ABS聚合反应釜有机物粘釜分析

李洋，刘航远

（天津大沽化工股份有限公司ABS事业部，天津 300455）

ABS塑料树脂是目前产量最大并且应用范围最为广泛的一种聚合物，它是由苯乙烯、丙烯腈和丁二烯组成的三元共聚物，其具有抗冲击性、耐热性、化学稳定性等特点，还可以进行表面喷镀金属等二次加工，是一种热塑性工程塑料。ABS树脂由高橡胶接枝粉和坚硬的AS树脂挤出获得。在生产高橡胶接枝粉的过程中，化学物质粘釜成为了正常生产中的一个严重问题，也是生产中的一个难点。

所谓“粘釜”是指单体在反应釜内反应时，在釜的内壁、搅拌桨叶、温度计以及换热挡板等表面不同程度的粘附有高橡胶接枝树脂，它的存在对生产、安全和产品质量都有一定的影响。

1 粘釜的形成

1.1 物理因素

反应釜内壁及附件等在加工时由于其表面的光洁度差，或者在人工清理后留存在表面的划痕和粘料残余，使得聚合物易于在表面进一步形成块状的物料，加速了粘釜的过程。此种粘釜没有化学作用参加，粘料也容易清除。

1.2 化学因素

化学粘釜原理与电子自由基催化理论相似，釜壁、搅拌桨叶及反应釜附件的金属晶格之间，由于温度、压力等外界环境能量的变化产生了位移，从而使晶格中存在失去电子的空穴，这些空穴能形成价键并与反应釜中的单体或单体自由基形成化学键，形成联锁反应，粘釜就不断的进行下去。所以，这种粘釜结合的比较强，一般很难清除。

2 粘釜的危害

2.1 对安全的危害

粘釜料在反应釜中的分布是无规则的，有利于进一步加速粘釜过程。粘釜最大的危害是对安全和质量的危害，尤其对安全的威胁更大。粘釜对安全的危害主要体现在粘釜严重的反应釜反应时的局部过热。

反应釜原料聚合放热：

a.苯乙烯672kJ/kg

b.丙烯腈1441 kJ/kg

从上述数据来看，聚合反应放出的能量巨大，在粘釜现象出现后，由于聚合反应釜的热阻增加，反应釜的传热系数降低，严重时会导致反应釜中的聚合反应放出的热量不能及时移除，反应釜有超温、超压及爆聚的危险，存在安全隐患，容易发生事故。虽然随着生产技术的提高及安全措施的防范，这种危害发生的概率很小，但也不能有丝毫的松懈。

例如，某反应釜开始反应不久，反应釜温度指示1与反应釜中间温度指示2相差8℃，且反应釜温度1变化迟缓，反应过程中因DCS控制反应釜温度时未及时干预，因温度计实际温度与设定温度偏差大导致反应釜持续加热，但反应釜实际温度已经达到联锁值，导致了反应釜紧急停车，待反应釜出料后检查反应温度计，发现温度计粘料严重，造成了反应温度曲线异常，反应釜温度超高。

2.2 对生产和质量的危害

粘釜导致的反应釜换热效果不良，延长了聚合反应时间，降低了反应釜的生产能力，同时，由于粘釜导致的反应釜热量移除不及时，在聚合过程中，反应釜实际温度小于设定的维持温度且偏差较大，尤其在升温结束后偏差更加显著，该情况下，在后续工序中易出现大量的皮子料，影响产品的质量，且增加了产品单耗。

另外，粘釜料因釜内物料的撞击等原因混合到聚合料中，大块的粘釜料会堵塞反应釜出料管线，从而导致聚合釜排料的困难，需要大量的水反顶，增加了聚合釜的使用周期，又浪费了大量的无离子水，同时还降低了设备利用率。

以上种种影响，要求我们不得不定期对反应釜进行清理从而保证连续生产，但清釜的同时又减少了反应釜批次入料次数，降低了设备的使用率，增加了人工成本，还会影响清釜人员的健康。所以解决防粘釜问题具有很好的经济社会效益。

3 粘釜的对策

3.1 清釜

反应釜应配有高压清洗系统，在聚合釜出料后按照预设的程序使用高压无离子水对反应釜的内壁、搅拌和挡板进行清洗，确保反应釜是干净的。

掌握反应釜的运行状态，反应釜传热效率是否降低，反应釜反应温度压力曲线是否符合正常走势，根据反应釜清理周期及清理前后情况来判断反应釜粘釜轻重，同时反应釜釜重也是一个判断粘釜的一个重要指标。

清釜必须严格化和规范化，对清釜前后的情况进行记录，针对清釜制定专门的作业计划，包括清理的部位和项目，保证清理后设备表面的光滑和平整，从而达到良好传热的目的。

3.2 控制反应参数

密切关注反应釜的温度、压力等参数，寻找合适的反应釜温度，使反应过程趋于缓和，降低反应的剧烈程度，保证反应釜各个区域没有反应死角，寻找一套最佳的控制方案。同时关注反应釜胶乳的pH，确保胶乳的稳定性能。

3.3 纳米涂层溶胶

粘釜现象主要集中发生在反应釜釜壁，在制作不锈钢反应釜时，通过对其表面涂刷不沾涂层，能够有效的提高防粘效果，延长清釜周期。

低表面能的纳米涂层溶胶具有很好的疏油性能且耐划伤，将其喷涂在反应釜釜壁上，经固化处理后，能在釜壁形成厚度为微米级的不粘涂层，即使在清釜后也能保持良好的防粘附性能。

纳米涂层喷涂之前需要对反应釜釜壁进行预处理，确保反应釜釜壁光滑、平整、干净，涂层经高温固化后能有效阻止有机物在釜壁附着，起到很好的放粘釜效果。

总之，在有机化学反应中，粘釜是化工企业中影响生产的一个重要问题。它不仅对产品有重要影响还能够对生产安全产生极大的安全隐患，所以应对粘釜问题引起足够的重视。