年产900吨改性脲醛树脂工厂设计样本.doc
《年产900吨改性脲醛树脂工厂设计样本.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《年产900吨改性脲醛树脂工厂设计样本.doc(63页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、年产900吨改性脲醛树脂工厂设计摘 要氨基树脂是一个用途十分广泛有机化工产品。氨基树脂由含有氨基化合物和甲醛经缩聚而成树脂总称,关键树脂有脲醛树脂(UF)、三聚氰胺甲醛树脂(MF)和聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)等。本设计产品是改性脲醛树脂(三聚氰胺改性脲醛树脂),合成反应关键由加成反应和缩聚反应两部分组成。因为脲醛树脂胶原料是尿素和甲醛,原料起源丰富,且生产工艺简单、成本低、胶接性耐水性好、固化速度快、胶层无色和使用方便等优点,很快成为中国人造板生产关键粘合剂,现在约占木材工业用量80%以上,但伴随应用领域和用量增加。脲醛树脂胶制品中散发出来游离甲醛污染环境,尤其是用该板材制成家俱和进行家庭
2、装潢后会释放出残留甲醛和挥发性有机物(VOC),对人体皮肤、呼吸道和眼睛粘膜有刺激作用,所以造成对人体危害。本工艺专门针对怎样降低散发游离甲醛和改性脲醛树脂做了合理设计。脲醛树脂是应用最为广泛氨基树脂两个反应是先加成后缩聚,但又没有显著界限,受反应条件影响只是在弱碱性条件下加成反应占优势,在弱酸性介质中缩聚反应进行较顺利。本设计是年产900吨氨基树脂工厂设计,关键进行了工艺计算、设备选型,并绘制了全厂平面部署图、工艺步骤图、物料步骤图、生产车间立面图和平面图。关键词:氨基树脂,改性脲醛树脂,三聚氰胺,尿素, 车间设计,工厂设计目 录第一章 绪论1.1 厂址及气象条件1. 厂区位置:西安北郊2.
3、 地势:厂区地势平整3. 常年主导风向:东北风, 平均风力二级4. 气温:最高气温 40 最低气温 75. 冻土深度:10cm6. 地下水位:25m7. 运输条件:公路,铁路1.2 工厂设计可行性分析1.2.1 设计任务和依据此次设计依据3月陕西科技大学化学和化工学院化学工程和工艺教研室下达毕业设计任务书,联络自己在大学四年中所学多种知识及实习过程中搜集资料,而且在参观了西安化工厂生产车间及初步了解化工生产过程以后决定选择这个课题作为我毕业设计任务。依据调查世界氨基树脂生产能力为775.9万吨/年,需求量增加速度大约为每十二个月3.6%;中国氨基树脂产量为5.63万吨/年,而中国还有很大市场需
4、求空间,依据设计地点进行考察西安地域需求量,尤其是西安建材市场,所需水浸渍法制木屑板含80%氨基树脂水溶液,老生产工艺不能完全满足现代化生产需求,所以要对氨基树脂生产进行全新设计。本设计关键任务就是完成900吨氨基树脂工厂初步设计。1.2.2 氨基树脂应用及发展概况(1)涂料用氨基树脂发展概况伴随石油化工发展,50年代中期很多国家将石油化工提供异丁醇作为醚化剂生产氨基树脂。因为异丁醇起源丰富,使氨基树脂品种很快扩大。20世纪30年代甲醇醚化氨基树脂已开始用于织物整理行业,而它在涂料领域一直未获发展。直至60年代,为了降低涂料施工中有机溶剂对环境污染和节省资源,开发了多种水性涂料和高固体涂料后,
5、甲醚化氨基树脂作为这类涂料交联剂才扩大了应用面和生产规模,并出现了系列化产品,但就总产量来说,丁醚化氨基树脂仍占首位。中国是从50年代起开始研制丁醚化脲醛树脂和三聚氰胺树脂,至今已发展了混容性、固化性不一样若干品种,70年代初自制苯代三聚氰胺,合成了丁醚化苯代三聚氰胺甲醛树脂。很快,又开发了异丁醇醚化产品,现在这些树脂生产已达成一定规模,为中国发展多种氨基树脂漆提供了多品种交联剂。从60年代开始对甲醇醚化氨基树脂研究,着关键是放在合成六甲氧基甲基三聚氰胺方面。(2)胶粘剂用氨基树脂脲醛树脂发展概况脲醛树脂是应用最为广泛氨基树脂,首次由B.tollens于1884 年合成,1929年德国I.G染
6、料企业取得第一个脲醛树脂胶粘剂专利,其后在人造板工业中得到了快速发展。中国1957 年开始工业化生产,因为UF 树脂胶原料是尿素和甲醛,原料起源丰富,且生产工艺简单、成本低、胶接性耐水性好、固化速度快、胶层无色和使用方便等优点,很快成为中国人造板生产关键粘合剂,现在约占木材工业用量80%以上。但伴随应用领域和用量增加,UF树脂胶制品中散发出来游离甲醛污染环境,尤其是用该板材制成家俱和进行家庭装潢后会释放出残留甲醛和挥发性有机物(VOC),对人体皮肤、呼吸道和眼睛粘膜有刺激作用,所以造成对人体危害。伴随大家对室内环境要求提升,脲醛树脂甲醛释放量越来越受到关注,低毒脲醛树脂和无醛系列(如异氰酸酯)
7、胶粘剂研究成为热点。寻求环境友好生产技术和“绿色人造板”产品是含有战略意义关键课题,各国对此全部十分重视。20世纪80 年代以来,中国外科技工作者对怎样降低脲醛树脂粘合剂中游离甲醛含量研究作了很多工作。据报道,中国已将脲醛树脂粘合剂中游离甲醛含量降至0.10%左右。1.2.3 具体生产产品确实定综合比较考虑涂料用氨基树脂和胶粘剂用氨基树脂应用和发展方向,和考察西安地域需求量,尤其是西安建材市场,所需水浸渍法制木屑板含80%氨基树脂水溶液,所以决定选择脲醛树脂胶为本氨基树脂工厂关键产品。考虑人造板胶粘剂中甲醛释放量高低直接关系到人民生活水平和健康情况好坏,为了降低甲醛释量,改变脲醛树脂特征采取工
8、艺是用三聚氰胺改性和新技术生产脲醛氨基脂。1.2.4 本课题预处理关键问题脲甲醛树脂。英文缩写UF。耐弱酸、弱碱,绝缘性能好,耐磨性极佳,价格廉价,但遇强酸、强碱易分解,耐水性和电性能较差,耐热性也不高,所以要处理是降低甲醛释放量,改变脲醛树脂特征。本设计将经过适宜工艺,使生产出来产品甲醛释放量能够达成国家甚至国际胶粘剂质量标准,并使脲醛树脂缺点得以改善,以提升人民生活水平健康情况!第二章 产品和原料性质和规格2.1 改性三聚氰胺脲醛树脂质量标准和规格pH值 7.58.0游离甲醛% 2,确保二羟基脲生成;第二批尿素加入后U/F=1.8-1.9,使加入甲醛尽可能反应充足,降低游离甲醛含量;第三批
9、尿素加入,使产品游离甲醛深入降低。经过上述方法使产品中游离甲醛含量低于1%。同时应控制适宜介质LB 值、反应温度和反应时间以使反应达成最好效果。(2) 加入复合改性剂通常UF 树脂F/U 物质量比降低时,会同时带来以下部分问题:树脂胶粘性能下降、树脂储存期缩短、树脂水溶性降低、树脂初粘性下降等。为了处理这些问题,在树脂合成时要添加多种改性剂。据报道,复合改性剂有PQ 复合添加剂、聚乙烯醇(PVC)和木质素磺酸盐类等。改性剂加入后和在缩聚阶段产生羟甲基碳正离子进行缩醛化反应,其作用是控制树脂胶联度,不停和反应过程中游离出甲醛进行反应。(3) 对体系微观过程和体系动力学研究应用脲醛树脂胶体理论,从
10、关键影响原因入手,经过大量试验,研制低游离甲醛含量脲醛树脂。实践证实,为改善树脂微观结构,合适降低缩聚阶段PH 值,有利于加紧缩聚反应速度和降低反应体系羟甲基相对含量,从而降低了在微观结构上形成二甲基醚或醚结构几率。中国也有对反应釜内流体动力学研究报道。搅拌过程是一产生流体复杂动力学过程,其中很可能存在着非线性浑浊现象。搅拌关键作用是尽可能使反应釜内流体流动处于完全混合状态,这么充足搅拌就能降低反应器内温度和浓度梯度,这和胶合成缩聚过程条件相匹配,所以充足搅拌是必需。制胶过程包含到复杂工艺和设备优化问题,如在工业生产中,往往应用了很成功小试结果,但总达不到小试效果,这在很大程度上是因为工业设备
11、放大过程中,只注意了机理过程相同性,而没有充足考虑达成相同机理所应含有条件和环境应该相同或相同。大家又往往忽略掉最关键一条:动力学特征相同性,即设备放大前后,其动力学特征应尽可能保持不变。目前,在这方面工作正在进行着。3.3 三聚氰胺改性脲醛(MUF)树脂合成在反应釜中加入第一批甲醛,将pH值调至7. 27. 8,加入第一批尿素,升温至90 反应30 min,调pH值至5. 45. 6,反应至所需粘度。加入第二批甲醛和三聚氰胺,调pH值至8. 08. 5,反应20min。调pH值至6. 56. 9,加入第二批尿素,反应至所需粘度。再将pH值调至7. 58. 0,加入第三批尿素,反应0. 5 h
12、,冷却出料。3.4 合成过程中原料对反应结果影响3.4.1 甲醛和尿素摩尔比影响:因为F /U是对MUF树脂性能影响最大原因,所以首先比较了三聚氰胺用量为3 %时(以尿素总量计)不一样摩尔比对MUF树脂最终性能影响,试验结果见3-1表3-1甲醛和尿素摩尔比对MUF树脂性能影能够看出,总体上伴随最终摩尔比r5 降低,游离甲醛、甲醛释放量、胶合强度全部在降低。当摩尔比降至一定程度后,脲醛树脂中就存在了相当数量游离尿素,能够吸收树脂中游离甲醛(树脂热固化释放出甲醛和树脂固化后水解时放出甲醛) ,从而达成低甲醛释放目标。但这些尿素一样会和活泼羟甲基脲反应,降低了脲醛树脂交联程度,也就减弱了板材胶合强度
13、,所以摩尔比不宜过低。若将第二批尿素在反应末期一次性加入,在弱碱性条件下,尿素和未反应甲醛发生加成反应,生成羟甲基脲,树脂游离甲醛量降低了,而羟甲基脲在受热及水解时会放出甲醛,这能够解释树脂1相对较低游离甲醛和高甲醛释放量。将树脂2和3对比可知,在酸性阶段投放尿素量相同情况下,较早投放尿素树脂缩合程度较深,亚甲基桥键含量相对较多,羟甲基和亚甲基醚键含量相对较少,也就含有较低甲醛释放量。具体反应见图3-1。图3-1羟甲基脲缩合反应另外,从树脂4和6、5和7对比中可看出,酸性阶段摩尔比超出某一特定值后,甲醛释放量会急剧上升,甚至超出最终摩尔比影响。但酸性阶段摩尔比也不可降得过低,不然会造成缩合反应
14、速度加紧而不易控制 6 。综合考虑以上各方面原因,采取图3-2工艺可实现制备E1级脲醛树脂目标图3-2制备E1级脲醛树脂时温度、pH值和摩尔比随时间改变温度temp; pH值pH value; F /U3.4.2三聚氰胺用量影响三聚氰胺用量对树脂性能影响很大。表3-2中列出了采取相同工艺时,三聚氰胺不一样用量和改性脲醛树脂性能之间关系。表3-2中树脂全部是采取相同摩尔比和弱碱弱酸弱碱制胶工艺,但伴随三聚氰胺用量增加,甲醛释放量不停降低,胶合强度则先增加后下降。这是因为三聚氰胺和甲醛加成反应能够形成一系列从二羟甲基三聚氰胺到六羟甲基三聚氰胺混合物,不一样羟甲基三聚氰胺之间相互发生缩合反应,生成亚
15、甲基桥键和亚甲基醚键,并保留了一部分还未反应羟甲基基团,具体过程可见图3-3。而正是相当数量亚甲基醚键存在才使得MUF树脂在热固化时极少放出甲醛,而脲醛树脂在一样条件下却会产生大量甲醛气体。伴随三聚氰胺用量增加,三聚氰胺和甲醛缩合产物中亚甲基醚键含量也在增加,降低了树脂在热固化及水解时放出甲醛量。同时因为引入了多官能度三聚氰胺分子,提升了树脂交联程度,也就加强了板材胶合性能。其次,伴随三聚氰胺羟甲基化进行,其N原子亲核性不停增强,反应活性也不停加强,而尿素情况则恰恰相反,这就使得三聚氰胺加入降低了树脂固化速度,造成在一样热压条件下因为固化不完全而使板材胶合强度不停下降。所以,三聚氰胺用量也不可
16、过高。表3-2中后4份树脂甲醛释放量全部达成了E1级要求,但树脂10和11胶合强度却低于类板标准要求0. 7MPa。表3-2三聚氰胺用量对树脂性能影响图3-3三聚氰胺和甲醛羟甲基化反应及其产物缩合反应3.5不一样工艺条件下改性脲醛树脂合成结果表3-3不一样工艺参数条件下改性脲醛树脂合成及其性能指标测定结果。表3-4不一样反应条件对改性脲醛氨基树脂影响3.5.1加成反应阶段各工艺参数改变对改性脲醛树脂影响(1)p H改性脲醛树脂影响脲醛树脂形成机理表明,加成产物除受尿素和甲醛摩尔比影响外,还受反应介质p H 影响.反应介质p H 为7 . 5 以上时,极少发生缩聚反应,但加成反应在此周围开始,且
17、反应速度随p H 升高而加紧,当p H 达成1113 时,一羟甲脲和二羟甲脲形成极慢,这么就会造成羟甲基化不完全,游离甲醛含量升高,树脂其它性能下降。所以加成反应阶段p H 选择8 . 0 ,9 . 0和10 . 0 ,其它工艺条件不变,其试验结果见表3-4 。由表3-4 可知,p H 改变对改性脲醛树脂黏度改变影响不大;固化时间随p H 降低而降低,而且当p H 从10 降到9 时,固化时间改变较大。游离甲醛含量随p H 降低而升高,羟甲基含量、储存期随p H 降低而升高。胶合强度及甲醛释放量随p H 降低而降低,预压性能随p H 降低而越来越好。所以加成反应阶段降低p H 有利于提升改性脲
18、醛树脂各项性能(2) 反应温度改性脲醛树脂影响在其它工艺条件相同时,加成反应温度较高有利于羟甲基化完全反应。由表3-4 可知,反应温度在80 时改性脲醛树脂黏度增加较快,表明低温条件下进行加成反应对提升黏度有利。反应温度越低,改性脲醛树脂固化速度越快,树脂中游离甲醛和羟甲基含量随反应温度降低而升高,改性脲醛树脂储存期随反应温度降低而缩短。加成反应温度对胶合强度影响较小,预压性能随加成反应温度下降而下降,甲醛释放量随加成反应温度降低而略有升高(在此次试验范围内) 。综合而言,升高加成反应温度有利于提升改性脲醛树脂综合性能(3)反应时间改性脲醛树脂影响在其它工艺条件不变时,反应时间对改性脲醛树脂各
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 年产 900 改性 脲醛树脂 工厂 设计 样本
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。