影響三聚氰胺產品制膠結膠速度的原因分析

王立家

（山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司，山西 運城 044000）

影響三聚氰胺產品制膠結膠速度的原因分析

王立家

（山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司，山西 運城 044000）

僅對三聚氰胺生產過程產品中混入聯堿母液可能造成三聚氰胺產品制膠過程結膠速度過快進行分析討論。

三聚氰胺；聯堿母液；結膠；原因

0 前言

三聚氰胺是一種有機化工產品，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，可以生產成三聚氰胺甲醛樹脂膠。這種樹脂膠結構比較穩定不易溢出甲醛氣體，被廣泛用于復合板材、高檔家俱、涂料、油漆、印染、防火材料等領域。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行比濁、比色而劃分等級的。而以三聚氰胺為原料的生產企業，其制膠原理與實驗室基本相同，常規情況下他們調制好的三聚氰胺甲醛樹脂膠（簡稱：胺膠）可以放置數個月甚至更長時間，膠體流動性和其成分不變。但如果生產過程中有外因而使三聚氰胺組成發生變化，則會直接影響胺膠質量，而導致產品流動性變差甚至出現膠體凝固（即結膠）現象；除此之外，制膠反應釜溫度控制不當、制膠溶劑偏酸而溶膠過程未作pH調制等也可能造成制膠過程結膠速度加快甚至出現膠體凝固即結膠現象，本文僅以前者進行討論。

1 三聚氰胺出現結膠情況

三聚氰胺產品檢驗程序嚴格按GB／T9567－1997文件規定執行。2011年3月26日我公司某生產基地產品檢驗人員按常規對產品進行測試，結束時檢驗員在處理廢液過程中，無意發現實驗所得的胺膠冷卻后目測有輕微結膠的非正常現象，其流動性也不如以往。經確認該班次所生產的3t余三聚氰胺產品的確有樹脂輕度結膠現象存在。

排查中發現生產工藝在當班曾出現小幅波動，隨后通過查閱數據輸出系統終于發現尿素熔融釜液尿溫度由132℃降到100℃是導致產品出現質量問題的起因；有人目擊事發時尿素熔融釜瞬時伴有大量外溢含氨水汽的特殊現象，再次檢驗問題三聚氰胺產品堆密度也不足400g／L。

2 原因分析

2.1 聯堿母液進入三胺尿素熔融釜導致產品質量

出現問題

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

圖1 聯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品堆密度不足400g／L這些現象都反映系統有進水現象，并且進水的切入點很可能就在尿素熔融釜。分析認為質量事故當日吸氨母液流量瞬時發生變化，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，34℃的母液進入132℃的液尿之中，使系統整體液尿溫度、三胺淬冷氣溫氣質等發生一系列變化，最終導致聯堿母液中的化學物質滯留在三聚氰胺產品之中。

何種物質導致三聚氰胺產品出現結膠，通過以下實驗來驗證。

2.2 實驗驗證NH4Cl可導致三胺結膠

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

2.2.2 取標準三聚氰胺樣品40g。

2.2.3 取甲醛液體100mL。

2.2.4 將“2.2.1”中的物質分別和“2.2.2”、“2.2. 3”物質混合，加溫至規定溫度。

2.2.5 實驗結果發現：

①加入NaCl的三聚氰胺甲醛樹脂30分鐘未出現異常。

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，導致實驗出現膠體冒泡現象，實驗無法進行。

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

④合格的三胺產品正常分析溶解后24h未出現異常現象（由于時間關系僅觀察了24h）；但在胺膠中加入NH4Cl充分攪拌5分鐘即凝固成固體。

2.2.6 反復試驗，我們同時發現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分鐘之內完全發生相變，轉成較硬的白色固體。

2.2.7 分析實驗列表1

表1 實驗分析

從制作胺膠經驗來看，造成樹脂反應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，它會讓甲醛生成甲酸和甲醇，而甲酸會降低反應pH值從而加快反應，反應式：2CH2O＋H2O→CH3OH＋HCOOH。

3 工藝改進

為了保證尿素熔融釜溢出的無組織氨及時回收，避免聯堿母液再倒入三聚氰胺系統的尿素熔融釜，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入防范事故槽。經過計算、調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 應用方向

三聚氰胺作為一種新型有機化工原料，它的用途仍處于繼續發現和研究開發階段，從實驗過程看，由于三聚氰胺樹脂加入適量的NH4Cl有早強的特點，這一技術可以應用于開發下游早強產品、水利工程的應急堵漏等方面。

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、聯堿生產技術管理；2006年開始從事三聚氰胺生產技術管理工作至今。現任山西陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司控股的山西豐荷三聚氰胺有限公司技術質管部主管。