酚醛樹脂聚合反應控制方案

酚醛樹脂聚合反應控制方案

酚醛體系環保、節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。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。隨著國家對建筑環保節能的強制要求，我國建筑環保節能保溫材料產業將得到大力發展，市場發展前景良好。

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，首先發生加成反應生成羥甲基苯酚，進一步發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，節能環保，但生產較難控制，工藝自動化要求高，儀表控制系統投入大。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。傳統的工業化生產中主要靠操作工人現場根據反應釜溫度、反應時間和經驗來控制反應過程。這種現場控制的方法難以實現連續化生產，同時產品的質量也不穩定，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行元件，作者根據聚合反應的工藝流程和控制要求在DCS系統中設置一套邏輯控制程序實現連續化生產。使用該控制方案可以節省人力成本，穩定產品質量，降低事故概率，產生較好的經濟效益。

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，和水經過反應釜發生聚合反應，保溫后直接降溫得到成品。

廣州黑燈科技有限公司是專業從事各類行業各種類型的自動化控制系統開發和自動化工程項目承接，機械自動化設備生產，化工設備研制生產（擁有D1,D2壓力容器生產許可），智能機械人研究制造，自動化生產流水線，可應用在各類工業生產上使用，技術團隊已在自動化控制方面積累了豐富的技術和經驗，是一家專注于自動化控制系統開發、自動化工程項目承接和技術服務的技術型企業。自動化配置緊自動急切斷聯鎖裝置，并且應配備光聲報警系統。能有限降低人員的傷亡的情況，減少財產損失。緊急切斷聯鎖裝置防止事故的發生。歡迎來電討論咨詢，關生18565060664   http://www.xm-fcx.com/

1 聚合反應的工藝介紹

聚合反應可根據裝置規模配置多臺反應釜，現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），在反應過程中蒸發出來的物料，經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。

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）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、循環水進水及反應釜工藝水進水均設置自控切斷閥。依據以上工藝控制流程在DCS系統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。

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，實現連續化生產。