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1、. .年产900吨改性脲醛树脂工厂设计摘 要氨基树脂是一种用途十分广泛的有机化工产品。氨基树脂由含有氨基的化合物与甲醛经缩聚而成的树脂的总称,重要的树脂有脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和聚酰胺多胺环氧氯丙烷等。本设计产品是改性脲醛树脂三聚氰胺改性脲醛树脂,合成反应主要由加成反应和缩聚反应两部分组成。由于脲醛树脂胶的原料是尿素和甲醛,原料来源丰富,且生产工艺简单、成本低、胶接性耐水性好、固化速度快、胶层无色以及使用方便等优点,很快成为我国人造板生产的主要粘合剂,目前约占木材工业用量的80%以上,但随着应用领域和用量的增加。脲醛树脂胶制品中散发出来的游离甲醛污染环境,特别是用该板材制成家具和进行家庭装
2、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,因而造成对人体的危害。本工艺专门针对如何降低散发游离的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的氨基树脂两个反应是先加成后缩聚,但又没有明显的界限,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的较顺利。本设计是年产900吨氨基树脂工厂设计,主要进行了工艺计算、设备选型,并绘制了全厂平面布置图、工艺流程图、物料流程图、生产车间的立面图和平面图。关键词：氨基树脂,改性脲醛树脂,三聚氰胺,尿素,车间设计,工厂设计目录摘要I第一章绪论11.1 厂址及气象条件11.2 工厂设计可
3、行性分析11.2.1 设计任务和依据11.2.2 氨基树脂的应用及发展概况11.2.3 具体生产产品的确定21.2.4 本课题预解决的主要问题2第二章产品与原料的性质与规格32.1 改性三聚氰胺脲醛树脂的质量标准和规格32.2生产脲醛树脂的原料的特性与规格3第三章合成工艺设计和分析53.1 游离甲醛的来源53.2 降低游离甲醛含量的途径53.3 三聚氰胺改性脲醛树脂的合成73.4 合成过程中原料对反应结果的影响73.4.1 甲醛与尿素摩尔比的影响：73.4.2三聚氰胺用量的影响83.5不同工艺条件下改性脲醛树脂的合成结果103.5.1加成反应阶段各工艺参数变化对改性脲醛树脂的影响113.5.2
4、缩聚反应阶段各工艺参数的变化对改性脲醛树脂的影响113.6 改性脲醛树脂合成工艺路线12主要反应123.7 合成脲醛树脂树脂工艺133.7.1 反应阶段143.7.2 脱水阶段143.7.3 后处理阶段143.7.4 生产工艺流程叙述14第四章工艺计算154.1 原始数据及所需技术资料154.2物料衡算154.2.1对反映釜进行物料衡算：164.2.2对蒸发器做物料衡算：174.2.3对整个系统做物料平衡计算17第五章设备工艺计算及其选型185.1 搅拌反应釜的设计185.1.1 物料衡算：185.1.2热量衡算：195.1.3 材料选择225.1.4釜体的设计计算225.1.5 封头的设计选
5、型235.1.6 封头与釜体的连接形式245.1.7 支座形式245.1.8 反应釜的液位245.19 搅拌装置的设计245.1.10 传动装置设计255.1.11 传热装置设计255.1.12 反应器上的接管及尺寸265.2 蒸发器单效蒸发器275.2.1对蒸发器做物料衡算：275.2.2原料液流量275.3 泵的选择295.3.1输送甲醛的泵295.3.2 输送成品泵295.4 换热器选型295.5 储罐的设计305.5.1 储罐305.5.2 高位计量槽305.6旋风分离器选型30第六章工厂布置316.1工厂布置的基本任务316.1.1工厂布置原则316.1.2 厂区布置总图说明336.
6、2车间布置336.2.1车间布置基本原则和要求：336.2.2车间布置图说明35第七章公用工程367.1 通风367.2 采暖367.3 照明36第八章设备一览表37第九章设计小结389.1小结38第十章参考文献39致40 / 第一章 绪论1.1 厂址及气象条件1. 厂区位置：北郊2. 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 设计任务和依据本次设计根据20XX3月科技大学化学与化工学院化学工程与工艺教研室下达的毕业设计任务书,联
7、系自己在大学四年中所学的各种知识及实习过程中收集的资料,并且在参观了化工厂的生产车间及初步了解化工生产的过程以后决定选择这个课题作为我的毕业设计任务。根据调查世界氨基树脂生产能力为775.9万吨/年,需求量的增加速度大约为每年3.6%；我国氨基树脂产量为5.63万吨/年,而我国还有很大的市场需求空间,根据设计地点进行考察地区需求量,尤其是建材市场,所需的水浸渍法制木屑板的含80%的氨基树脂水溶液,老的生产工艺不能完全满足现代化生产的需求,所以要对氨基树脂生产进行全新的设计。本设计的主要任务就是完成900吨氨基树脂工厂的初步设计。1.2.2 氨基树脂的应用及发展概况1涂料用氨基树脂的发展概况随着
8、石油化工的发展,50年代中期许多国家将石油化工提供的异丁醇作为醚化剂生产氨基树脂。由于异丁醇来源丰富,使氨基树脂的品种很快扩大。20世纪30年代甲醇醚化的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,为了减少涂料施工中有机溶剂对环境的污染和节省资源,开发了各种水性涂料和高固体涂料后,甲醚化氨基树脂作为这类涂料的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。我国是从50年代起开始研制丁醚化脲醛树脂和三聚氰胺树脂的,至今已发展了混容性、固化性不同的若干品种,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。不久,
9、又开发了异丁醇醚化的产品,目前这些树脂的生产已达到一定的规模,为我国发展各种氨基树脂漆提供了多品种交联剂。从60年代开始的对甲醇醚化氨基树脂的研究,着重点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的发展概况脲醛树脂是应用最为广泛的氨基树脂,首次由B.tollens于1884 年合成,1929年德国I.G染料公司获得第一个脲醛树脂胶粘剂的专利,其后在人造板工业中得到了迅速的发展。我国1957 年开始工业化生产,由于UF 树脂胶的原料是尿素和甲醛,原料来源丰富,且生产工艺简单、成本低、胶接性耐水性好、固化速度快、胶层无色以及使用方便等优点,很快成为我国人造板生产的主要粘合剂,目
10、前约占木材工业用量的80%以上。但随着应用领域和用量的增加,UF树脂胶制品中散发出来的游离甲醛污染环境,特别是用该板材制成家具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,因而造成对人体的危害。随着人们对室环境要求的提高,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胶粘剂的研究成为热点。寻求环境友好生产技术和绿色人造板产品是具有战略意义的重要课题,各国对此都十分重视。20世纪80 年代以来,国外科技工作者对如何降低脲醛树脂粘合剂中游离甲醛含量的研究作了许多工作。据报道,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
11、具体生产产品的确定综合比较考虑涂料用氨基树脂和胶粘剂用氨基树脂的应用以及发展方向,以及考察地区需求量,尤其是建材市场,所需的水浸渍法制木屑板的含80%的氨基树脂水溶液,因此决定选择脲醛树脂胶为本氨基树脂工厂的主要产品。考虑人造板胶粘剂中甲醛释放量的高低直接关系到人民的生活水平和健康状况的好坏,为了降低甲醛释量,改变脲醛树脂特性采用的工艺是用三聚氰胺改性以及新的技术生产的脲醛氨基脂。1.2.4 本课题预解决的主要问题脲甲醛树脂。英文缩写UF。耐弱酸、弱碱,绝缘性能好,耐磨性极佳,价格便宜,但遇强酸、强碱易分解,耐水性和电性能较差,耐热性也不高,所以要解决的是降低甲醛释放量,改变脲醛树脂特性。本设
12、计将通过合适的工艺,使生产出来产品的甲醛释放量能够达到国家甚至国际胶粘剂的质量标准,并使脲醛树脂缺点得以改善,以提高人民的生活水平健康状况！第二章 产品与原料的性质与规格2.1改性三聚氰胺脲醛树脂的质量标准和规格pH值 7.58.0游离甲醛% 0.15固含量% 65左右粘度 0.26Pa.s2.2生产脲醛树脂的原料的特性与规格尿素CH4N2O相对分子质量：60 标准生成焓：Hf=-47.1KJ/mol外观：白色结晶 热容：Cp=93.3J/mol.k含氮量以干基计% 46.3缩二脲含量% 0. 5水分含量：0. 5铁Fe2O3含量%：0.002游离氨NH3含量%：0.01水不溶物含量%：0.0
13、2工业甲醛福尔马林溶液的物理性质外观：无色透明液体,在低温时能自聚成微浑 37%含量密度 815Kg/m3标准生成焓：Hf=-116KJ/mol甲醛含量,g/100g：370.5甲醇含量,g/100g：12甲酸含量g/100ml：0.04铁含量,g/100ml：0.0005灼烧残渣含量,g/100ml：0.005闪点,：60沸点,：96贮存温度,：15.632.2三聚氰胺 C3H6N6 相对分子质量：126外观：白色结晶含量升华法：99.9%甲醛溶解度80/10min：全溶比热容0801.47J/g. 摩尔热容 :5.53J/mol.标准生成焓：Hf=627.9KJ/mol生成墒:-830J/
14、mol.生成自由能:177 KJ/mol燃烧热:-1.9mJ/ mol生成热：-71.7 KJ/mol熔点: 354相对密度:1.578折射率:1.872氢氧化钠NaOH相对分子质量: 40含量:40%密度:2.130g/m3熔点:318.4 沸点:1390 甲酸HCOOH密度:1.22 g/m3 含量:10%熔点:8.6 沸点: 100.8闪点: 68.9 粘度: 1.784 mpa.s第三章 合成工艺设计和分析3.1 游离甲醛的来源1树脂合成时,一般甲醛要过量,所以甲醛反应不充分,使树脂中残留未反应的游离甲醛。2在脲醛树脂合成的过程中,由于部分质子化的甲醛分子的存在,在胶体粒子周围形成吸附双粒子层,使树脂的稳定性加强,一旦加入固化剂后,树脂固化过程中在电解质的作用下,吸附粒子层遭到破坏,从而释放出甲醛。3在树脂合成中已参与反应的甲醛,由于生成了不稳定的基团,它们在热压或板材使用过程中分解,又释放出已结合的甲醛。4在温
