摘要:闡述了采用環(huán)戊烷替代CFC-11發(fā)泡劑的聚氛醋發(fā)泡機改造的合理性和經(jīng)濟性?？偨Y(jié)了改用環(huán)戊烷作為發(fā)泡劑的聚氛醋發(fā)泡機的改造要汽、內(nèi)容和具體改造的方案。
關(guān)鍵詞:環(huán)戊烷;發(fā)泡劑;聚氛醋發(fā)泡機;改造
氯氟烴類化合物是聚氨酯發(fā)泡塑料zui理想的發(fā)泡劑，在聚氨酯發(fā)泡塑料行業(yè)一直被廣泛采用，但20世紀70年代末，環(huán)保專家研究發(fā)現(xiàn)這類化合物的分解物破壞臭氧生態(tài)環(huán)境，是造成大氣中臭氧層空洞的主要原因。因此，整體淘汰消耗臭氧層物質(zhì)(ODS)已經(jīng)成為必然趨勢，我國規(guī)定在2007年7月1日前必須完全淘汰CFC-11發(fā)泡劑。CFC-11一代替代品有H CFC-23與H CFC-1411)等，H C FC-23與HCFC-1411)同樣會消耗臭氧層，但是破壞程度較小，大概是CFC-11的1(1'/0左右[‘]，因此用它們生產(chǎn)的產(chǎn)品仍然是非環(huán)保的，終究要被淘汰。而環(huán)戊烷是環(huán)保型發(fā)泡劑(ODP值=Q GWP< 0 001)，從生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟性等綜合考慮，用環(huán)戊烷發(fā)泡劑的發(fā)泡工藝比較受青睞。但環(huán)戊烷屬于閃點低、易揮發(fā)、易燃易爆的危險化學品，當環(huán)戊烷氣體在空氣中的質(zhì)量分數(shù)達到L 4%一8 TIo范圍時，就可能引起爆炸[z1，因此對發(fā)泡設(shè)備的密封和防爆性能有嚴格的要求。采用以環(huán)戊烷為發(fā)泡劑的發(fā)泡工藝，對原發(fā)泡設(shè)備是更新還是改造，是擺在許多聚氨酯發(fā)泡塑料生產(chǎn)廠家面前必須選擇的問題。對原聚氨酯發(fā)泡設(shè)備在防爆部位進行改造，完全可以適應(yīng)新發(fā)泡工藝的要求，因此，采用以環(huán)戊烷作發(fā)泡劑的發(fā)泡工藝，選擇對原設(shè)備進行改造是一種zui經(jīng)濟適用的選擇。
本工作簡要總結(jié)了用環(huán)戊烷作為發(fā)泡劑，對聚氨酯發(fā)泡設(shè)備系統(tǒng)的改造要點、內(nèi)容和具體改造方案。
1環(huán)戊烷發(fā)泡劑設(shè)備系統(tǒng)的改造環(huán)戊烷高壓發(fā)泡機由多元醇、助劑等與環(huán)戊烷混合的組合料系統(tǒng)和異氰酸酷系統(tǒng)組成。由于異氰酸酷組分系統(tǒng)不含環(huán)戊烷，不需要進行改造，因此，用環(huán)戊烷作發(fā)泡劑的發(fā)泡機的改造主要是對多元醇循環(huán)系統(tǒng)進行改造。
11多元醇環(huán)戊烷混合料罐
多元醇環(huán)戊烷混合料罐由攪拌裝置、壓力開關(guān)、氮氣減壓閥、單向閥和防爆氣動球閥等組成。具體改造如下:
(1)多元醇環(huán)戊烷混合料罐攪拌裝置中的攪拌電機改成防爆電機，防爆等級不低于EX<lII ATE防護等級在IP54以上。
( 2)為滿足防爆要求，料罐里的預(yù)壓氣體為氮氣，加一套氮氣壓力開關(guān)、氮氣減壓閥和單向閥。
(3)為了嚴格控制加料過程中多元醇、環(huán)戊烷混合料溢出，在多元醇、環(huán)戊烷混合料罐上內(nèi)置超高液位報警裝置，以防加料超過規(guī)定值，液位一旦達到極限，立即報警。
( 4)料罐配有外置可視液位計，四點控制，即控制加料液位、停止加料液位、液位超高或超低報警。
(5)加料口加一個單向閥和防爆氣動球閥，用電器控制實現(xiàn)自動加料。
(6)出料口也需要加上一個手動球閥和一個防爆氣動球閥，同樣采用自動輸料，當系統(tǒng)報警時，氣動球閥關(guān)閉。
12多元醇環(huán)戊烷混合料計量單元
改造前，一般混合料計量單元與異氰酸酷料計量單元安裝在一起。用環(huán)戊烷作為發(fā)泡劑，其混合料計量單元與異氰酸酷料計量單元就要分開安裝。改造方法如下:
( 1)根據(jù)防爆要求，多元醇混合料計量單元必須用圍房隔離，可以設(shè)計一個泵架，用來固定混合料計量單元。多元醇計量泵上的電機更換為防爆電機，以符合GB50058-92《防爆和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》中防爆等級大于EX<lII AT3以上、防護等級在IP54以上的規(guī)定。電機和泵之間的聯(lián)接改用磁性聯(lián)軸器，以防泄漏和電火花。
( 2)泵的進出口高壓、低壓壓力表更換成防爆壓力傳感器，其壓力信號輸送到電控柜可轉(zhuǎn)換為數(shù)顯，以實現(xiàn)自動控制。
( 3)多元醇環(huán)戊烷混合料過濾部分一般采用自清潔過濾器，過濾器拆開以后用DOP替代二氯甲烷清洗并對其外表重新油漆。若刮片結(jié)晶嚴重，很難清洗干凈，過慮效果不佳，一定要更新，否則會在管路中產(chǎn)生一個瓶頸，出現(xiàn)抽空現(xiàn)象，影響泵抽吸量，電機驅(qū)動過濾器上的電機改成防爆型電機，防護等級在IP54以上。
13流量測試單元
根據(jù)產(chǎn)品要需，多元醇、環(huán)戊烷混合的組合料和異氰酸酷在試機時必須通過流量測試來調(diào)整兩種組分的流量，使其按一定的比例進行混合。測試單元有混合頭測試，流量測試等。流量測試單元改造如下:
( 1)多元醇、環(huán)戊烷混合料測試部分都需要加防爆設(shè)置，電磁換向閥改為防爆電磁閥。
( 2)回流測試閥zui好安裝在一個隔離間里，可以與計量單元和混合料罐單元安裝在一起，通過風機排氣。
( 3)異氰酸酷測試閥只需清洗干凈，清潔時，一定要徹底拆開。
1 4托架部分
通常聚氨酯發(fā)泡機都安裝在一個托架上，使整機美觀且便于搬運。由于環(huán)戊烷發(fā)泡劑易燃、易爆，盡可能把環(huán)戊烷易漏部位安裝在一個獨立的圍房內(nèi)，以便風機把泄漏的環(huán)戊烷氣體排出室內(nèi)。因此，整體結(jié)構(gòu)應(yīng)進行改裝，托架必須要符合改裝后的要求。
(1)把部件安裝在托架上，托架上設(shè)計有集液槽，以防多元醇、環(huán)戊烷混合料滲出后流出。還要設(shè)計一個圍房把這些組分圍起來，與外界隔離，防止環(huán)戊烷氣體與外部空氣混合。
( 2)圍房里面的混合氣體也需及時排出，所以需要設(shè)計抽排風裝置，從圍房的某個底部(環(huán)戊烷氣體密度大于空氣)將混合氣體抽出，而在圍房對角的頂部開一個進氣口，以便空氣對流。抽風電機可以選雙速電機，正常工作時低速抽風，當混合氣體濃度過高而報警時，電機轉(zhuǎn)速加倍，抽風加速。風機設(shè)獨立電源或備用電源(即24 h不停電)。為了檢測排風狀況，需要安裝一個風壓開關(guān)。
(3)圍房里需要安裝危險氣體探測器并且在控制系統(tǒng)里設(shè)置氣體濃度報警，探測器安裝位置應(yīng)該在距托架10 cm高、且環(huán)戊烷易泄漏處。
15混合頭部分
兩種組分經(jīng)過計量后在混合頭進行高壓碰撞混合，混合后再注入模腔進行聚氨酯發(fā)泡。因此，產(chǎn)品質(zhì)量直接取決于混合頭的混合效果，混合頭是發(fā)泡機的核心部件，直接影響到注射精度和產(chǎn)品質(zhì)量，維修不當還可能會危及發(fā)泡操作人員。具體改造方法如下:
( 1)混合頭必須進行防爆改造，如電氣控制防爆、防靜電接地等。
( 2)在閉模澆注中，為了防止環(huán)戊烷氣體與空氣接觸，可以直接在混合頭加裝充氮裝置，即把充氮氣管直接安在混合頭噴射口處，再由電器程序來控制，在每次發(fā)泡注射之前先注射氮氣，這樣就由手動充氮氣變成完全自動充氮氣。
( 3)混合頭的清洗應(yīng)該由專業(yè)人員進行，組裝需要達到一定的要求。螺釘擰緊力要一致，不能太緊也不能太松，不能裝墊圈;油缸接近開關(guān)要調(diào)到適當?shù)奈恢?，使油缸到達指定的位置剛好能感應(yīng)到;裝配完后要經(jīng)過20MPa以上的壓力試驗，保證無泄漏。
16溫控單元
模溫機、冷水機提供冷水或熱水，用來對混合料進行加熱或冷卻，保證料溫在規(guī)定范圍內(nèi)。不同的廠家提供的模溫機結(jié)構(gòu)不一樣，但原理大同小異，所以在維修之前先理清機械部分和電器部分結(jié)構(gòu)和原理，維修好后，再由電器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動控制。
17自動潤滑系統(tǒng)
很多舊發(fā)泡機都是手動潤滑，為了提高自動化程度，可以增加計量泵自動潤滑裝置，把DO P潤滑劑送到計量泵軸封處，可以對計量泵進行間隔自動潤滑，時間間隔由電控程序設(shè)定。
18電氣部分
發(fā)泡機的所有操作都由電氣控制部分來實現(xiàn)，電氣部分也極易產(chǎn)生火花，因此電氣部分主要是防爆改造。
爆炸危險區(qū)的電氣改造，必須符合國家標準GB50058- 92舫爆和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范環(huán)口GB 50257- 96《電氣裝置安裝工程爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電氣裝置施工及驗收規(guī)范》的相關(guān)要求。危險區(qū)的電氣設(shè)備都必須具備相應(yīng)的防爆等級;電氣裝置的布線和連接都必須符合相應(yīng)的密封要求。
為了加強對環(huán)戊烷泄漏和危險區(qū)排風等狀況的監(jiān)控，必須增加相應(yīng)的報警裝置。并且在危險區(qū)內(nèi)非帶電的金屬體都必須防靜電接地，接地電阻應(yīng)《4}。在危險區(qū)內(nèi)的電傳感裝置必須通過隔離柵與電氣系統(tǒng)聯(lián)接。
2應(yīng)用效果
本單位已分別為海爾公司、科龍公司、大連賽德隆公司等C FC型舊發(fā)泡機改造成環(huán)戊烷發(fā)泡機，實踐證明，改造周期為30天左右，速度快，設(shè)備能恢復(fù)原設(shè)備的精度，使用效果良好，運行安全、可靠。改造資金約是購買新設(shè)備資金的3(}Io一5(}Io，有較高的經(jīng)濟效益。
3結(jié)束語
用環(huán)戊烷作發(fā)泡劑的聚氨酯發(fā)泡機的改造是一項專業(yè)技能非常強的工作，一定要在專業(yè)人員指導(dǎo)下進行，或者委托專業(yè)制造商進行改造。實踐證明，舊設(shè)備的改造完全達到生產(chǎn)要求和國家防爆有關(guān)規(guī)定。隨著ODS的淘汰，用環(huán)戊烷為發(fā)泡劑的聚氨酯發(fā)泡機的改造必將得到越來越多的推廣。
