暴聚存在一個過程，期間若處理得當(dāng)則可以有效避免暴聚反應(yīng)的發(fā)生，若處理不當(dāng)則會導(dǎo)致聚合反應(yīng)出現(xiàn)失控，以致出現(xiàn)暴聚問題。為此，工作人員應(yīng)認(rèn)真觀察反應(yīng)器主機(jī)電流、螺旋桿扭矩、反應(yīng)器壓力等因素的變化情況，以便及時準(zhǔn)確的做出判斷。

第四，確保反應(yīng)器內(nèi)的物料質(zhì)量，促使聚合反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。其中，引發(fā)劑含水量應(yīng)盡量低于50ug/g，以防出現(xiàn)堵塞物。同時，還應(yīng)認(rèn)真檢測聚合反應(yīng)中各原料的濃度情況，確保正確配置，減輕外界因素的干擾程度。

第五，在聚甲醛生產(chǎn)過程中若突發(fā)停電問題，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施，以防反應(yīng)器溫度驟然上升。

第六，嚴(yán)格控制聚合反應(yīng)器中夾套蒸汽溫度，以防出現(xiàn)較大波動，必要時還應(yīng)及時切斷進(jìn)料。

第七，工作人員應(yīng)定期檢查各種生產(chǎn)設(shè)備，且生產(chǎn)中嚴(yán)格遵守各種規(guī)范制度，遵照安全的操作流程，以防出現(xiàn)機(jī)械故障問題，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，由根源上杜絕暴聚問題。

3 結(jié)語

文章分析了聚甲醛生產(chǎn)中的聚合以及暴聚原理，指出了生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)措施，以有效降低暴聚反應(yīng)的發(fā)生頻率，提高生產(chǎn)的安全性。

[1]王軍,殷利敬,謝云峰.聚甲醛生產(chǎn)工藝及國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀[J].煤炭與化工,2016(07).

[2]鄧立偉,陸亦軍,王軍.聚甲醛生產(chǎn)中產(chǎn)生暴聚的原因及防范措施[J].合成樹脂及塑料,2014(05).

[3]曹志奎,葛沛沛,靳翠萍,高潔,李建通,李金彪,張富偉,徐澤夕.聚甲醛生產(chǎn)物料中微量水分測定[J].化學(xué)工程與裝備,2012 (07).