Цех по производству олигомеров

Задание.

на курсовую работу по дисциплине                                                                   ’’Полимеры в производстве древесных материалов’’

Тема работы: цех по производству олигомеров.

Исходные данные:

Марка смолы СПМФ-4;

Программа выпуска – ламинирование – 1 млн. м2 в год.

Дата выдачи:16.02.10г

Дата окончания:

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………………5

Технологическая часть………………………………………………7

Расчётная часть………………………………………………………………9

Расчёт складских помещений…………………………………14

Оборудование для производства смол……………15

Правила безопасности…………………………………………………16

Экономическая часть……………………………………………………19

Список литературы…………………………………………………………20

Рецептура меламиноформальдегидной смолы марки СПМФ-4.

Выбираем реактор РСЭрн-3,2-1. его номинальная вместимость 3,2м3, масса 3380кг.

Введение.

Рациональное использование древесины  невозможно представить без применения синтетических смол и клеев. Деревообрабатывающая промышленность – один из основных изготовителей и потребителей синтетических смол. Значительное развитее всех отраслей деревообработки и увеличения ассортимента выпускаемой продукции предопределили создание клеев, отвечающих специфическим требованиям каждого производства. В соответствии со сложившимися реалиями, потребность в производстве мебели  все больше, значительно увеличивается выпуск специальных видов фанеры для авто- , вагона- , контейнеростроения , на более отдаленную перспективу ставится задача улучшения качества продукции и повышения комплексности переработки древесного сырья.

Следовательно, потребность в синтетических смолах также значительно увеличится. Наряду с увеличением объема производства возникает необходимость разработки новых марок быстроотверждающих и малотоксичных смол, позволяющих повысить производительность оборудования по выпуску древесных плит и фанеры.

С разработкой новых видов синтетических смол в деревообрабатывающей промышленности осваиваются новые автоматизированные линии по производству ДСтП, мебели, фанеры и клееного паркета; быстроотверждающиеся синтетические  с низким содержанием свободных продуктов позволяет значительно повысить эффективность технологии изготовления клееной продукции и улучшить условия труда.

Синтетические клеящие смолы относят к классу высокомолекулярных органических соединений и получают из низкомолекулярных веществ (мономеров) реакций поликонденсации и полимеризации.

Разнообразие изделий, выпускаемых деревообрабатывающей промышленностью, и различие в условиях их производства и эксплуатации предъявляют определенные требования свойствам применяемых клеящих веществ. Синтетические клеящие смолы, используемые в деревообрабатывающей промышленности, могут быть классифицированы по нескольким признакам:

- по методу получения (конденсационные и полимеризационные);

- по отношению к нагреванию (термореактивные и термопластичные);

К термореактивным относят клеящие вещества, необратимо переходящие при нагревание в твёрдое, не растворимое состояние.

К термопластичным относятся клеящие вещества, способные многократно размягчатся при нагревании и затвердевать при охлаждении.

-по водостойкости клеевых соединений все клеящие вещества делят на четыре группы: неводостойкие, средние, повышенной и высокой водостойкостью;

К неводостойким относятся клеевые соединения, разрушающиеся под воздействием воды.

Средней водостойкостью обладают клеевые соединения, выдерживающие воздействие холодной воды.

Повышенной водостойкостью обладают клеевые соединения, выдерживающие воздействие кипящей воды в течение одного часа.

Высокой водостойкостью обладают соединения, выдерживающие кипячение в течение трёх часов.

- по условиям склеивания различают клеящие вещества отверждающиеся при нагревании и без нагревания;

- по внешнему виду клеящие вещества могут быть жидкими, порошкообразными, плёночными, гранулированными.

Синтетические полимеры в больших объёмах применяются в производстве древесностружечных и древесноволокнистых плит, древесных пресс-масс, фанеры, отделочных материалов на основе бумаги, шпона и др. Наиболее широкое применение имеют клеи на основе карбамидоформальдегидных, меламиноформальдегидных олигомеров.

Ламинирование - это облицовывание древесностружечных плит плёночными материалами с низкой степенью отверждения смолы. Основное назначение пропиточных смол – изготовление плёнок на основе бумаг для отделки древесных плит и фанеры. Для получения различного рода плёнок на бумажной основе в зависимости от их назначения применяют меламиноформальдегидные, карбамидоформальдегидные и фенольные пропиточные смолы. В некоторых случаях для пропитки бумаг используют смесь карбамидоформальдегидных и полиэфирных пропиточных смол. Меламиноформальдегидные продукты конденсации, известные как меламиновые смолы, широко применяются в деревообрабатывающей промышленности при ламинировании древесных плит и фанеры. Меламин образует с формальдегидом смолы, которые отверждаются при нагревании и под давлением, образуя прозрачные покрытия с высокой стойкостью к истиранию, водостойкостью и стойкостью к органическим растворителям, разбавленным кислотам и щелочам. Эти свойства делают меламиновые смолы особенно ценными для получения декоративных плёнок на бумажной основе, предназначенных для отделки древесных плит и фанеры.

Физико-химические показатели смолы СПМФ-4.

Внешний вид – бесцветная прозрачная жидкость.

Массовая доля сухого остатка – 55…57%.

Массовая доля свободного формальдегида – 0,5%.

Плотность – 1220…1235кг/м3.

рН – 8,5…9,0.

Смешиваемость смолы с водой – 1:2.

Жизнеспособность – 8 суток.

Технологическая часть.

Меламиноформальдегидные продукты конденсации широко применяются в деревообрабатывающей промышленности при ламинировании древесных плит и фанеры. Для меламиноформальдегидной смолы исходным сырьём являются меламин и формалин.

1)Меламин применяется как основой компонент при производстве  меламиноформальдегидных пропиточных и мочевиноформальдегидных клеящих и пропиточных смол. Меламин (С3N6H6) получают из дициандиамида или из карбамида при его термическом разложении с последующей очисткой путём перекристаллизации:

NH2              350-500oC

6О=С               --------  С3N6H6 + 6NH3 + 3СО2

NH2                7,8-9,8МПа    меламин

2)Формалин (37% раствор формальдегида) применяют как основной компонент в производстве клеящих и пропиточных смол. Получают формалин (НСОН) каталитическим окислением метилового спирта кислородом воздуха в присутствии катализатора с последующей адсорбцией водой формальдегидосодержещих контактных газов.

              [O]             

СН3ОН  --- НСОН

Формальдегид хорошо растворяется в воде и спиртах.

Поликонденсационные олигомеры получают непрерывным, периодическим и др. способами. По непрерывному способу, как правило, их получают на предприятиях химической промышленности при больших объёмах производства газофазным или жидкофазным методом по одноаппаратной или многоаппаратной схемам. На предприятиях наибольшее распространение получил периодический способ получения олигомеров, осуществляемый, как правило, в одном аппарате. Технологический процесс в этом случае складывается из нескольких стадий:

-хранение и подготовка исходного сырья;

-приготовление конденсационного раствора;

-конденсация начальных продуктов;

-вакуум-сушка;

-слив и паспортизация.

Для получения меламиноформальдегидных смол можно выбрать периодический способ.

Хранение исходных материалов.

Меламин хранят в закрытых сухих складских помещениях в упаковке предприятия-изготовителя. Формалин поступает на предприятия-изготовители синтетических смол в железнодорожных цистернах, из которых при помощи центробежных или вакуумных насосов его перекачивают в обогреваемые ёмкости для хранения, изготовленные из кислостойкой стали, алюминия или эмалированные.

Подготовка исходного сырья к синтезу.

Дозировка меламина производится при помощи весов, а загрузка через люк высыпанием из мешков или через специальный штуцер с помощью пневмотранспорта. Формалин перекачивают из ёмкости для хранения через весовой мерник непосредственно в реактор.

Приготовление конденсационного раствора и получение меламиноформальдегидной смолы.

В реактор с помощью дозирующего устройства или через весы загружают формалин и включают мешалку. Устанавливают значения рН 9,3…9,4 с помощь 10%-ого раствора NаОН. Затем в течение 5…10 мин производят перемешивание смеси до установления стабильного значения рН. После достижения необходимого значения рН включают обогрев реактора, открывают загрузочный люк и при включенном вакуум-отсосе в реактор загружают меламин, капролактам. Выключают вакуум-отсос, закрывают загрузочный люк и в реактор загружают расчётное количество деминерализованной воды. Температуру реакционной смеси доводят до 94…95ОС и ведут дальнейшую конденсацию при этой температуре. Через 30…40 мин после растворения меламина контролируют смешиваемость смолы с водой. Пробы отбираю через каждые 10…15 мин. При достижении смешиваемости 1:1000 реакционную смесь охлаждают до 88..90 ОС и при достижении смешиваемости 1:10 в реактор загружают карбамид. При достижении смешиваемости 1:2…1:2,5 смолу охлаждают до 78 ОС, используя при этом охлаждение раствора и вакуум-рециркуляцию. При достижении температуры реакционной смеси 78ОС раствор смолы подвергают вакуум-сушке, отгоняя 3% дистиллята. После этого определяют смешиваемость и вязкость смолы. Готовую смолу охлаждают до 35…40 ОС и сливают в ёмкости для хранения. Рассмотрим химизм реакций, протекающих при получении меламиноформальдегидной смолы.

На первой стадии образуются метилольные производные, причём теоретически возможно присоединение 6 моль формальдегида на 1 моль меламина. Обычно легко присоединяются лишь 3 моля формальдегида.

          меламин       ФМ           триметилолмеламин

Среда должна быть нейтральной или слабощелочной (рН=7..8).

Образование олигомеров происходит при нагревании в результате взаимодействия метилолмеламинов (обычно триметилолмеламина), т.к. большей частью олигомеры готовят при соотношении меламина и формальдегида 1:3. реакция может протекать так: