腐植酸 改性脲醛树脂工厂设计（40页）

年产3万吨腐植酸改性脲醛树脂工艺设计

摘 要 腐植酸脲醛树脂是一种用途十分广泛的有机化工产品，主要用做于粘胶剂。本

设计产品是改性脲醛树脂（腐植酸改性脲醛树脂HUF），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。本设计是年产30000吨腐植酸脲醛树脂工厂设计，主要进行了工艺计算、设备选型，并绘制了工艺流程图。

关键词：改性脲醛树脂；腐植酸；尿素；工艺流程图

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目 录

摘 要

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第一章 绪论 ...................................................................................................................... 2

1.1 厂址及气象条件 .......................................................................................................... 2 1.2 工厂设计可行性分析 .................................................................................................. 2 1.2.1 设计任务和依据 …………………………………………………………………2 第二章 产品与原料的性质与规格 .......................................................................................... 2

2.1脲醛树脂的质量标准和规格 ....................................................................................... 2 2.2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 ............................................................................................ 4

3.1 游离甲醛的来源 ........................................................................................................ 4 3.2 降低游离甲醛含量的途径 ........................................................................................ 4 3.3 腐植酸改性脲醛(HUF)树脂的合成………………………………………………………………错误！未定义书签。

3.4 不同工艺条件下改性脲醛树脂的合成结果 ............................................................ 5 3.4.1 加成反应阶段各工艺参数变化对改性脲醛树脂的影响 ...................................... 5 3.4.2 缩聚反应阶段各工艺参数的变化对改性脲醛树脂的影响 .................................. 6 3.5 改性脲醛树脂合成工艺路线 ...................................................................................... 7 主要反应 .............................................................................................................................. 7 3.6 合成脲醛树脂树脂工艺 .............................................................................................. 7 3.6.1 反应阶段 .................................................................................................................... 7 3.6.2 脱水阶段 .................................................................................................................... 8 3.6.3 后处理阶段 ................................................................................................................ 8 第四章 工艺计算 .............................................................................................................. 9

4.1 原始数据及所需技术资料 .......................................................................................... 9 4.2． 物料衡算 .................................................................................................................. 9 4.2.1对反映釜进行物料衡算： ......................................................................................... 9 4.2.2对蒸发器做物料衡算： ........................................................................................... 10 4.2.3对整个系统做物料平衡计算 ................................................................................... 11 第五章 设备工艺计算及其选型 ............................................................................................ 11

5.1 搅拌反应釜的设计 .................................................................................................. 11 5.1.1 物料衡算： .............................................................................................................. 11 5.1.2热量衡算： ............................................................................................................... 12

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5.1.3 材料选择 .................................................................................................................. 14 5.1.4釜体的设计计算 ....................................................................................................... 15 5.1.5 封头的设计选型 ...................................................................................................... 15 5.1.6 封头与釜体的连接形式 .......................................................................................... 15 5.1.7 支座形式 ................................................................................................................ 15 5.1.8 反应釜的液位 .......................................................................................................... 16 5.1.9 搅拌装置的设计 .................................................................................................... 16 5.1.10 传动装置设计 ........................................................................................................ 17 5.1.11 传热装置设计 ........................................................................................................ 17 5.1.12 反应器上的接管及尺寸 ........................................................................................ 17 5.2 蒸发器 单效蒸发器 ............................................................................................... 18 5.2.1原料液流量 ............................................................................................................... 18 5.3 泵的选择 ..................................................................................................................... 19 5.3.1输送甲醛的泵 ........................................................................................................... 19 5.3.2 输送成品泵 .............................................................................................................. 20 5.4 换热器选型 ................................................................................................................ 20 5.5旋风分离器选型 ......................................................................................................... 20 第六章设备一览表 .................................................................................................................. 21 第七章 设计小结 .................................................................................................................. 22

7.1小结 ............................................................................................................................. 22

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第一章 绪论

1.1 厂址及气象条件

1. 厂区位置：合肥地区 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 ﹣7℃ 5. 地下水位：﹣25m 6. 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

本次设计根据章祥林老师的化工过程分析与开发〈3万吨腐植酸改性尿醛树脂设计任务书〉，联系自己在大学三年中所学的各种知识及实习过程中收集的资料来进行工艺设计的。

长期以来，国内外许多研究人员一直致力于低甲醛释放量脲醛树脂的研究，并初步解释了甲醛释放的机理，形成了具有指导意义的降低甲醛释放量的理论——降低甲醛与尿素的摩尔比和分次添加尿素是降低甲醛释放量的有效途径以。较低的摩尔比会给脲醛树脂带来粘度大、固化时间长和湿强度低等缺点。影响脲醛树脂湿强度的主要原因是树脂中存在一些亲水基团如羟甲基、羰基、氨基和亚氨基等。在一定范围内减少上述亲水基团可以有效地提高脲醛树脂的湿强度。目前， 将腐植酸(HA)进行羟甲基化改性然后按照m(HA羟甲基化溶液)：m脲醛树脂(UF)I=I：4比例将两者混合均匀，制得腐植酸一脲醛树脂(HUF)

第二章 产品与原料的性质与规格

2.1 改性腐植酸脲醛树脂的质量标准和规格

pH值 7.5—8.0 游离甲醛% < 0.15 固含量% 75左右 粘度 0.26Pa.s

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