SAN樹脂異色點(diǎn)產(chǎn)生因素探究

孫景超，張琦，陳偉峰，董文慧

（天津大沽化工股份有限公司,天津300455）

1 SAN樹脂工藝簡(jiǎn)介

1.1 SAN樹脂工藝簡(jiǎn)介

SAN樹脂是通過本體法聚合反應(yīng)制得苯乙烯丙烯腈的共聚物，生產(chǎn)過程為連續(xù)性生產(chǎn)，是生產(chǎn)ABS 產(chǎn)品的主要原料。為ABS 提供流動(dòng)性，拉伸力，彎曲，硬度和熱扭曲特性。其分子量及苯乙烯與丙烯腈的比例的變化能稍稍改變最終產(chǎn)品的特性[1]。SAN 裝置工藝流程簡(jiǎn)圖見圖1：

SAN樹脂的質(zhì)量指標(biāo)主要有異色點(diǎn)、熔融指數(shù)、殘留單體、黃色指數(shù)，百粒重等，其中異色點(diǎn)對(duì)ABS 的影響較大，本文通過對(duì)SAN樹脂異色點(diǎn)產(chǎn)生因素分析，尋找有效的控制措施，從而保證SAN 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

1.2 異色點(diǎn)檢測(cè)方法介紹

1.2.1 測(cè)試儀器介紹

圖1 SAN樹脂生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖

SAN 粒子檢測(cè)采用PS-25C 異色點(diǎn)檢測(cè)儀，通過對(duì)定量SAN 粒子中黑點(diǎn)、黃點(diǎn)和其他異色點(diǎn)進(jìn)行拍照，數(shù)量統(tǒng)計(jì)，來達(dá)到檢測(cè)目的。異色點(diǎn)檢測(cè)儀見圖2。

圖2 PS-25C 異色點(diǎn)檢測(cè)儀

1.2.2 異色點(diǎn)測(cè)試方法介紹

異色點(diǎn)測(cè)試步驟如下：用干凈的取樣器取100gSAN 粒子，倒入異色點(diǎn)檢測(cè)儀；實(shí)驗(yàn)人員將檢測(cè)儀參數(shù)設(shè)定好；

(1)對(duì)PS-25C 異色點(diǎn)檢測(cè)儀進(jìn)行校準(zhǔn)；

(2)程序運(yùn)行過程檢測(cè)，防止卡料造成計(jì)算錯(cuò)誤；

(3)程序運(yùn)行結(jié)束，異色點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)。

2 異色點(diǎn)產(chǎn)生因素分析

2.1 生產(chǎn)工藝對(duì)異色點(diǎn)影響

2.1.1 反應(yīng)釜進(jìn)料的影響

SAN 所用的原料尤其是主原料有變化，會(huì)對(duì)產(chǎn)品的色差有影響[2],反應(yīng)釜進(jìn)料由過氧化物、NOM、苯乙烯、丙烯腈和循環(huán)單體組成，其中NOM 主要影響產(chǎn)品的熔融指數(shù)，熔融指數(shù)影響SAN樹脂的流動(dòng)性，熔融指數(shù)高，SAN樹脂流動(dòng)性好，管線壓力低，熔融指數(shù)低，SAN樹脂流動(dòng)性差，管線壓力高。因SAN 裝置是連續(xù)生產(chǎn)，物料管線及加熱器上會(huì)有高溫碳化的物料，如果管線壓力高，會(huì)將碳化料帶入系統(tǒng)，從而增大了異色點(diǎn)的數(shù)量。以下是不同熔融指數(shù)、管線壓力及異色點(diǎn)情況。

以下是5 號(hào)生產(chǎn)線生產(chǎn)牌號(hào)AS-103，在7200Kg/h 產(chǎn)量下，不同NOM 加入量對(duì)異色點(diǎn)數(shù)量的影響。

由圖3 可知，熔融指數(shù)越高，管線壓力越高，異色點(diǎn)數(shù)量越大。

圖3 不同NOM 進(jìn)料量對(duì)異色點(diǎn)數(shù)量的影響

2.1.2 系統(tǒng)各區(qū)域溫度的影響

要保持SAN樹脂熔融態(tài)，系統(tǒng)溫度至少要在120℃以上，所以在整個(gè)生產(chǎn)過程中，都需要用導(dǎo)熱油給SAN樹脂伴熱。其中一閃加熱器和二閃加熱器溫度較高，對(duì)SAN樹脂的透明度影響最大，不同產(chǎn)量下，泵的輸出不同，加熱器的溫度也相對(duì)應(yīng)的發(fā)生變化。同等輸出下，加熱器溫度高，會(huì)使物料發(fā)黃，甚至碳化，造成異色點(diǎn)增多；加熱器溫度低，會(huì)使物料溫度低，管線壓力增大，會(huì)使管線及加熱器上的碳化料進(jìn)入系統(tǒng)，造成異色點(diǎn)增多[3]。

以下5 號(hào)生產(chǎn)線生產(chǎn)牌號(hào)AS -103，在7200Kg/h 產(chǎn)量下，不同溫度控制下異色點(diǎn)情況。

圖4 1 號(hào)加熱器溫度對(duì)異色點(diǎn)影響

圖5 2 號(hào)加熱器溫度對(duì)異色點(diǎn)影響

從以上數(shù)據(jù)可知，加熱器溫度高或低都會(huì)使異色點(diǎn)數(shù)量增多。

2.1.3 真空系統(tǒng)的影響

SAN樹脂是通過本體法聚合反應(yīng)制得苯乙烯丙烯腈的共聚物，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率是65%，未反應(yīng)的苯乙烯和丙烯腈單體需要通過真空系統(tǒng)脫除，真空波動(dòng)會(huì)使物料流動(dòng)性波動(dòng)，從而使管線壓力波動(dòng)，將加熱器或閃蒸罐壁上黃色料和碳化料帶入系統(tǒng)，從而導(dǎo)致異色點(diǎn)升高。

其中真空對(duì)異色點(diǎn)數(shù)量影響趨勢(shì)見圖6。

從圖6 中數(shù)據(jù)可知，真空波動(dòng)會(huì)使異色點(diǎn)數(shù)量增多。二閃真空波動(dòng)也會(huì)對(duì)異色點(diǎn)產(chǎn)生影響，但影響程度要比一閃真空影響程度小，再次不再陳述。

圖6 1 號(hào)閃蒸罐真空對(duì)異色點(diǎn)數(shù)量的影響

2.2 設(shè)備對(duì)異色點(diǎn)影響

2.2.1 長(zhǎng)期連續(xù)使用設(shè)備的影響

SAN樹脂生產(chǎn)工序中，長(zhǎng)期使用的設(shè)備包括馬格泵、加熱器、造粒機(jī)。設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，會(huì)使碳化料增多、設(shè)備密封泄露以及設(shè)備磨損造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而使異色點(diǎn)增多。

①馬格泵的影響。馬格泵長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，會(huì)造成密封泄露，進(jìn)而使物料從密封處泄露，清理過程需要停馬格泵，且清理時(shí)間長(zhǎng)，這就會(huì)造成物料長(zhǎng)時(shí)間停留在反應(yīng)釜中，影響物料的形態(tài)和系統(tǒng)穩(wěn)定性，馬格泵重新啟動(dòng)后，需要將泵的輸出提高來降低反應(yīng)釜液位，提高泵輸出會(huì)增大管線壓力，管線壓力增大會(huì)使管線及加熱器上的碳化料帶入系統(tǒng)，使異色點(diǎn)數(shù)量增多。

②加熱器的影響。加熱器因長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)，列管內(nèi)部會(huì)有部分物料碳化，并積聚在列管中，隨著碳化料的增多，降低了加熱器的換熱效率，為了保持系統(tǒng)平衡，需提高加熱器溫度，但提高溫度會(huì)進(jìn)一步增大碳化料的數(shù)量，碳化料會(huì)隨著物料帶入系統(tǒng)中，SAN 粒料的黃色指數(shù)也會(huì)升高，使SAN 粒子異色點(diǎn)數(shù)量增大，造成ABS 產(chǎn)品色差變大[4]，影響質(zhì)量。

③造粒機(jī)的影響。造粒機(jī)運(yùn)行過程中，切刀與模頭通過液壓系統(tǒng)緊緊貼合，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)使模頭磨損，使SAN 粒子形態(tài)不規(guī)則，且產(chǎn)生粉末較多，易造成造粒系統(tǒng)停車，停車后物料長(zhǎng)期囤積在系統(tǒng)內(nèi)會(huì)使物料形態(tài)和顏色發(fā)生變化，從而使異色點(diǎn)數(shù)量增大。

2.3.2 不穩(wěn)定設(shè)備的影響

①熱油爐的影響。1、2 期熱油爐不穩(wěn)定，熱油溫度需要操作人員手動(dòng)調(diào)節(jié)，溫度波動(dòng)范圍大，造成熱油系統(tǒng)壓力波動(dòng)頻繁，生產(chǎn)系統(tǒng)溫度波動(dòng)頻繁，對(duì)SAN 產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定造成影響。而且熱油爐每年都要因故障停爐3～5 次，停爐后系統(tǒng)溫度迅速降低，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線迅速降產(chǎn)量，如果熱油爐長(zhǎng)期點(diǎn)不起來會(huì)使物料長(zhǎng)時(shí)間在系統(tǒng)內(nèi)無法打出，造成物料發(fā)黃，熔指波動(dòng)，生產(chǎn)的產(chǎn)品異色點(diǎn)數(shù)量明顯增大。

②老式造粒系統(tǒng)的影響。老式造粒機(jī)對(duì)物料要求較為嚴(yán)格，在開停車過程中需要大量PIG 料，物料熔融態(tài)合格后才能開車成功，且生產(chǎn)過程中容易出皮子和粘連造成停車，開車時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致物料長(zhǎng)時(shí)間在系統(tǒng)內(nèi)囤積，生產(chǎn)的產(chǎn)品異色點(diǎn)數(shù)量明顯增大。

3 降低異色點(diǎn)的措施

3.1 優(yōu)化工藝控制，加強(qiáng)穩(wěn)定生產(chǎn)

在控制方面，根據(jù)每個(gè)班SAN 粒子的分析數(shù)據(jù)，來調(diào)整生產(chǎn)過程中NOM、真空度和各區(qū)域溫度。例如，生產(chǎn)過程中異色點(diǎn)突然升高，二次送樣子排除人為因素的干擾后異色點(diǎn)仍然不降，這說明系統(tǒng)控制出現(xiàn)異常，應(yīng)檢查以下項(xiàng)目：

①如果熔融指數(shù)低于正常值，會(huì)使物料管線壓力高，將加熱器或閃蒸罐壁上黃色料和碳化料帶入系統(tǒng)，從而導(dǎo)致異色點(diǎn)升高，調(diào)節(jié)NOM 加入量，將熔融指數(shù)調(diào)節(jié)到正常值，能夠有效降低異色點(diǎn)數(shù)量。

②檢查系統(tǒng)各區(qū)域溫度，檢查馬格泵輸出對(duì)應(yīng)的加熱器溫度是否正常，如果溫度高于馬格泵輸出對(duì)應(yīng)的溫度，會(huì)使物料顏色發(fā)黃，增加異色點(diǎn)數(shù)量。

③若果真空波動(dòng)會(huì)使管線壓力波動(dòng)，將加熱器或閃蒸罐壁上黃色料和碳化料帶入系統(tǒng)，從而導(dǎo)致異色點(diǎn)升高。通過倒泵和檢查異常情況來調(diào)節(jié)真空，使真空穩(wěn)定，從而降低異色點(diǎn)數(shù)量。

3.2 優(yōu)化產(chǎn)能，按需檢修

根據(jù)生產(chǎn)要求來調(diào)節(jié)SAN 的產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，計(jì)劃性調(diào)配單條生產(chǎn)線的檢修時(shí)間。異色點(diǎn)高度的生產(chǎn)線優(yōu)先檢修，根據(jù)預(yù)聚泵同等輸出情況下一閃加熱器溫度來判斷加熱器是否需要清理，根據(jù)換網(wǎng)量和換網(wǎng)時(shí)間來判斷二閃加熱器是否需要清理，根據(jù)預(yù)聚泵的密封情況來判斷是否需要更換預(yù)聚泵，根據(jù)一閃真空情況來判斷是否需要清理一閃冷凝器。根據(jù)沫子的數(shù)量來判斷是否需要更換造粒機(jī)模頭。通過有效判斷和按需檢修，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證SAN 產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3 設(shè)備升級(jí)改造，減少停車概率

設(shè)備頻繁故障會(huì)造成生產(chǎn)不穩(wěn)定、造粒系統(tǒng)停車或者系統(tǒng)頻繁的升降產(chǎn)量，這些都會(huì)造成產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)波動(dòng)，從而造成SAN 粒子質(zhì)量不合格。將設(shè)備升級(jí)改造后，提高了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，能夠有效的保證SAN 生產(chǎn)的穩(wěn)定，從而保證了SAN 產(chǎn)品質(zhì)量。例如以下實(shí)例：

①熱油爐升級(jí)改造后，熱油溫度能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，溫度波動(dòng)范圍小，保證了生產(chǎn)系統(tǒng)溫度的穩(wěn)定，熱油爐停爐次數(shù)明顯降低，從而有效的保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，大大降低了不合格品的產(chǎn)出。

②1、2 線造粒系統(tǒng)改造，造粒系統(tǒng)升級(jí)改造后，新式造粒機(jī)對(duì)物料的要求較寬，降低了PIG 料的數(shù)量，且不容易因物料造成停車。停車后開車操作簡(jiǎn)單，時(shí)間短，產(chǎn)生的不合格品少。從而提高了合格SAN 產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3.4 定線產(chǎn)料，定向送料

SAN 共9 個(gè)牌號(hào)，其中SAN1 粘度大，生產(chǎn)過程中管線壓力高，容易將加熱器及一、二號(hào)閃蒸罐壁上的黃料和碳化料擠壓入物料中，造成SAN 異色點(diǎn)高，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的ABS 不合格。通過檢測(cè)各線異色點(diǎn)情況，選取異色點(diǎn)低的生產(chǎn)線進(jìn)行SAN1 的生產(chǎn)，能夠有效的降低SAN1 產(chǎn)品異色點(diǎn)，提高SAN1 產(chǎn)品的質(zhì)量，從而有效的提高了ABS 的產(chǎn)品質(zhì)量。

SAN 一期運(yùn)行2 條生產(chǎn)線，二期運(yùn)行4 條生產(chǎn)線，每期對(duì)應(yīng)7 個(gè)SAN 成品倉(cāng)。根據(jù)每條線產(chǎn)品質(zhì)量（包括熔融指數(shù)、組分、百粒重、殘留單體、異色點(diǎn)）選擇送入對(duì)應(yīng)倉(cāng)（例如：6 線異色點(diǎn)較高，送成品3 倉(cāng)，用于摻混做黑色ABS）。異色點(diǎn)低SAN 粒子用于生產(chǎn)白色ABS，既滿足了客戶需求，又有效的提高ABS 的整體產(chǎn)品質(zhì)量，降低了客戶的投訴數(shù)量，對(duì)拓展ABS 市場(chǎng)意義重大。

3.5 措施實(shí)施前后異色點(diǎn)數(shù)量對(duì)比

圖7 是5 線2017 年8 月份異色點(diǎn)控制措施實(shí)施前后數(shù)據(jù)曲線。

圖7 2018 年4 月檢修前后異色點(diǎn)數(shù)量對(duì)比

通過曲線可知，2018 年4 月檢修后通過清洗加熱器，以及對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)料、加熱器溫度、閃蒸罐真空的調(diào)節(jié)監(jiān)控，明顯降低了異色點(diǎn)的數(shù)量，并保證了SAN 產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4 總結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，SAN 產(chǎn)品異色點(diǎn)的影響因素主要有反應(yīng)釜進(jìn)料的影響，系統(tǒng)各區(qū)域溫度的影響，真空系統(tǒng)的影響，長(zhǎng)期連續(xù)使用設(shè)備的影響，不穩(wěn)定設(shè)備的影響，通過對(duì)不同影響因素的分析和有效調(diào)試，找到了有效控制異色點(diǎn)的方法，主要有優(yōu)化工藝控制，加強(qiáng)穩(wěn)定生產(chǎn)；優(yōu)化產(chǎn)能，按需檢修；設(shè)備升級(jí)改造，減少停車概率；定線產(chǎn)料，定向送料。要保證SAN 系統(tǒng)溫度運(yùn)行，以上工藝控制需要同步進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過對(duì)工藝控制點(diǎn)的監(jiān)控和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異色點(diǎn)升高原因，通過采取相應(yīng)的措施來有效控制異色點(diǎn)的數(shù)量，從而保證SAN 產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。