第31章 放大效應(yīng)
解決工程方面的實(shí)際問題,理論固然重要,但經(jīng)驗(yàn)也很關(guān)鍵,二者缺一不可,只有將理論和經(jīng)驗(yàn)集合起來,才能成為專家,陳耀華既具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),每當(dāng)遇到棘手的工程問題,他總能找到解決辦法,雖然有些辦法可能是臨時(shí)性的,卻保證了工作進(jìn)度不被耽誤。 面對(duì)材料合成反應(yīng)釜的密封問題,陳耀華提出了自己的解決方案,幾位助手聽了后覺得豁然開朗,紛紛表示方案可行。陳耀華告誡他們,該方案僅僅指出了解決問題的大方向,具體如何實(shí)施,還希望助手們發(fā)揮各自的聰明才智。 具體實(shí)施過程中,涉及三方面問題,其一,tsm材料如何熔化;第二,涂布方法;第三,對(duì)單片石棉墊圈涂布,還是數(shù)層墊圈疊在一起涂布?哪種形式密封性能更好?這些問題都需要逐個(gè)得到解決。 幾位助手各抒己見,每個(gè)人都提出了自己的建議,陳耀華沒有評(píng)論孰優(yōu)孰劣,他強(qiáng)調(diào),沒有克服不了的困難,關(guān)鍵是腳踏實(shí)地的行動(dòng)。 這就是陳耀華培養(yǎng)鍛煉年輕人的方法,讓他們大膽設(shè)想,大膽實(shí)踐,不怕犯錯(cuò),勇于探索。這一過程也許會(huì)耗費(fèi)一點(diǎn)原材料,或者耽誤一點(diǎn)時(shí)間,但通過這樣的過程不僅使年輕人得到鍛煉成長,而且也在探索實(shí)踐中解決了實(shí)際問題。事實(shí)證明,這是一套行之有效的辦法,綜合效益很顯著。 誰都知道用加熱的方法可以使tsm材料融化,但實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn),隨著加熱溫度的升高,tsm材料在熔化時(shí),顏色逐漸加深,陳耀華跟助手們分析判斷,這是tsm材料被高溫氧化的結(jié)果,這樣的材料涂布于石棉墊圈表面,不僅沒有彈性,失去了密封作用,而且性能變脆,根本沒有實(shí)用價(jià)值。 “高溫氧化,看來這是必須解決的問題,否則,tsm作為密封材料,將來在加工成型過程中,將會(huì)受到極大限制。”助手們相互看著,自言自語道。 陳耀華若有所思地說:“高溫氧化,在材料合成過程中沒有發(fā)生這種現(xiàn)象,......,嗯,對(duì)了,材料合成時(shí),反應(yīng)釜內(nèi)除了各種原料液體,就是各種原料的蒸汽,整個(gè)體系實(shí)際上處于跟空氣隔絕的狀態(tài),如果在熔化過程中,也讓體系跟空氣隔絕呢?” “還真是這個(gè)原因??墒?,熔化tsm的過程,怎么才能使體系跟空氣處于隔絕狀態(tài)?”助手們紛紛問道。 “用惰性氣體保護(hù),就可以達(dá)到這個(gè)目的?!标愐A顯得胸有成竹。 “惰性氣體保護(hù),好主意!還是主任有辦法。但是采用哪種惰性氣體呢?氮?dú)膺€是二氧化碳?”對(duì)于這位領(lǐng)導(dǎo)和老師,助手們從內(nèi)心佩服。 “我認(rèn)為氮?dú)獾谋Wo(hù)效果更好,畢竟二氧化碳在高溫條件下,其活潑性也在增加,雖然氮?dú)獾某杀靖咭恍?。?/br> 在接下來的熔化過程中,采用了氮?dú)獗Wo(hù)工藝,出現(xiàn)了立竿見影的效果,tsm熔化的難題迎刃而解。正是陳耀華想到的這套方案,成了tsm材料多個(gè)型號(hào)在將來加工成型工藝中的標(biāo)準(zhǔn)方法。 至于涂布方式,雖然陳耀華和他的助手們想出了多種方案,因?yàn)楫?dāng)時(shí)條件的限制,都一一作罷,最終選擇了非常原始的手工刷涂方法。盡管這種cao作方式速度慢,涂布厚度不好掌握,但卻簡單實(shí)用,隨著cao作工人的經(jīng)驗(yàn)積累,速度和涂布質(zhì)量也得到了穩(wěn)步提高。 為了增加密封墊圈的可靠性和耐用性,他們決定先對(duì)單層石棉墊片進(jìn)行涂布,再將數(shù)層墊片摞在一起進(jìn)行整體涂布,這樣處理后,既能保證密封墊圈的強(qiáng)度,又可以增強(qiáng)墊圈的密封性能。 不要小看這一系列臨時(shí)舉措,這些突發(fā)奇想似的暫時(shí)性方法,都是tsm材料實(shí)際應(yīng)用的雛形,為tsm材料的加工和向各應(yīng)用領(lǐng)域大規(guī)模推廣打下了方向性基礎(chǔ)。 因?yàn)樵O(shè)備的密封墊圈事關(guān)試驗(yàn)cao作的安全風(fēng)險(xiǎn),在頭幾批試驗(yàn)中,從上午八點(diǎn)開始投料,到晚上十一點(diǎn)左右合成反應(yīng)結(jié)束,一連數(shù)天,陳耀華全程不離現(xiàn)場(chǎng),試驗(yàn)過程中他密切關(guān)注設(shè)備墊圈在高溫高壓下的表現(xiàn)情況。 結(jié)果出人意料,試驗(yàn)過程中密封墊圈不僅經(jīng)受住了高溫高壓的考驗(yàn),沒有出現(xiàn)泄露現(xiàn)象,而且可以多次重復(fù)使用,這不僅證明了這種涂布密封方式的可行性,更說明了tsm材料具有優(yōu)異的耐溫耐壓性能。 但是,這種密封方式畢竟沒有經(jīng)過有關(guān)專業(yè)部門的正式檢驗(yàn),陳耀華告誡助手們,為了保險(xiǎn)起見,一旦發(fā)現(xiàn)密封墊圈的表面涂層失去彈性,就要毫不猶豫地更換新墊圈。 解決了密封問題,陳耀華和助手們?cè)诠I(yè)化試驗(yàn)設(shè)備上,一一驗(yàn)證了小試期間的各種試驗(yàn)條件,并對(duì)其進(jìn)行修正。總體而言,工業(yè)化試驗(yàn)取得的結(jié)果,跟實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果在趨勢(shì)上是基本吻合的,但也有幾方面問題存在較大差距,需要進(jìn)一步用試驗(yàn)確認(rèn)最終的工藝條件。 首先,如果按照小試過程中引發(fā)劑的用量,在工業(yè)化試驗(yàn)裝置中得到的試驗(yàn)結(jié)果,不僅產(chǎn)品收率有所減少,而且?guī)醉?xiàng)性能指標(biāo)也有不同程度的降低。 另外,材料合成時(shí)間普遍延長,如果按照小試所用的反應(yīng)時(shí)間,原料的轉(zhuǎn)化根本到不了終點(diǎn)。 陳耀華認(rèn)為,在工業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝置中出現(xiàn)這些現(xiàn)象不難理解,因?yàn)檠b置體積擴(kuò)大數(shù)倍,引發(fā)劑跟其他原料的混合程度不可能像小設(shè)備里面那么均勻,如果增加一定的引發(fā)劑用量,也許可以克服引發(fā)劑局部不均的問題。 合成反應(yīng)時(shí)間延長,也跟裝置體積擴(kuò)大有關(guān),其根源還是因?yàn)樵蠞舛染植坎痪?/br> 這就是所謂的放大效應(yīng),如果將實(shí)驗(yàn)室成果直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),幾乎都會(huì)因?yàn)榉糯笮?yīng)出現(xiàn)意想不到的各種問題,進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)的目的,就是要在介于小試規(guī)模和工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模之間進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,從而發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,在設(shè)備和工藝上提出更接近于工業(yè)化大生產(chǎn)的條件。 助手們按照陳耀華的建議,將引發(fā)劑用量在原有基礎(chǔ)上增加百分之三十,在此條件下進(jìn)行試驗(yàn),產(chǎn)品收率倒是有所提升,但得到的樣品色澤卻有所加深,檢測(cè)結(jié)果顯示,性能不僅沒有得到提高,其柔韌性(彈性)甚至還有所下降。 “這是什么原因呢?”面對(duì)很不理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,陳耀華也非常困惑。 “主任,樣品顏色加深和彈性降低,可能跟引發(fā)劑用量增加,發(fā)生局部過度聚合有關(guān)。”周玉明學(xué)的是高分子材料,他從專業(yè)角度分析道。 521工程匯聚了多個(gè)專業(yè)的技術(shù)精英,陳耀華的原則就是廣泛聽取各種意見,最大限度吸收集體智慧,所以,他歷來鼓勵(lì)和重視助手們的觀點(diǎn)和建議。 “嗯,有可能發(fā)生了局部過度聚合?!标愐A贊同周玉明的分析。 “增加引發(fā)劑用量,容易發(fā)生過度聚合,問題是不增加引發(fā)劑用量,怎么保證原料的全部轉(zhuǎn)化呢?”田海濤也是陳耀華的得力助手,他學(xué)的是有機(jī)專業(yè),很重視原料轉(zhuǎn)化率。 “是啊,既要關(guān)注原料轉(zhuǎn)化率,更要重視產(chǎn)品質(zhì)量?!标愐A認(rèn)為助手們提出的問題都很重要,他思索一番后繼續(xù)說道:“也許,小試過程中的引發(fā)劑用量原本沒有問題,只不過咱們?cè)诠I(yè)化試驗(yàn)中的具體cao作方式存在不當(dāng)之處?!?/br> “哦,主任,能詳細(xì)解釋一下你的觀點(diǎn)嗎?”幾位助手一起看向陳耀華,就像在大學(xué)課堂跟老師討論問題一樣,異口同聲地問道。 “從理論上講,引發(fā)劑用量跟設(shè)備大小應(yīng)該沒有關(guān)系,所以,小試期間經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),確定的引發(fā)劑用量是合適的,否則,當(dāng)時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)問題。為什么我說咱們現(xiàn)在有可能存在cao作不當(dāng)呢?既然按照小試確定的引發(fā)劑用量沒有問題,而試驗(yàn)結(jié)果卻不盡人意,我覺得還是因?yàn)樵O(shè)備體積放大后,存在引發(fā)劑跟原料混合不均勻的弊端?!标愐A分析道。 “歸根到底,還是放大效應(yīng)引起的問題。隨著合成反應(yīng)的開始,生成物濃度越來越高,設(shè)備內(nèi)物料的粘度將越來越大,如果混合不均勻,即使按照小試確定的引發(fā)劑用量,也有可能出現(xiàn)局部過度聚合的現(xiàn)象?!敝苡衩魈嵝训?。 “現(xiàn)在看來,在工業(yè)化試驗(yàn)中,原料混合倒成了一個(gè)難題,這有點(diǎn)出乎預(yù)料,要想解決這個(gè)問題,難道要在合成反應(yīng)器中增加攪拌設(shè)備?”這是許巍的一種建議。 “加裝攪拌設(shè)備,倒是解決問題的一種方法,但攪拌軸在高溫高壓下的密封問題怎么解決呢?”唐建林雖然學(xué)的是無機(jī)專業(yè),但作為陳耀華的助手,同樣喜歡分析問題。 “在現(xiàn)有設(shè)備上加裝攪拌裝置是不可能的,一方面攪拌軸的密封無法解決,另外現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)也不允許那么做?!标愐A思慮片刻,繼續(xù)說道:“其實(shí),要解決這個(gè)問題也不難,如果各種原料在進(jìn)入合成釜之前,讓他們先在另一臺(tái)設(shè)備里混合均勻,一樣可以達(dá)到這個(gè)目的。” “主任的意思,加裝一臺(tái)預(yù)混合設(shè)備?”許巍反應(yīng)很快。 “對(duì),就是這個(gè)意思,加裝一臺(tái)預(yù)混合設(shè)備,先把包括引發(fā)劑在內(nèi)的各種原料全部加入預(yù)混合設(shè)備,在常溫常壓下混合均勻,然后再進(jìn)入合成釜?!标愐A解釋道。 “這是個(gè)好辦法!對(duì)現(xiàn)有設(shè)備和管路不進(jìn)行任何改動(dòng),只在旁邊增加一臺(tái)帶攪拌的容器即可。”助手們紛紛贊同。 陳耀華跟幾名助手一致認(rèn)為,一旦解決了原料混合問題,出現(xiàn)在工業(yè)化試驗(yàn)中的兩種不利情況,都能得到克服。他當(dāng)即對(duì)下一步工作做了詳細(xì)部署,試驗(yàn)暫停,由他親自聯(lián)系預(yù)混合設(shè)備,周玉明負(fù)責(zé)聯(lián)系具體施工事宜。 “主任,負(fù)責(zé)521工程工業(yè)化試驗(yàn)項(xiàng)目安裝施工的單位早就撤走了,就這么點(diǎn)小事,也沒法把他們?cè)僬一貋硌剑 ?/br>