影響三聚氰胺產(chǎn)品制膠結(jié)膠速度的原因分析

王立家

（山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山西 運城 044000）

影響三聚氰胺產(chǎn)品制膠結(jié)膠速度的原因分析

王立家

（山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山西 運城 044000）

僅對三聚氰胺生產(chǎn)過程產(chǎn)品中混入聯(lián)堿母液可能造成三聚氰胺產(chǎn)品制膠過程結(jié)膠速度過快進(jìn)行分析討論。

三聚氰胺；聯(lián)堿母液；結(jié)膠；原因

0 前言

三聚氰胺是一種有機(jī)化工產(chǎn)品，在特定的溫度條件下一定量純凈三聚氰胺與非等量的甲醛溶劑混合攪拌，可以生產(chǎn)成三聚氰胺甲醛樹脂膠。這種樹脂膠結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定不易溢出甲醛氣體，被廣泛用于復(fù)合板材、高檔家俱、涂料、油漆、印染、防火材料等領(lǐng)域。一般情況下，實驗室檢驗三聚氰胺的方法是把試劑加溫溶解三聚氰胺然后與樣板進(jìn)行比濁、比色而劃分等級的。而以三聚氰胺為原料的生產(chǎn)企業(yè)，其制膠原理與實驗室基本相同，常規(guī)情況下他們調(diào)制好的三聚氰胺甲醛樹脂膠（簡稱：胺膠）可以放置數(shù)個月甚至更長時間，膠體流動性和其成分不變。但如果生產(chǎn)過程中有外因而使三聚氰胺組成發(fā)生變化，則會直接影響胺膠質(zhì)量，而導(dǎo)致產(chǎn)品流動性變差甚至出現(xiàn)膠體凝固（即結(jié)膠）現(xiàn)象；除此之外，制膠反應(yīng)釜溫度控制不當(dāng)、制膠溶劑偏酸而溶膠過程未作pH調(diào)制等也可能造成制膠過程結(jié)膠速度加快甚至出現(xiàn)膠體凝固即結(jié)膠現(xiàn)象，本文僅以前者進(jìn)行討論。

1 三聚氰胺出現(xiàn)結(jié)膠情況

三聚氰胺產(chǎn)品檢驗程序嚴(yán)格按GB／T9567－1997文件規(guī)定執(zhí)行。2011年3月26日我公司某生產(chǎn)基地產(chǎn)品檢驗人員按常規(guī)對產(chǎn)品進(jìn)行測試，結(jié)束時檢驗員在處理廢液過程中，無意發(fā)現(xiàn)實驗所得的胺膠冷卻后目測有輕微結(jié)膠的非正常現(xiàn)象，其流動性也不如以往。經(jīng)確認(rèn)該班次所生產(chǎn)的3t余三聚氰胺產(chǎn)品的確有樹脂輕度結(jié)膠現(xiàn)象存在。

排查中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝在當(dāng)班曾出現(xiàn)小幅波動，隨后通過查閱數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)終于發(fā)現(xiàn)尿素熔融釜液尿溫度由132℃降到100℃是導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題的起因；有人目擊事發(fā)時尿素熔融釜瞬時伴有大量外溢含氨水汽的特殊現(xiàn)象，再次檢驗問題三聚氰胺產(chǎn)品堆密度也不足400g／L。

2 原因分析

2.1 聯(lián)堿母液進(jìn)入三胺尿素熔融釜導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量

出現(xiàn)問題

三聚氰胺生產(chǎn)的原料是工業(yè)尿素，尿素在熔融和循環(huán)使用過程的專用設(shè)備尿素熔融釜中會有少量氨氣溢出，為了避免環(huán)境污染常壓一步法與聯(lián)堿聯(lián)產(chǎn)的三聚氰胺生產(chǎn)廠一般使用聯(lián)堿母液對其溢出的氨氣進(jìn)行回收（回收流程見圖1）。

圖1 聯(lián)堿母液回收三胺外溢氨氣

尿素熔融釜瞬時溫度跌落、大量外溢含氨水汽及產(chǎn)品堆密度不足400g／L這些現(xiàn)象都反映系統(tǒng)有進(jìn)水現(xiàn)象，并且進(jìn)水的切入點很可能就在尿素熔融釜。分析認(rèn)為質(zhì)量事故當(dāng)日吸氨母液流量瞬時發(fā)生變化，母液逆流翻越尿素熔融釜氨氣集中排放U型彎倒入尿素熔融釜之內(nèi)，34℃的母液進(jìn)入132℃的液尿之中，使系統(tǒng)整體液尿溫度、三胺淬冷氣溫氣質(zhì)等發(fā)生一系列變化，最終導(dǎo)致聯(lián)堿母液中的化學(xué)物質(zhì)滯留在三聚氰胺產(chǎn)品之中。

何種物質(zhì)導(dǎo)致三聚氰胺產(chǎn)品出現(xiàn)結(jié)膠，通過以下實驗來驗證。

2.2 實驗驗證NH4Cl可導(dǎo)致三胺結(jié)膠

2.2.1 先后取純凈的NaCl、NH4HCO3、NH4Cl，分別稱取1.0g備用。

2.2.2 取標(biāo)準(zhǔn)三聚氰胺樣品40g。

2.2.3 取甲醛液體100mL。

2.2.4 將“2.2.1”中的物質(zhì)分別和“2.2.2”、“2.2. 3”物質(zhì)混合，加溫至規(guī)定溫度。

2.2.5 實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

①加入NaCl的三聚氰胺甲醛樹脂30分鐘未出現(xiàn)異常。

②加入NH4HCO3的三聚氰胺甲醛樹脂因NH4HCO3加熱后分解物中有CO2氣體生成，導(dǎo)致實驗出現(xiàn)膠體冒泡現(xiàn)象，實驗無法進(jìn)行。

③加入NH4Cl的三聚氰胺甲醛樹脂，溶解后1分鐘后即開始出現(xiàn)樹脂凝固趨向，2分鐘徹底凝固。

④合格的三胺產(chǎn)品正常分析溶解后24h未出現(xiàn)異常現(xiàn)象（由于時間關(guān)系僅觀察了24h）；但在胺膠中加入NH4Cl充分?jǐn)嚢?分鐘即凝固成固體。

2.2.6 反復(fù)試驗，我們同時發(fā)現(xiàn)在三聚氰胺完全溶解于溶劑中，呈無色透明樹脂液體之后，在其中加入少量的NH4Cl，然后攪拌樹脂可以在10分鐘之內(nèi)完全發(fā)生相變，轉(zhuǎn)成較硬的白色固體。

2.2.7 分析實驗列表1

表1 實驗分析

從制作胺膠經(jīng)驗來看，造成樹脂反應(yīng)速度過快原因有很多，其中一個主要原因是三聚氰胺中含有雜質(zhì)，它會讓甲醛生成甲酸和甲醇，而甲酸會降低反應(yīng)pH值從而加快反應(yīng)，反應(yīng)式：2CH2O＋H2O→CH3OH＋HCOOH。

3 工藝改進(jìn)

為了保證尿素熔融釜溢出的無組織氨及時回收，避免聯(lián)堿母液再倒入三聚氰胺系統(tǒng)的尿素熔融釜，我們有針對性的在氨氣吸收器下液管上做了防范改動，拆除氨氣吸收器與DN125下液管道的連接法蘭，在距氨氣吸收器約2m處的下液管上開孔、焊接與其垂直的DN100不銹鋼管道，中段經(jīng)彎頭改變方向與下液方向相反，防范管道高度高于氨氣吸收器1m；防范管道頂端接橡膠管進(jìn)入防范事故槽。經(jīng)過計算、調(diào)試自去年投運至今運行良好。改造后的流程見圖2。

圖2 氨氣吸收器下液管的防范改動

4 應(yīng)用方向

三聚氰胺作為一種新型有機(jī)化工原料，它的用途仍處于繼續(xù)發(fā)現(xiàn)和研究開發(fā)階段，從實驗過程看，由于三聚氰胺樹脂加入適量的NH4Cl有早強(qiáng)的特點，這一技術(shù)可以應(yīng)用于開發(fā)下游早強(qiáng)產(chǎn)品、水利工程的應(yīng)急堵漏等方面。

TQ 226.62

B

1005－8370（2012）06－42－03

2012－09－14

王立家（1957—），化工工藝工程師。1978年參加工作，多年來一直從事合成氨、聯(lián)堿生產(chǎn)技術(shù)管理；2006年開始從事三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)管理工作至今。現(xiàn)任山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司控股的山西豐荷三聚氰胺有限公司技術(shù)質(zhì)管部主管。