刘江
（四川能投川化新材料科技有限公司，四川 眉山620860）
［摘 要］为了打破高性能工程塑料基本上被国外跨国公司所垄断的局面，填补国内聚芳醚腈产品生产的空白，2019年6月四川能投川化新材料科技有限公司1 000 t/a可交联高性能聚芳醚腈装置在四川省眉山市彭山区成眉石化园区建成投产。生产过程中，聚芳醚腈生产的关键工序——脱水聚合工序出现聚合釜出料困难、出料时间难以控制的问题，剖析症结所在并采取相应的措施，最终使问题得到了有效解决。同时指出，本套聚芳醚腈装置为国内首套千吨级装置，部分工艺设备有待进一步优化和完善，生产操作经验也有待积累，后续优化改进工作仍然任重道远。
［关键词］聚芳醚腈装置；工艺流程；聚合釜；出料困难；原因分析；解决方案
［中图分类号］TQ326.53 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）05-0075-02
聚芳醚腈，又名聚芳醚醚腈（简称PEN），它是分子式中含有链节的一类线性芳香族高分子化合物；其中，Ar代表各种芳香二元酚，如间苯二酚、联苯二酚、对苯二酚、双酚A、双酚S、酚酞等，由于大分子主链上含有大量的芳环、侧链上为氰基，这就赋予了聚芳醚腈耐高温、高力学性能和良好的加工性能；此外，大分子中还含有大量的醚键，这又赋予了聚芳醚腈较高的韧性。作为一类综合性能优异的特种工程塑料，聚芳醚腈可与聚醚醚酮（PEEK）的性能媲美，广泛应用于电子电器工业、航空航天、汽车制造、医疗和食品加工等领域。
近年来，高性能工程塑料基本上被国外大型跨国公司所垄断，国内对高性能工程塑料的需求严重依赖进口。为了解决国外跨国公司在关键时期对国内卡脖子的问题，2018年国家将高性能工程塑料之一的聚芳醚腈列入国家发改委发布的《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018—2020年）》重点化工新材料关键技术产业化目录，2019年工业和信息化部将聚芳醚腈列入了《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》，以鼓励国内企业研究、开发、生产聚芳醚腈新材料。为了打破国外跨国公司的垄断，填补国内聚芳醚腈产品生产的空白，2019年6月四川能投川化集团有限公司下属全资子公司——四川能投川化新材料科技有限公司的1 000 t/a可交联高性能聚芳醚腈装置在四川省眉山市彭山区成眉石化园区建成投产。
1 工艺流程
聚芳醚腈生产过程主要分为脱水聚合、粉碎、萃取、洗涤、产品干燥及盐回收、溶剂回收6个工序（见图1）。
脱水聚合工序是整个工艺的核心单元，如果该单元运行不畅，将严重影响装置的产能、消耗及生产的流畅性；同时，聚合完成的物料在聚合釜内的停留时间必须严格控制，如果停留时间过长，将严重影响产品质量指标的稳定性和一致性。实际生产过程中，由于物料自身的特性以及现场设备、管线配置不合理，使得聚合釜出料非常困难，且出料时间难以控制。
2 聚合釜出料困难的原因分析及解决方案
2.1 聚芳醚腈分子量高、粘度大
2.1.1 问题分析
一定比例的二氯苯腈、苯二酚在装有催化剂和有机溶剂的聚合釜内发生吸热反应，生成聚芳醚腈的中间产品；生产过程中，具有弱碱性的K2CO3在溶剂中电离形成K+，然后与苯二酚溶液进行成盐反应，生成双酚二钾盐，接着双酚二钾盐与二氯苯腈进行亲核取代反应，生成聚芳醚腈与副产物盐的混合物。该混合物在反应初期粘度非常小，但随着缩聚反应的不断进行，聚芳醚腈的聚合度越来越大，分子量也越来越高，最终粘度可达6×104 cP以上，且从产品的凝胶渗透色谱（GPC）分析可知，聚芳醚腈的峰值分子量可达129 371。这种分子量高、粘度大的混合物很难通过管线进入下一道工序，这就是聚合釜出料困难的最直接的原因。
2.1.2 解决方案
通常情况下，高分子化合物分子量越高，其力学性能越好。聚芳醚腈作为一种高分子工程材料，在实际使用中更需要它具有较高的力学性能，因此如果为了出料顺利想办法降低聚芳醚腈的分子量将得不偿失。后通过试验发现，在聚合完成的聚芳醚腈物料中加入一定量的NMP有机溶剂，能将物料的粘度迅速降下来，且加入的物料不会影响产品质量。在工程实践中，通过加入一定量的NMP有机溶剂，聚合釜内物料的粘度大幅降低，聚芳醚腈的粘度可从6×104 cP以上降至4×104 cP 以下，从而有效地改善聚合釜出料困难的状况。
2.2 聚合釜出料口物料处于相对静止状态
2.2.1 问题分析
更多内容详见《中氮肥》2020年第5期