Nguyên cứu quy trình sản xuất formaldehyde theo công nghệ mới nhất

Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ LỜI GIỚI THIỆU Từ xa xưa, người biết dùng loại vật liệu từ thiên nhiên để phục vụ cho nhu cầu đa dạng nhu cầu nhà ở, may mặc, sinh hoạt lại…Xã hội ngày tiến người ta tìm loại vật liệu thay cách hữu hiệu tìm loại tài nguyên khoáng sản, kim loại Với phát triển chóng mặt xã hội, nguồn tài nguyên dần cạn kiệt, yêu cầu đặt phải tìm loại vật liệu thay loại vật liệu truyền thống trước cách có hiệu Dựa sở giải yêu cầu thiết ngành cơng nghệ vật liệu cao phân tử đời nhanh chóng phát triển đáp ứng nhu cầu đa dạng phục vụ sống người Từ nửa sau kỷ XX ngành cơng nghệ hợp chất cao phân tử có bước phát triển vượt bậc Sản phẩm xâm nhập vào hầu hết lĩnh vực sống ngành khoa học kỹ thuật khác nhờ tính ưu việt yếu tố giá thành Vật liệu cao phân tử có tính ưu việt mà loại vật liệu khác so sánh như: Độ bền học, độ đàn hồi, khả cách âm, cách nhiệt, cách điện tốt, nhẹ dể gia công… Công nghệ sản xuất keo dán ngành cơng nghiệp hố học cao phân tử ứng dụng nhiều việc xây dựng nhà cửa, công nghiệp đồ gỗ, đồ sắt, giày da lĩnh vực kỹ thuật khác Phenol formaldehyde bắt đầu nghiên cứu Adolf Bayerr vào năm 1872 Losekam vào năm 1889 Phương pháp tổng hợp rẻ tiền khả thi phát minh vào năm 1907 Leo Hendrik Baekeland, vào năm 1910, loại vật liệu đời đặt tên bakelite, kết việc thêm vào polymer chất bột gỗ, vật liệu chống cháy asbestos bụi đá trầm tích slate, tạo nên vật liệu composite có khả chịu lửa cứng cáp Bakelite ứng dụng rộng rãi hàng tiêu dùng vào thập niên 1920 Bakelite loại nhựa tổng hợp đầu tiên, loại nhựa nhiệt rắn [1] Trải qua gần kỷ hình thành phát triển, ngành keo dán có thành tựu vượt bậc tổng hợp nên loại keo dán có tính vượt trội đáp ứng nhu cầu ngày cao người Năm 1993, tiêu thụ keo phenol-formaldehyde 3,07 tỉ pound đứng sau polyurethane (3,476 tỉ pound) nhựa nhiệt rắn Năm 2002, thị phần nhựa nhiệt rắn chiếm 25% so với tổng thị phần nhựa Trong đó, thị phần loại nhựa sau: Polyurethane (PU) chiếm 34%, ure-formaldehyde (UF) chiếm 32%, phenolformaldehyde (PF) 15%, polyeste không no (UP) 9%, epoxy mức 5%, melamine formaldehyde (MF) 4% loại khác mức 1% chiếm phần lại Sản lượng nhựa phenolic năm 2002 3500 ngàn tấn, năm 2007 3850 ngàn [2] Ở Việt Nam năm trở lại có phát triển đáng kể lĩnh vực sản xuất nhựa, chủ yếu nhựa nhiệt dẻo polyetylen (PE), polypropylene (PP)…Trong lĩnh vực keo dán có nhà máy sản xuất mà chủ yếu nhập từ nước SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Keo phenol-formaldehyde tan cồn số sản phẩm công nghệ hợp chất cao phân tử Đây loại keo dựa sở nhựa nhiệt rắn, loại keo có đặc tính ưu việt độ bền mối dán cao, chịu ẩm, chịu vi khuẩn phối hợp với loại keo khác để tạo nên keo có đặc tính trội hơn, đặc biệt Keo phenol-formaldehyde có nhược điểm màng keo dịn, tính bền giảm điều kiện thời tiết khắc nghiệt, keo có màu đỏ sẫm Loại keo thích hợp với điều kiện thời tiết kinh tế nước ta giá thành rẻ, bền thời tiết, bám dính tốt cơng nghệ sản xuất đơn giản Tuy lượng sử dụng keo nước ta lớn có nhà máy sản xuất Do em tìm hiểu dây chuyền cơng nghệ sản xuất keo phenolformaldehyde tan nước nhằm đáp ứng yêu cầu việc sử dụng keo dán nước ta SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ PHẦN I LÝ THUYẾT CHUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN I NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu để sản xuất phenol-formaldehyde phenol, formaldehyde Ngoài người ta từ số dẫn xuất phenol như: crezol, xilenol, rezorsin Cịn aldehyde ngồi formaldehyde, furfurol loại sử dụng nhiều Phenol dẫn xuất 1.1 Phenol Cơng thức phân tử: Cơng thức cấu tạo: C6H5OH OH 1.1.1 Các tính chất vật lý Ở điều kiện thường phenol tồn dạng tinh thể hình kim, khơng màu, có mùi hắc đặc trưng, để lâu khơng khí có màu hồng biến thành màu nâu nhạt bị oxi hố Tỷ trọng d =1,054 Nhiệt độ nóng chảy tnc= 40,3OC Nhiệt độ sơi ts=182,2OC Độ hồ tan 100g H O 8,2g (ở 15OC) ts >650C trộn lẫn với H2O Ở nhiệt độ thường, phenol tan H 2O, phenol tan đến 27% H2O tạo chất lỏng đồng Nhưng thêm H 2O vào chất lỏng phân làm lớp: lớp gồm dung dịch H 2O phenol, lớp gồm dung dịch phenol H2O Phenol dễ bị tách với H 2O, phenol chất hút ẩm Do có khả tạo liên kết hydro nên phenol có nhiệt độ sơi cao Các hợp chất phenol khác không tan nước Phenol tan tốt rượu, ete, cloroform, tan benzen, tan dung dịch cacbonat kim loại kiềm Phenol dễ bốc ngưng tụ nhiệt độ thường nên dễ gây nhiễm độc Phenol chất kích thích ăn da, thường gây vết loét bỏng da, tiếp xúc lâu có hại đến hệ thần kinh, bị bỏng phenol rửa rượu Nồng độ cho phép giới hạn phenol khơng khí 0,005 mg/l [3] SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, cơng nghệ Ngồi ứng dụng phenol công nghiệp chất dẻo, phần lớn tổng hợp nhựa phenol-focmaldehyde, phenol dùng y dược: dùng làm chất diệt trùng, khử trùng, chống nấm mốc hữu hiệu có tác dụng giảm đau 1.1.2.Tính chất hoá học phenol Phenol tham gia phản ứng đặc trưng phản ứng S E Do hiệu ứng liên hợp nên khả phản ứng phenol mạnh, phenol biểu tính acid a Phản ứng thể tính acid C6H5OH + H2O → C6H5O- + H3O+ Những nhóm hút điện tử làm tăng tính acid phenol Ngược lại, nhóm đẩy điện tử làm giảm tính acid phenol • Phản ứng tạo muối phenolat: C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O • Phản ứng tạo ete: C6H5ONa + RX → C6H5OR + NaX • Phản ứng tạo este (chuyển vị frisơ): OH O C + Cl O NaOH C + O HCl Khi đun nóng este phenol với AlCl xảy chuyểnvị nhóm oxyl đến vị trí octo para nhân thơm, phản ứng gọi phản ứng chuyển vị frisơ dùng để điều chế hợp chất hydroxylxeton thơm b Phản ứng SE Trong phản ứng SE, nhóm OH nhóm loại nên định hướng chủ yếu vào vị trí octo para • Phản ứng nitro hóa OH OH HNO3 lỗng NO O 2N NO OH HNO3 dd OH NO + NO SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ • Phản ứng sunfonic hố OH SO 3H H2SO4,20OC OH OH H2SO4,100OC SO3H • Phản ứng halogen hóa OH OH Br2 (dd) + Br Br Br • Phản ứng alkyl hóa Friden – Crap OH OH CH3 + H3C C Br2 (dd) + Cl HCl CH3 H3C C CH3 CH3 • Phản ứng axyl hóa Friden - Crap Phản ứng hợp chất phenol xảy trực tiếp xảy bước tạo thành este sau chuyển vị thành Frisơ OH OH + 2RCOCl AlCl3 OH COR + + 2HCl COR • Phản ứng ghép muối diazoni SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ OH R R + N + HO NH N • Phản ứng Raimơ – Timan OH + N OH CHCl CHO CHO HCl Dd NaOH → Đây phản ứng dùng để điều chế aldehyde hợp chất thơm có chứa nhóm -OH [3] c Phản ứng với formaldehyde • Phản ứng kombe Dùng để điều chế O-hydroxylbenzoic acid: OH OH OH + OH CH2OH XT ,XT HCHO ONa OH CH2 OH + COONa 7at,125OC O=C=O OH OH COONa H + COOH + + Na d Các phương pháp điều chế Phenol tách từ sản phẩm chế biến nhiên liệu nhiệt độ cao, tổng hợp theo số phương pháp • Chưng cất nhựa than đá: Đi từ sản phẩm chế biến nhiên líệu rắn chưng cất nhựa than đá 170 ÷ o 240 C để thu phenol thơ (dầu trung) dung dịch phenol sau loại naphtalen, cho tác dụng với NaOH thu phenolat Tách loại chất khơng tác dụng với NaOH có dung dịch Sau cho khí CO dư vào để chuyển phenolat thành phenol tự chưng cất lấy phenol Phenol từ cơng nghiệp cốc hóa, SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ ngành công nghiệp phát triển, không thoả mãn nhu cầu cơng nghiệp chất dẻo Vì phương pháp tổng hợp đóng vai trị lớn cơng nghiệp có phương pháp sản xuất phenol: • Phương pháp benzensulfonat: (Phương pháp kiềm nóng chảy) Sunfo hoá benzen: C6H6 + HO-SO3H C6H5SO3H + H2O Trung hoà dung dịch NaOH thu natribenzen sunfonat nóng chảy (100 phần) với NaOH (75 phần) đến khối trở thành chảy lỏng, lọc sunfit khơng hồ tan, phenol tách dạng chất dầu, gạn lắng chưng cất C6H5SO3H + NaOH C6H5OH + Na2SO3 Phương pháp gồm nhiều giai đoạn, tiêu tốn nhiều NaOH, H 2SO4 hiệu suất thấp • Phương pháp clobenzen: Gồm giai đoạn: Clo hoá benzen tạo thành clobenzen (phenol clorua ) sau xà phịng hoá clobenzen dung dịch NaOH 10% theo tỉ lệ 1:1,25 C6H5Cl + NaOH 360oC,315at C6H5OH + NaCl HCl • Phương pháp Rauga: gơm giai đoạn: Clo oxy hố benzen HCl khơng khí nhiệt độ cao 200 ÷ 300oC, có chất xúc tác (CuO, Al2O3) Thuỷ phân clobenzen nước 750oC có xúc tác CuO, Al2O3 dùng chưng cất để tách phenol C6H6 + HCl +1/2O2 CuO,Al2O3 C6H5Cl + H2O 200 ÷ 3000C CuO,Al2O3 333300oCC6H5OH + HCl C6H5Cl + H2O 750OC • Phương pháp Cumen: Giai đoạn điều chế izopropylbenzen: cách cho benzen propyl ngưng tụ boflorua Oxy hoá O khơng khí mơi trường nhũ tương nước 85oC biến thành hydroperoxit cumen CH3 O H3C CH CH3 + O2 C6H5 SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 XT,85 C H5C6 C OOH CH3 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Phân huỷ hydroperoxit cumen H2SO4 10% thành phenol aceton Sau đem chưng tách phenol chân không CH3 H5C6 C HO,H+ OOH H5C6 O 100 C CH3 OH + H3C C CH3 O Phương pháp xem kinh tế nay, có dùng khí propylen (sản phẩm khí cracking dầu mỏ) sản phẩm phương pháp phenol axeton có ý nghĩa lớn cơng nghiệp [3] 1.2 Các dẫn xuất phenol 1.2.1 Crezol a Công thức Công thức phân tử: C6H4(CH3)OH Công thức cấu tạo: Có cơng thức cấu tạo: OH OH OH CH3 CH3 CH3 o-Crezol m-Crezol p-Crezol b Tính chất Crezol kỹ thuật (tricrezol) hỗn hợp đồng phân m-crezol (37÷ 49%), o-crezol (35%), p-crezol (25%) Tricrezol chất lỏng nhớt có màu sẫm, tách 185 ÷ 210oC, từ sản phẩm xử lý nhiệt than đá, đá dầu, than nâu gỗ Tỉ trọng d=1,03÷ 1,05 Tan nước yếu so với phenol, nước nóng, tan tốt dung dịch kiềm, rượu ete Tricrezol độc phenol Bảng 1: Tính chất ba đồng phân cresol [3]: Đồng phân Tỉ trọng o-crezol 1,0415 T0 nóng chảy T0 sôi (oC) (oC) 30,8 109,9 m-crezol 1,0341 11,9 202,2 p-crezol 1,034 34,8 202,1 SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 Tham gia phản ứng Tạo nhựa nhiệt dẻo Tạo nhựa nhiệt rắn Tạo nhựa GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ nhiệt dẻo Tricrezol nhận từ dầu trung nhựa than đá Tách crezol đồng phân khó nhiệt độ sôi chúng gần 1.2.2 Xilenol a Công thức Công thức phân tử: (CH3)2C6H3OH Công thức cấu tạo: Có đồng phân sau: OH OH OH CH3 CH3 CH3 H3C CH3 CH3 1,2,3-xilenol 1,2,4-xilenol OH OH H3C CH3 CH3 1,2,6-xilenol 1,2,5-xilenol OH CH3 H3C CH3 1,3,5-xilenol 1,3,4-xilenol b Tính chất Xilenol chất lỏng nhớt, màu sẫm, có mùi khó chịu, sơi giới hạn nhiệt độ từ 210 ÷ 225oC, tỉ trọng d =1,035 ÷ 1,04, hồ tan dung dịch kiềm 10% Xilenol có đồng phân 1,3,5- xilenol có khả tạo nhựa nhiệt rắn tác dụng với formaldehyde đồng phân khác tạo nhựa nhiệt dẻo Tính chất đồng phân xilenol cho bảng sau: c Điều chế xilenol Bảng 2: Tính chất ba đồng phân xilenol [3]: Xilenol 1,2,3-Xilenol 1,2,4-Xilenol 1,2,5-Xilenol TO nóng chảy ( 0C) 75 26 74,5 TO sôi (oC) 218 211,5 231,5 TO nóng chảy (oC) 1,2,6- xilenol 49 1,3,4-xilenol 62,5 1,3,5-Xilenol 68 Xilenol TO sôi (oC) 203 225 219,5 Sau tách phenol crezol xilenol chất tách nhiệt độ sôi cao dầu trung SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ 1.2.3 Rezorsin (m-dihydroxylbenzen) a Công thức Công thức phân tử: C6H4(OH)2 Cơng thức cấu tạo: OH OH b Tính chất Rezorsin chất kết tinh có mùi đặc trưng yếu, nóng chảy nhiệt độ 110 oC sôi 276,5oC, có tỷ trọng d = 1,285 Có thể tham gia phản ứng nhiệt độ thấp H vị trí octo para mạnh phenol nhiều Khi có tác dụng ánh sáng khơng khí ẩm rezorsin biến thành màu đỏ Rezorsin tan tốt nước, metanol, etanol, ete, glyxerin, không tan benzen, cloroform disunfua cacbon Rezorsin loại acid yếu (hằng số ion hoá 18 oC 3,6.10-10) c Điều chế Trong công nghiệp, người ta điều chế rezorsin nhiều phương pháp sunfua hoá benzen đến m-disunfonicacid, trung hồ cách cho nóng chảy với NaOH Tách rezorsin từ dung dịch cách oxy hoá dùng chưng chân không kết tinh để làm sản phẩm Các aldehyde 2.1 Formaldehyde Công thức phân tử: CH2O Cơng thức cấu tạo: H − CHO 2.1.1 Tính chất a Tính chất vật lý Formaldehyde chất khí có mùi hắc Nhiệt độ sơi ts= -210C Nhiệt độ nóng chảy tnc = -920C Có tỷ trọng d = 0,815, phân tử lượng M = 30 đvc Formaldehyde dạng khí tự trùng hợp nhiệt độ 90 0C có lượng nhỏ HCl, florua, thiếc clorua trùng hợp nhanh tạo thành bột trắng nóng chảy cao (ở 164 ÷ 1720C) gọi para formaldehyde, para formaldehyde hay parafooc polime mạch thẳng (CH2O)n với mắc xích oxymetylen polime vơ định hình SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ σc Ta thấy σ < 1,2 thỏa mãn Vậy S = 7mm 4.2 Chiều dày đáy phần vỏ bọc Dt P D S= × t +C 3,8.[σ k ].k.ϕ n − p 2hb Trong đó: Dt 3028 = = 757mm hb - chiều cao phần lồi đáy vỏ hb = ϕ n = 0,95 - hệ số bền mối hàn theo bảng XIII-8/T350/[7] k = Do lỗ tăng cứng hoàn toàn [σ k ] 146,154.106 k ϕ n = × 1× 0,95= 462,33> 30 p , 10 Xét Do ta bỏ P mẫu Khi đó: S= 3028 × 0,3.10 3028 × + C = 3,329 + C (mm) 3,8 × 146,154.10 × × 0,95 × 732 S = 3,329 + 1,22 = 4,549 (mm) Ta thấy S - C < 10mm Do tăng chiều dày lên 2mm ⇒ S = 4,549+2=6,549mm Quy chuẩn S = 7mm *Kiểm tra độ bền tương tự ta có : [ Dt2 + 2.hb ( S − C )].P0 σ c σ= ≤ (N / m ) 7,6k ϕ h hb ( S − C ) 1,2 σ= [3,028 ] + × 757.10 −3 × (7 − 1,22)10 −3 × 0,635.10 = 194,724.10 ( N / m ) 7,6 × × 0,9 × 757.10 −3 × (7 − 1,22).10 −3 σ c 240.10 σ σ< c 1,2 thỏa mãn Mà 1,2 = 1,2 =200.106 N/m2 Ta thấy Vậy S = 11mm SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Chiều dày lớp cách nhiệt Nồi phản ứng dùng để ngưng tụ phenol-formaldehyde cần phải trì nhiệt độ từ 95 ÷ 98 0C khoảng thời gian tương đối dài Do nồi cần có vỏ bảo ơn để tiết kiệm lượng, tránh tổn thất đảm bảo an toàn lao động, ta bảo ôn thiết bị thuỷ tinh Ta coi q trình truyền nhiệt từ vỏ bọc ngồi q trình đẳng nhiệt ổn định Do nhiệt tải riêng cấp cho phía vỏ bọc q 1, dẫn nhiệt qua vỏ bọc lớp cách nhiệt q2 cấp nhiệt môi trường q3 tức q = q1= q2= q3 Để gia nhiệt hỗn hợp ta dùng nước bão hịa áp suất 3at để đun nóng * Nhiệt tải riêng nồi phản ứng: t1 q1 = α1 (t1 - tT1) (1) * Nhiệt tải riêng qua lớp vỏ: q2 = ∆t T ∑r tT1 tT2 (2) t2 ∆ tT = tT1 - tT3 δ1 ∑r = λ + r1 + r + tT3 δ2 λ (3) δ1 - bề dày thép CT3 δ1 = 7mm = 7.10-3 m λ1 - hệ số dẫn nhiệt thép CT3 : λ1 = 50,2 (W/mđộ) r1 - nhiệt trở cặn bẩn nước m2độ/W r1 = 0,387.10-3 m2 độ/W r2 - nhiệt trở cặn bẩn mơi trường ngồi r2 = δ - bề dày lớp cách nhiệt (bông thủy tinh) λ - hệ số dẫn nhiệt thủy tinh λ = 0,15 (W/mđộ) (theo toán đồ I-36/T150/[6]) * Nhiệt tải riêng mơi trường ngồi: q3 = α2 (tT3 - t2) (4) α - Hệ số cấp nhiệt mơi trường ngồi α2 = 9,3 + 0,58 tT3 (W/m2độ) (V.136/T41/[7]) Mà nhiệt tải riêng q1 = q2 = q3 q Nhiệt độ nước để đun nóng 1000C Nhiệt độ khơng khí trung bình 250C Giả sử nhiệt độ tường bơng thủy tinh phía mơi trường t T3 = 350C chênh lệch nhiệt độ nước đốt nóng thành vỏ 30C ( tT1 = 30C) tT1 = t1 - t T1 ==> t T1 = t1 - tT1 = 100 - = 970C SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ tT = tT1 - t T3 = 97 - 35 =62 0C tT3 = tT3 - t = 35 -25 = 100C ∆tT = r α (t - t ) ∑ Từ (2) (4) ta có T3 Mà α2 = 9,3 + 0,058tT3 = 9,3 + 0,058 × 35 = 11,33 (W/m2âäü) ∆t 62 ∑ r = α (t T− t ) = 11,33⋅ 10= 0,547 T3 ⇒ δ1 Mà ∑r = λ + r1 + r + δ2 λ =0,547   δ1    0,007  + 0,387.10 −3 .0,15 0,547 −  + r1 .λ2 = 0,547 −   50,2   λ1   ⇒ δ2 =  ⇔ δ2 = 0,082(m) = 82 (mm) Vậy bề dày lớp cách nhiệt thủy tinh 82 (mm) II CHỌN BÍCH VÀ BULƠNG Chọn bích liền làm thép kiểu để nối thân thiết bị với vỏ bọc nắp D Db D1 D0 Dt h Hình 2: Bích liền thép để nối thiết bị: Kiểu I Dựa vào bảng XIII.27/T421/[7] ta có: Bảng 12: Chọn bích bulơng cho thiết bị Dt D Db D1 D0 2800 3000 2920 2870 2819 Bulơng db Z(cái) M36 60 Kiểu bích (h) 40 Bảng 13: Chọn bích bulơng cho vỏ bọc SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Dt D Db D1 D0 3000 3200 3120 3070 3019 Bulơng db M36 Z(cái) 68 Kiểu bích (h) 40 III TÍNH CÁNH KHUẤY Do hỗn hợp phản ứng sau sấy có độ nhớt tương đối cao nên ta dùng cánh khuấy mỏ neo Dt 2,8 = = 2,523(m) , 11 , 11 Đường kính cách khuấy: dM = Chiều rộng cánh khuấy: b = 0,066dM = 0,066 2,523= 0,167(m) Khoảng cách từ đáy đến cánh khuấy: S = 0,11dM = 0,11 2,523 = 0,278(m) Chiều cao cánh khuấy: h = 0,95dM = 0,95 2,523 = 2,397(m) Công suất làm việc cánh khuấy Để khắc phụ trở lực môi trường làm việc cơng suất cánh khuấy xác định theo công thức IV.2/T616/[6]: Np = ξM ρ.n3.dM5 + ρ - khối lượng riêng chất lỏng: ρ = 1031,753(kg / m ) + dM - đường kính cánh khuấy: d = 2,523 (m) =2523 (mm) + ξM- hệ số tìm từ thực nghiệm phụ thuộc ReM (ξM = f(ReM)) ρ.n.d2M µ Ta có ReM = (T615/[6]) Ns µ- độ nhớt chất lỏng ( m ) Giả thuyết cánh khuấy làm việc môi trường chất lỏng có độ nhớt lớn 250.10-3 Ns/m2 + n - số vịng quay: n = 0,3 ÷ 0,97 vòng /giây Ta chọn n = (0,5v/s) (theo bảng IV.6/T625/[6]) (2,523) × 0,5 × 1031,753 = 13135,307 ⇒ Re = 250 × 10 −3 Theo hình IV.10/T614/[6] với Re = 13135,307 cơng suất tiêu tốn N = A ⋅ n3 ⋅ d5 ⋅ ρ (VI.4/T615/[6]) ⇒ Np = 0,85 1031,753 (0,5)3 (2,523)5 = 11207,04 (W) SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ dM h S Hình 3: Cánh khuấy mỏ neo Cơng suất mở máy Vì mở máy phải có cơng để thắng lực qn tính lực ma sát Vì ta có cơng thức mở máy NM = N y + N s Ny - công suất tiêu tốn để khắc phục lực ì Ns - công suất tiêu tốn để khắc phục lực ma sát mà cơng suất làm việc máy Np = Ns Ny = k ρ n3.d5 (IV.13/T622/[6]) h 2,397 = 3,87 × = 3,677 d , 523 M k = 3,87 ⇒ Ny = 3,677 1031,753 (0,5)3 (2,523)5 = 48480,338 (W) ⇒ NM = 11207,04 + 48480,338 = 59687,378 (W) Công suất động NM Nđc = η Với η - hiệu suất khả truyền lực từ động sang cánh khuấy thường η = 0,6 ÷ 0,7 ta chọn η = 0,6 59687,378 = 99478,963(W ) 0,6 ⇒ Nđc = SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Đường kính trục cánh khuấy dtr = Mx 9,81 (sổ tay khí ) 3.106.Np π.n Trong đó: Mx-momen xoắn, Mx = 3.10 × 11207 ,04 = 2,14.1010 3,1416.0,5 Mx = ⇒ dtr = 2,14.1010 = 1296,925(mm) 9,81 Qui chuẩn dtr = 1300(mm) IV TÍNH VÀ CHỌN TAI TREO Trọng lượng thép làm thiết bị Thân thiết bị có Dt = 2,8 m Dn = 2,8 + 2.0,014= 2,828(m) 1.1 Trọng lượng phần hình trụ thân thiết bị  2,828   2,8    −   × 3,8 = 0,47( m )  2      Vtr=π.( R n − R t ).H=3,1416  Trọng lượng G1 = V ρ Với ρ khối lượng riêng thép X18H10T, ρ = 7900 kg/m3 ⇒ G1 = 0,47 7900 = 3713(kg) 1.2 Trọng lượng đáy nắp thiết bị Tính gần cho đáy nắp ta xem đáy nắp 1/2 bán cầu ( ) ( Π Π R 3n − R 3t = R 3n − R 3t Thể tích :Vđ = Vn = = SVTH: Võ Minh Huấn ) 3 3,1416   2,828   2,8   ×   −   = 0,087(m )       Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Trọng lượng: Gn = Gđ = 0,087.7900 = 687,3(kg) Trọng lượng vỏ bọc ngồi Vỏ bọc ngồi có Dt =3,028 m Dn = 3,042 m 2.1 Trọng lượng phần hình trụ vỏ 2 Thể tích V = Π.( Rn − Rt ).H v1 với Hv1 chiều cao lớp vỏ thân Hv1= HO +0,3 = 2,7 (m)  3,042   3,028    −   × 2,7 = 0,180 (m )       ==> V = 3,1416  Trọng lượng G2 = 0,180 7850 = 1413(kg) 2.2 Trọng lượng đáy vỏ 3,1416  3,042   3,028   −       Thể tích V =   = 0,051( m )  Trọng lượng G3 = 0,051 7850 =400,35 (kg) Trọng lượng bảo ôn Lớp bảo ơn có đường kính Dt =3,042(m) Dn =3,042 + 2.0,082 = 3,206(m) 3.1 Trọng lượng phần thân  3,206   3,042   3,1416 ×   −   × 2,7 = 2,173(m ) 2      Thể tích V = Trọng lượng : G4 = V δ δ = 200 kg/m3 khối lượng riêng thủy tinh xốp G4 = 2,173 200 = 434,6(kg) SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ 3.2 Trọng lượng phần đáy 3,1416  3,206   3,028   −       Thể tích V =   = 0,679 (m )  Trọng lượng G5 = 0,679.200 = 135,8(kg) Trọng lượng bích 4.1 Trọng lượng bích để ghép thân nắp  D   D0      2,819   −3 Π.  −   .h.ρ = 3,1416.  −    × 40.10 × 7850 2 2           G6=  G6 = 259,746 (kg) 4.2 Trọng lượng bích để ghép thân vỏ bọc phần thân  3,2   3,019   −3 3,1416 ×   −   × 40.10 × 7850 = 277,6 (kg ) 2      G7 = 4.3 Trọng lượng bích để ghép thân vỏ bọc phần đáy  3,2   2,819   −3  −   × 40 × 10 × 7850 = 565,549 (kg )       G8 = 3,1416  Trọng lượng số chi tiết khác - Trọng lượng bulông: Số bulông tổng cộng 128 Trọng lượng 0,35 kg ⇒ G9 = 0,35.128= 44,8(kg) - Trọng lượng động hộp giảm tốc lấy G10 =500 kg - Trọng lượng cánh khuấy G11 =120 kg Trọng lượng toàn thiết bị G = G1 + Gđ + Gn + G2 + G3 + G4 + G5 + G6 + G7 + G8 + G9 +G10 +G11+Gnl = 3713 + 2.687,3 + 1413 + 400,35 + 434,6 + 135,8 + 259,746 + 277,6 + 565,549 + 44,8 + 500 + 120 + 1035,06 = 10274,105(kg) Chọn tai treo Chọn số tai treo z = SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Tải trọng tai treo: G 10274,105 = = 2568,526(kg ) 4 Ta chọn tai treo thép CT3: Tải trọng cho phép tai treo là: q = 2568,526 9,81 = 25197,241(N) ≈ 2,5 ⋅ 10 (N) Tra sổ tay bảng XIII.36/438/[7] Bảng 14: Tai treo đỡ thiết bị làm thép CT3 L(mm) B(mm) B1(mm) 150 120 130 H(mm) S(mm) l(mm) a(mm) 215 60 20 B1 d(mm) Khối lượng tai treo (kg) 30 3,48 a S H d L a B Hình 4: Tai treo thiết bị thẳng đứng SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ KẾT LUẬN Thiết kế phân xưởng hố chất địi hỏi người thiết kế phải có kiến thức tồn diện mặt lý thuyết q trình cơng nghệ sản xuất, kỹ tính tốn, kiến thức xây dựng, kinh tế đặc biệt kiến thức chuyên ngành hóa Do sinh viên, người chưa có kinh nghiệm thực tế việc thiết kế phân xưởng hóa chất khó khăn Trong đồ án em hoàn thành yêu cầu đề đề tài thiết kế gồm: - Lý thuyết chung nhựa phenol-formaldehyt keo phenol-formaldehyt tan cồn - Cân vật chất - Tính tốn khí thiết bị Do việc khảo sát thực tế khơng có, bên cạnh việc tra cứu tài liệu nước ngồi cịn hạn chế hiểu biết có hạn nên khơng thể tránh khỏi nhữnh sai sót Vì em mong góp ý, xây dựng chân thành thầy cô bạn để thân rút kinh nghiệm củng cố thêm kiến thức ngày hoàn thiện Qua việc thiết kế phân xưởng đồ án giúp em nắm vững kiến thức chuyên ngành, hiểu vai trò người thiết kế, tập cho thân có tổ chức, kỷ luật tác phong công nghiệp, để phục vụ cho kỹ sư sau điều kiện công nghiệp hoá, đại hoá đất nước Cuối em xin chân thành cảm ơn hướng dẩn tận tình giáo hướng dẫn TS.Đồn Thị Thu Loan giúp đỡ bạn giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế đồ án SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Đà Nẵng, ngày tháng năm 2011 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sidney H Goodman, Handbook of thermoset plastics, Calabasas, CA 1998 [2] Ken L Forsdyke and Trevor F Starr, Thermoset resins market report, 2002 [3] Đào Hùng Cường, Hoá học hữu cơ, Đại học bách khoa Đà Nẵng,2007 [4] Tổng quan vật liệu dẻo, Sách dịch Đại học bách khoa Hà Nội [5] Phan Thế Anh, Kĩ thuật sản xuất chất dẻo, Đại học bách khoa Đà Nẵng [6] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên , Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [7] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản , Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU PHẦN I LÝ THUYẾT CHUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN I NGUYÊN LIỆU .3 Phenol dẫn xuất 1.1 Phenol 1.1.1 Các tính chất vật lý 1.1.2.Tính chất hố học phenol 1.2 Các dẫn xuất phenol 1.2.1 Crezol 1.2.2 Xilenol 1.2.3 Rezorsin (m-dihydroxylbenzen) 10 Các aldehyde 10 2.1 Formaldehyde 10 2.1.1 Tính chất 10 2.2 Urotropin ( hexametylen tetramin ) 12 2.2.1 Công thức 12 2.2.2 Tính chất 12 2.2.3 Điều chế 12 2.3 Furfurol 13 2.3.1.Công thức 13 2.3.2 Tính chất 13 2.3.3 Điều chế 13 II PHÂN LOẠI NHỰA PHENOL–FORMALDEHYDE (PF) .13 III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VIỆC TẠO NHỰA VÀ TÍNH CHẤT SẢN PHẨM 14 Cấu tạo hoá học nguyên liệu .14 Tỷ lệ mol phenol:formaldehyde 15 Độ pH môi trường .16 Ảnh hưởng xúc tác lượng xúc tác đến tính chất 17 SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ 4.1 Nhựa novolac 18 4.1.1 Tính chất 20 4.2 Nhựa rezolic 20 4.2.1 Xúc tác 21 4.2.2 Tỷ lệ cấu tử 21 4.2.3 Tính chất .21 5.Sự khác nhựa novolac nhựa rezolic [1] 23 Ứng dụng nhựa phenol–formaldehyde .23 6.1 Bột ép 23 6.2 Vật liệu sợi ép (cốt sợi) từ nhựa rezolic phụ gia sợi 23 6.3 Vật liệu ép thành lớp .24 6.4 Vật liệu ép với phụ gia thô (mảnh vụn) 24 6.5 Ứng dụng làm vật liệu khác .25 IV ỨNG DỤNG NHỰA PHENOL-FORMALDEHYT ĐỂ LÀM KEO DÁN 27 Keo dán từ nhựa không phối hợp .28 Keo từ nhựa phối hợp 28 2.1 Keo cacbonit-phenol-formaldehyde .28 2.2 Keo polivinyl butyrat-phenol-formaldehyde 28 2.3 Keo phenol- formaldehyde-cao su .28 2.4 Keo phenol - formaldehyde epoxy 29 V LÝ THUYẾT TỔNG HỢP DÙNG NHỰA REZOLIC TAN TRONG CỒN DÙNG LÀM KEO DÁN 29 Nguyên liệu 29 Cơ chế .29 Quy trình sản xuất nhựa rezolic tan cồn để làm keo dán 30 3.1 Bảo quản chuẩn bị nguyên liệu .30 3.2 Quy trình sản xuất nhựa rezolic tan cồn để làm keo dán 31 PHẦN II 33 TÍNH TOÁN 33 CHƯƠNG I 33 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 33 I CÂN BẰNG CHO MỘT TẤN KEO 33 Trọng lượng nhựa keo 33 Khối lượng phenol cần dùng để sản xuất keo 34 Khối lượng formaldehyde cần dùng để sản xuất keo .34 Khối lượng Ba(OH)2 cần dùng keo 35 Khối lượng chất lại 35 Cân vật chất cho lượng cần thiết để sản xuất keo 37 Cân vật chất cho keo 37 II CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO MỘT MẺ NHỰA 38 Cân vật chất cho mẻ nhựa .38 Cân vật chất cho lượng dùng cho mẻ keo 38 Cân vật chất cho ngày đêm sản xuất .38 SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ Cân vật chất cho năm sản xuất 39 CHƯƠNG II 39 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ .39 I THIẾT BỊ CHÍNH 39 Nồi đa tụ 39 1.1 Thể tích nguyên liệu cho mẻ nồi .40 1.2 Thể tích nồi đa tụ 40 1.3 Kích thước nồi đa tụ 41 Chiều dày thiết bị .42 2.1 Chiều dày thân hình trụ nồi phản ứng 42 2.2 Áp suất làm việc nồi phản ứng 42 2.3 Ứng suất cho phép thép X18H10T 43 2.4 Chiều dày đáy nắp thiết bị 44 Chiều cao vỏ bọc 45 Chiều dày vỏ bọc 46 4.1 Chiều dày phần hình trụ vỏ 46 4.2 Chiều dày đáy phần vỏ bọc 48 Chiều dày lớp cách nhiệt 49 II CHỌN BÍCH VÀ BULÔNG 50 III TÍNH CÁNH KHUẤY 51 Công suất làm việc cánh khuấy 51 Công suất mở máy 52 Công suất động .52 Đường kính trục cánh khuấy 53 IV TÍNH VÀ CHỌN TAI TREO 53 Trọng lượng thép làm thiết bị 53 1.1 Trọng lượng phần hình trụ thân thiết bị .53 1.2 Trọng lượng đáy nắp thiết bị .53 Trọng lượng vỏ bọc .54 2.1 Trọng lượng phần hình trụ vỏ 54 2.2 Trọng lượng đáy vỏ 54 Trọng lượng bảo ôn 54 3.1 Trọng lượng phần thân 54 3.2 Trọng lượng phần đáy 55 Trọng lượng bích .55 4.1 Trọng lượng bích để ghép thân nắp 55 4.2 Trọng lượng bích để ghép thân vỏ bọc phần thân 55 4.3 Trọng lượng bích để ghép thân vỏ bọc phần đáy 55 Trọng lượng số chi tiết khác 55 Trọng lượng toàn thiết bị .55 Chọn tai treo 55 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan Ketnooi.com diễn đàn chia sẻ kiến thức, công nghệ MỤC LỤC 59 SVTH: Võ Minh Huấn Lớp: 07H4 GVHD: TS Đoàn Thị Thu Loan ... thời tiết, bám dính tốt cơng nghệ sản xuất đơn giản Tuy lượng sử dụng keo nước ta lớn có nhà máy sản xuất Do em tìm hiểu dây chuyền cơng nghệ sản xuất keo phenolformaldehyde tan nước nhằm đáp... chia sẻ kiến thức, công nghệ PHẦN I LÝ THUYẾT CHUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN I NGUYÊN LIỆU Nguyên liệu để sản xuất phenol -formaldehyde phenol, formaldehyde Ngoài người ta từ số dẫn xuất phenol như: crezol,... ngày đêm sản xuất Một ngày đêm sản xuất mẻ nhựa Do ta lấy bảng × ta bảng bảng Bảng 8: Cân vật chất trình tổng hợp nhựa ngày đêm sản xuất Cấu tử Lượng vào (k,g) Phenol 98% 26983,392 Formaldehyde