Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenolfomandehit dạng novolac theo phương pháp gián đoạn với năng suất 300 tấn/năm

Điều kiện ngng tụ nhựa rezolic

Khi tăng hàm lợng fomandehit thì tính chất của nhựa cũng thay đổi: tăng nhiệt độ nhỏ giọt, tăng tốc độ đóng rắn và giảm hàm l- ợng phenol tự do trong nhựa. Sự có mặt của metanol làm giảm hiệu suất ngng tụ, nồng độ fomandehit tỷ lệ với tốc độ phản ứng.Vì vậy hàm lợng metanol trong focmalin càng thấp, hàm lợng fomandehit càng cao thì tốc độ phản ứng càng mạnh.

Điều kiện tạo nhựa novolac

Nhiều kết quả thực nghiệm cho thấy nếu kéo dài thời gian đa tụ thì phản ứng giữa phenol và fomandehit triệt để hơn, trọng lợng phân tử trung bình và hiệu suất tạo nhựa cao hơn ( phản ứng đa tụ tiến hành từng bậc). Quá trình sấy ngoài mục đích tách nớc và các cấu tử không tham gia phản ứng : phenol, fomandehit, axit,.còn có tác dụng làm cho phản ứng tiến hành sâu hơn ở nhiệt độ cao.

Sản xuất novolac theo phơng pháp gián đoạn

Khi nhiệt độ hỗn hợp đạt 98- 100oC thì hỗn hợp bắt đầu sôi và ngừng khuấy, cho nớc vào vỏ bọc ngoài của thiết bị để làm lạnh nhng phải đảm bảo hỗn hợp phản ứng sôi nhẹ.Sau một thời gian ( khoảng 20 phút ) tiếp tục cho khuấy và thêm xúc tác. Sau khi sôi khoảng một giờ lợng phenol và fomandehyt không tham gia phản ứng giảm không đáng kể, độ nhớt của nhựa tăng lên là do cácc sản phẩm thấp phân tử ngng tụ với nhau.Giai đoạn sấy nhựa nhằm mục đích khử nớc, metanol, xúc tác dễ bay hơi, phenol, fomalin và các sản phẩm phụ.

Tính toán thiết bị chính

Thiết bị làm việc ở nhiệt độ 98oC, tra khối lợng riêng của các cấu tử ở nhiệt. Quá trình sản xuất theo phơng pháp gián đoạn sản phẩm có tính chất tốt trong thời gian phản ứng là 4 giờ. Vì vậy để thích hợp với thời gian làm việc một ngày ta thiết kế thiết bị phẩn ứng để sản xuất hai mẻ một ngày.

Môi trờng làm việc của tháp là môi trờng axít, nồng độ axít <1% và nhiệt độ là 98oC.Chọn loại vật liệu làm thiết bị phản ứng có tính chịu axít là thép không gỉ X17H13M2T.Thiết bị làm việc ở áp suất thờng nên chọn phơng pháp hàn thân hình trụ. Nắp có lỗ trục cánh khuấy, cửa nạp liệu, cửa ra vào vệ sinh, nắp đợc nối với thân bằng bích nối. Thiết bị làm việc ở áp suất thờng nên chọn loại bích liền bằng thép để nối nắp và thân thiết bị, đáy thiết bị đợc hàn vào thân thiết bị.

Tính cánh khuấy.[9, Tr.608 – 624]

Bảo ôn thiết bị phản ứng nhằm mục đích giảm sự mất mát nhiệt ra môi trờng xung quanh, đảm bảo nhiệt độ phản ứng và giảm tiêu tốn năng lợng. Coi quá trình truyền nhiệt là đẳng nhiệt: nhiệt do hơi cấp cho thành thiết bị (q1) bằng nhiệt truyền qua lớp vỏ áo (q2) bằng nhiệt truyền qua lớp bảo ôn (q3) bằng nhiệt cấp cho môi trờng xung quanh. Hơi nớc đi trong tiết diện hình vành khăn giữa vỏ áo và thân thiết bị.

Với giả thiết 40oC thì sai số ~5% nên kết quả trên là chấp nhận đợc. Quá trình làm việc thiết bị phản ứng chịu nhiều tác động khác nhau: áp suất làm việc, trọng lợng hỗn hợp phản ứng, ứng suất và những rung động trong quá. Hệ thống đỡ có thể là chân đỡ hoặc tai treo, trong đó tai treo đợc sử dụng nhiều hơn cả do kích thớc gọn, không tốn diện tích, phân bố tải trọng đều.

Thiết bị ngng tụ

Thiết bị ngng tụ có nhiệm vụ ngng tụ nớc và các cấu tử dễ bay hơi, các chất ngng tụ này sẽ quay trở lại thiết bị phản ứng tiếp tục phản ứng cho hiệu suất cao hơn, phản ứng triệt để hơn. Chọn thiết bị ngng tụ dạng ống chùm sử dụng tác nhân làm lạnh là nớc đi bên ngoài ống và hơi đi trong ống.

Thùng chứa, thùng lờng

Dung dịch focmalin có tính chất nh một rợu đa chức, vì vậy một số vật liệu bền với môi trờng này nh thép không gỉ, ở đây ta chọn thép X18H10T. HCl là loại axit mạnh,có tính ăn mòn nên chọn vật liệu làm thùng chứa cùng loại với vật liệu làm thiết bị phản ứng.

Tính bơm chất lỏng

Công suất động cơ điện thờng đợc chọn lớn hơn công suất động cơ tính toán.

Tính cân bằng nhiệt lợng

Nhiệt độ các cấu tử ban đầu là: phenol 42oC, focmalin và HCl là 25oC. Nhiệt dung riêng của các hợp chất hoá học đợc tính theo công thức sau: M.C. F1: Diện tích bề mặt thiét bị có bảo ôn (gồm thân và và đáy thiết bị).

Giả thiết rằng phenol đa tụ trong thời gian là 1,5 giờ hay 90 phút, lợng nhệt toả ra trong một đơn vị thời gian là nh nhau. Vậy thời gian hỗn hợp phản ứng tự tăng nhiệt độ lên 98oC là 18 phút. Sau thời gian duy trì vận tốc phản ứng sảy ra rất chậm, để tăng vận tốc phản ứng và nâng cao hiệu suất cần tăng nhiệt độ hỗn hợp lên khoảng 110oC.

Nớc dùng trong quá trình sản xuất

Nớc dùng trong phân xởng gồm nớc dùng trong sản xuất và nớc dùng trong sinh hoạt. • Lợng nớc trung bình dùng để rửa thiết bị phản ứng trong một ngày là 1000kg.

Thị trờng và kế hoạch sản xuất

Quá trình sản xuất giai đoạn đầu có thể gặp nhiều khó khăn do cha có kinh nghiệm, uy tín đối với khách hàng cha cao, Vì vậy cần đ… a ra những kế hoạch phát triển thị trờng cụ thể, từng bớc phát triển quy mô sản xuất.

Tính toán kinh tế

Chi phí sản xuất chung gồm chi phí năng lợng, chi phí nguyên vật liệu phụ, máy móc thiết bị trong quá trình gia công: 12.106 (đ). Chi phí lắp đặt dây chuyền sản xuất tính bằng 20% chi phí đầu t thiết bị mấy mãc. Chi phí thiết bị hỗ trợ sản xuất và hệ thống ống dẫn tính bằng 10% chi phí đầu t thiết bị máy móc.

Số công nhân trong phân xởng đợc phân làm hai tổ, mỗi tổ gồm 5 công nhân. Lơng của ngời lao động phụ thuộc vào cấp bậc, mức độ công việc có thể có phụ cấp và các khoản phụ trợ khác.