染料生產(chǎn)工藝中，重氮化合物與酚類、胺類相互作用，形成帶偶氮基（-N-N-）化合物的反應(yīng)稱為偶合反應(yīng)。不同的偶合組份要求不同的偶合條件，其中苯胺類、萘胺類以及磺酸衍生物的偶合組份一·般在中性或酸性介質(zhì)中，把偶合組份的溶液加到重氮鹽的溶液中，偶合溫度較高，有時(shí)反應(yīng)可達(dá)至《100~110℃。生產(chǎn)中完成上述工藝的設(shè)備稱為偶合釜，過(guò)去習(xí)慣上都用耐酸搪玻璃反應(yīng)釜作為偶合釜，一則搪玻璃耐酸，再則溫度調(diào)制自如而且亦耐溫。

如今，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，染料生產(chǎn)已不滿足于小打小鬧，企業(yè)力求高質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，盡量想使偶合釜的容積增大，目前國(guó)內(nèi)已有50m3的塑料反應(yīng)釜了。50m3的耐酸、耐溫反應(yīng)釜若用搪玻璃反應(yīng)釜，目前國(guó)內(nèi)尚不能生產(chǎn)，即使能生產(chǎn)染料廠也承受不起高昂的設(shè)備費(fèi)用。據(jù)悉目前國(guó)內(nèi)較大能生產(chǎn)l0m3的耐酸搪玻璃反應(yīng)釜，其價(jià)需12萬(wàn)元人民幣左右，若能生產(chǎn)50m3的搪玻璃反應(yīng)釜，其價(jià)格也可想而知了。許多企業(yè)曾企圖既不花大錢亦可以使偶合釜做到相當(dāng)大的容積，但均敗下陣來(lái)。諸如有用鋼槽襯耐酸瓷磚的大容積偶合釜，投產(chǎn)使用時(shí)間不長(zhǎng)就產(chǎn)生掉磚，這是由于設(shè)備是間隙式的生產(chǎn)，處于冷一熱一冷狀態(tài)下運(yùn)作，襯里層經(jīng)受不住長(zhǎng)期冷熱交變應(yīng)力作用，結(jié)合層的樹脂膠泥會(huì)開裂，瓷磚即與其分離。膠泥的開裂，表面磚的掉落，意味介質(zhì)將滲入基體，腐蝕鋼板而造成滲漏，嚴(yán)重時(shí)無(wú)法生產(chǎn)；有用大塊花崗巖石加合成樹脂膠泥作粘合劑，砌出石槽為釜，盡管所用材質(zhì)既耐酸又耐溫，無(wú)奈受筑砌技術(shù)以及冷熱交變應(yīng)力作用，結(jié)合縫會(huì)過(guò)早地出現(xiàn)滲漏，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延續(xù)，滲漏會(huì)局部增加，漏量會(huì)加大。

可以肯定地說(shuō)設(shè)備過(guò)不了關(guān)阻礙著染料生產(chǎn)向大生產(chǎn)發(fā)展。帶著這個(gè)問(wèn)題，我們從1996年底起醞釀，并開始有組織有步驟地進(jìn)行研究與實(shí)驗(yàn)；從材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、機(jī)具準(zhǔn)備以及人員技能培訓(xùn)等有序地進(jìn)行。我們從15m3反應(yīng)釜開始研制，從實(shí)踐中結(jié)累經(jīng)驗(yàn)，容積越做越大，至去年5月份已制出50m3塑料偶合釜，文后照片為正待起運(yùn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝的50m3塑料偶合釜。6月中旬2臺(tái)釜同時(shí)投入生產(chǎn)，安全運(yùn)行至今，在此期間我們已累計(jì)生產(chǎn)制造了類似的反應(yīng)釜有20~30臺(tái)。

染料生產(chǎn)的偶合反應(yīng)有時(shí)溫度高到110℃左右，有時(shí)要處于低溫狀態(tài)，而且希望急劇下降溫度，往往采用直接投入干冰來(lái)達(dá)到此目的。反應(yīng)液隨60轉(zhuǎn)／分的框式攪拌槳不停地旋轉(zhuǎn)，大直徑的反應(yīng)釜周壁環(huán)境條件十分苛刻，連耐酸搪玻璃反應(yīng)釜亦只能維持12~14個(gè)月的壽命，到時(shí)搪玻璃呈小塊脫落，較后釜體蝕穿而告終。

用塑料制作全塑偶合釜，需同時(shí)解決幾個(gè)問(wèn)題：必須耐溫110℃且不失去機(jī)械強(qiáng)度、耐釜內(nèi)化學(xué)介質(zhì)腐蝕、耐磨，并在間隙生產(chǎn)時(shí)不至因溫差變化而引起設(shè)備任何部位的開裂等。許多工程塑料不是由于雖能耐高溫、耐腐蝕，但機(jī)械強(qiáng)度低、價(jià)格高，就是機(jī)械強(qiáng)度雖較高，加工容易，價(jià)格便宜，能耐蝕，但耐溫性差。選擇等規(guī)聚丙烯塑料是比較經(jīng)濟(jì)合理的材料。當(dāng)然要將聚丙烯塑料用來(lái)作染料生產(chǎn)的能耐110℃溫度的偶合釜，還有許多問(wèn)題需要努力克服。這些問(wèn)題均系其固有性能引起的。我們知道等規(guī)聚丙烯基本上是線性的高結(jié)晶度的高聚物，在二次加工時(shí)，不同的外界條件下會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)晶，人們往往稱它為結(jié)晶變態(tài)，我們加工設(shè)備時(shí)，需要結(jié)晶均勻、結(jié)構(gòu)緊密、強(qiáng)度較高的a變態(tài)。所以在二次加工時(shí)需要在特定的溫度進(jìn)行保溫，使其在此溫度下進(jìn)行充分、均勻的結(jié)晶，若快速冷卻，聚合物將走向b變態(tài)，甚至于成擬六方態(tài)，這樣加工出來(lái)的設(shè)備強(qiáng)度就低；又由于聚丙烯分子有叔碳原子存在，因此它很易受熱氧化分解，這樣會(huì)在使用時(shí)造成焊縫早期開裂，究其原因不外乎氧化降解，結(jié)晶不均勻，以及焊接過(guò)程受熱不勻（單面受熱），或者是環(huán)境溫度過(guò)低等因素造成的；聚丙烯塑料的線脹系數(shù)很大，幾乎是聚氯乙烯塑料的一倍，偶合釜生產(chǎn)環(huán)境溫差在100℃左右的工藝條件下運(yùn)行，合理的設(shè)計(jì)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)重要的，光靠板材的厚度來(lái)保證設(shè)備的強(qiáng)度與剛度是不經(jīng)濟(jì)的，也是不現(xiàn)實(shí)的，所以必須進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時(shí)我們還認(rèn)真地對(duì)設(shè)備進(jìn)行了后處理與養(yǎng)護(hù)。

日本學(xué)者奧田聰認(rèn)為，用高分子材料制成的化工設(shè)備，其事故發(fā)生率和使用的年限關(guān)系正類似于人的壽命曲線，如附圖所示。他還進(jìn)一步闡明：“在裝置開始運(yùn)轉(zhuǎn)的兩周內(nèi)發(fā)生的事故為初期事故，這在某種程度上是不可避免的，但是經(jīng)簡(jiǎn)單整修后即可恢復(fù)正常狀態(tài)。因而，初期事故不能算在真正壽命內(nèi)。使用年限是指在此以后，從穩(wěn)定使用起至再發(fā)生事故的這段時(shí)期而言。”情況確實(shí)如奧田聰所說(shuō)那樣，高分子材料制成的設(shè)備，要是制成后即正常投產(chǎn)使用，要出問(wèn)題的均在試漏、試壓或投產(chǎn)初期，要是闖過(guò)了這一關(guān)，那么要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間，破損概率又會(huì)大起來(lái)。我們對(duì)制出的聚丙烯偶合釜具有足夠的信心，用戶對(duì)此創(chuàng)舉表示十分滿意，這不僅是設(shè)備費(fèi)用經(jīng)濟(jì)（lOm3的搪玻璃反應(yīng)釜12萬(wàn)元，50m3聚丙烯塑料偶合釜只要9.8萬(wàn)元），而更主要地實(shí)現(xiàn)了大容積生產(chǎn)，使得產(chǎn)品質(zhì)量均一穩(wěn)定、能耗降低、產(chǎn)量上升等更大好處。現(xiàn)在正在制作的是80m3偶合釜，我們的目標(biāo)是lOOm3。