李飛

（安徽省化工設計院，安徽合肥230009）

酚醛體系環(huán)保、節(jié)能材料是指以酚醛樹脂為基體材料，采用特殊工藝制得的具有質輕、高強、保溫、隔音、防火功能的勻質或復合材料。酚醛樹脂泡沫塑料具有優(yōu)良的阻熱、耐火性能，即使燃燒也是低火焰、無滴落、低煙、無毒，而且是一種最便宜的聚合物泡沫塑料[1]。酚醛樹脂泡沫塑料作為保溫材料被廣泛用于汽車、船舶、航空、建筑等領域。隨著國家對建筑環(huán)保節(jié)能的強制要求，我國建筑環(huán)保節(jié)能保溫材料產業(yè)將得到大力發(fā)展，市場發(fā)展前景良好。

目前使用較多的熱固性酚醛樹脂的合成工藝有兩種：方法一是以37%的甲醛溶液為起始原料；方法二是以多聚甲醛為起始原料，兩種方法合成路線基本類似，其反應機理及流程一致。具體反應機理為：苯酚與過量多聚甲醛在堿性催化劑的作用下，首先發(fā)生加成反應生成羥甲基苯酚，進一步發(fā)生縮聚反應生成熱固性酚醛樹脂。方法一工藝容易產生較多廢水，但是部分特殊功能產品需要此工藝方法進行生產；方法二不產生廢水，節(jié)能環(huán)保，但生產較難控制，工藝自動化要求高，儀表控制系統(tǒng)投入大。本文主要介紹方法二即多聚甲醛法聚合反應的自動化控制方案。

反應溫度和反應時間是聚合反應重要的控制要素[2]。傳統(tǒng)的工業(yè)化生產中主要靠操作工人現(xiàn)場根據(jù)反應釜溫度、反應時間和經(jīng)驗來控制反應過程。這種現(xiàn)場控制的方法難以實現(xiàn)連續(xù)化生產，同時產品的質量也不穩(wěn)定，反應異常時也有一定的安全隱患。配合反應釜溫度等一次檢測元件和切斷閥等執(zhí)行元件，作者根據(jù)聚合反應的工藝流程和控制要求在DCS系統(tǒng)中設置一套邏輯控制程序實現(xiàn)連續(xù)化生產。使用該控制方案可以節(jié)省人力成本，穩(wěn)定產品質量，降低事故概率，產生較好的經(jīng)濟效益。

多聚甲醛法以多聚甲醛和苯酚為起始原料，加入催化劑、添加劑，和水經(jīng)過反應釜發(fā)生聚合反應，保溫后直接降溫得到成品。工藝流程如圖1。

1 聚合反應的工藝介紹

聚合反應可根據(jù)裝置規(guī)模配置多臺反應釜，現(xiàn)以一臺反應釜為例介紹反應流程。在聚合反應開始前，一定量的工藝水通過管道輸送到反應釜中（R-01A），在反應釜的外加熱管通入90℃熱水加熱，使釜內溫度達到60℃。當反應釜（R-01A）溫度達到60℃時，打開苯酚加料閥加料至反應釜（R-01A）中。苯酚加料完畢后，打開多聚甲醛下料閥，螺旋給料器（L-01A）將一定量的多聚甲醛勻速投入到反應釜（R-01A）中進行反應，當釜內溫度達到70℃時，停止通外加熱水，同時打開內盤管冷卻水進出口閥門，移走反應熱。反應60min后，取樣分析反應釜內發(fā)泡樹脂的粘度，當粘度達到要求后，一定量的尿素溶液自流至反應釜（R-01A）中，去中和多余的甲醛溶液。通過循環(huán)水降溫冷卻。待液體冷卻至50℃時即可放料，最終的產品為乳液狀。反應壓力為常壓。發(fā)泡樹脂通過輸出泵（P-01A）輸送至下游生產車間。為了減少反應釜（R-01A）物料的損失和尾氣排氣量，每個反應釜尾氣排放管道上設置一個冷凝器（E-01A），在反應過程中蒸發(fā)出來的物料，經(jīng)過冷凝器冷凝回流至反應釜中，不凝氣體通過管道送至尾氣吸收塔（T-01）進行洗滌吸收。反應過程中，反應釜中溫度達到130℃時在DCS系統(tǒng)報警。溫度達到150℃時，打開工藝水（作為阻聚劑）進水閥門中斷反應，同時打開反應釜放料閥和廢料槽進料閥，把物料排放至廢料槽做進一步處理。工藝管道及儀表流程圖如圖2。

2 聚合反應的自動化控制方案

整個反應過程采用DCS（集散控制系統(tǒng)）控制。反應釜內設置熱電阻一體化溫度變送器測量釜內溫度。反應釜物料進料、出料均設置自控切斷閥。反應釜夾套熱水進水、循環(huán)水進水及反應釜工藝水進水均設置自控切斷閥。依據(jù)以上工藝控制流程在DCS系統(tǒng)中設置一套邏輯控制程序，使整個反應過程自動進行。同時反應釜溫度過高時能自動采取措施進入安全狀態(tài)。整個邏輯控制程序見圖3。

3 結束語

多聚甲醛法生產酚醛樹脂自動化程度要求高，控制方案的重點是反應溫度和反應時間。本文研究的控制方案能較好的控制生產過程，實現(xiàn)連續(xù)化生產。

[1]孫中心，王雷，李東風.可發(fā)泡性酚醛樹脂合成研究[J].工程塑料應用，2007（11）：23-26.

[2]張敏，魏俊發(fā)，謝俊杰.耐高溫耐燒灼熱固性硼酚醛樹脂的合成[J].合成化學，2004，12（1）：77-80.□