改性脲醛樹(shù)脂工廠設(shè)計(jì)樣本

年產(chǎn)900噸改性脲醛樹(shù)脂工廠設(shè)計(jì)摘要氨基樹(shù)脂是一種用途十分廣泛有機(jī)化工產(chǎn)品。氨基樹(shù)脂由具有氨基化合物與甲醛經(jīng)縮聚而成樹(shù)脂總稱，重要樹(shù)脂有脲醛樹(shù)脂(UF)、三聚氰胺甲醛樹(shù)脂(MF)和聚酰胺多胺環(huán)氧氯丙烷(PAE)等。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品是改性脲醛樹(shù)脂（三聚氰胺改性脲醛樹(shù)脂），合成反映重要由加成反映和縮聚反映兩某些構(gòu)成。由于脲醛樹(shù)脂膠原料是尿素和甲醛，原料來(lái)源豐富，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)樸、成本低、膠接性耐水性好、固化速度快、膠層無(wú)色以及使用以便等長(zhǎng)處，不久成為國(guó)內(nèi)人造板生產(chǎn)重要粘合劑，當(dāng)前約占木材工業(yè)用量80%以上，但隨著應(yīng)用領(lǐng)域和用量增長(zhǎng)。脲醛樹(shù)脂膠制品中散發(fā)出來(lái)游離甲醛污染環(huán)境，特別是用該板材制成家具和進(jìn)行家庭裝潢后會(huì)釋放出殘留甲醛和揮發(fā)性有機(jī)物（VOC），對(duì)人體皮膚、呼吸道和眼睛粘膜有刺激作用，因而導(dǎo)致對(duì)人體危害。本工藝專門(mén)針對(duì)如何減少散發(fā)游離甲醛和改性脲醛樹(shù)脂做了合理設(shè)計(jì)。脲醛樹(shù)脂是應(yīng)用最為廣泛氨基樹(shù)脂兩個(gè)反映是先加成后縮聚，但又沒(méi)有明顯界限，受反映條件影響只是在弱堿性條件下加成反映占優(yōu)勢(shì)，在弱酸性介質(zhì)中縮聚反映進(jìn)行較順利。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)900噸氨基樹(shù)脂工廠設(shè)計(jì)，重要進(jìn)行了工藝計(jì)算、設(shè)備選型，并繪制了全廠平面布置圖、工藝流程圖、物料流程圖、生產(chǎn)車間立面圖和平面圖。核心詞：氨基樹(shù)脂，改性脲醛樹(shù)脂，三聚氰胺，尿素，車間設(shè)計(jì)，工廠設(shè)計(jì)

目錄摘要 I第一章緒論 11.1廠址及氣象條件 11.2工廠設(shè)計(jì)可行性分析 11.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和根據(jù) 11.2.2氨基樹(shù)脂應(yīng)用及發(fā)展概況 11.2.3詳細(xì)生產(chǎn)產(chǎn)品擬定 21.2.4本課題預(yù)解決重要問(wèn)題 2第二章產(chǎn)品與原料性質(zhì)與規(guī)格 32.1改性三聚氰胺脲醛樹(shù)脂質(zhì)量原則和規(guī)格 32.2生產(chǎn)脲醛樹(shù)脂原料特性與規(guī)格 3第三章合成工藝設(shè)計(jì)和分析 53.1游離甲醛來(lái)源 53.2減少游離甲醛含量途徑 53.3三聚氰胺改性脲醛(MUF)樹(shù)脂合成 73.4合成過(guò)程中原料對(duì)反映成果影響 73.4.1甲醛與尿素摩爾比影響： 73.4.2三聚氰胺用量影響 83.5不同工藝條件下改性脲醛樹(shù)脂合成成果 103.5.1加成反映階段各工藝參數(shù)變化對(duì)改性脲醛樹(shù)脂影響 113.5.2縮聚反映階段各工藝參數(shù)變化對(duì)改性脲醛樹(shù)脂影響 113.6改性脲醛樹(shù)脂合成工藝路線 12重要反映 123.7合成脲醛樹(shù)脂樹(shù)脂工藝 133.7.1反映階段 143.7.2脫水階段 143.7.3后解決階段 143.7.4生產(chǎn)工藝流程論述 14第四章工藝計(jì)算 154.1原始數(shù)據(jù)及所需技術(shù)資料 154.2．物料衡算 154.2.1對(duì)反映釜進(jìn)行物料衡算： 164.2.2對(duì)蒸發(fā)器做物料衡算： 174.2.3對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做物料平衡計(jì)算 17第五章設(shè)備工藝計(jì)算及其選型 185.1攪拌反映釜設(shè)計(jì) 185.1.1物料衡算： 185.1.2熱量衡算： 195.1.3材料選取 225.1.4釜體設(shè)計(jì)計(jì)算 225.1.5封頭設(shè)計(jì)選型 235.1.6封頭與釜體連接形式 245.1.7支座形式 245.1.8反映釜液位 245.1．9攪拌裝置設(shè)計(jì) 245.1.10傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 255.1.11傳熱裝置設(shè)計(jì) 255.1.12反映器上接管及尺寸 265.2蒸發(fā)器單效蒸發(fā)器 275.2.1對(duì)蒸發(fā)器做物料衡算： 275.2.2原料液流量 275.3泵選取 295.3.1輸送甲醛泵 295.3.2輸送成品泵 295.4換熱器選型 295.5儲(chǔ)罐設(shè)計(jì) 305.5.1儲(chǔ)罐 305.5.2高位計(jì)量槽 305.6旋風(fēng)分離器選型 30第六章工廠布置 316.1工廠布置基本任務(wù) 316.1.1工廠布置原則 316.1.2廠區(qū)布置總圖闡明 336.2車間布置 336.2.1車間布置基本原則和規(guī)定： 336.2.2車間布置圖闡明 35第七章公用工程 367.1通風(fēng) 367.2采暖 367.3照明 36第八章 設(shè)備一覽表 37第九章設(shè)計(jì)小結(jié) 389.1小結(jié) 38第十章參考文獻(xiàn) 39致謝 40第一章緒論1.1廠址及氣象條件廠區(qū)位置：西安北郊地勢(shì)：廠區(qū)地勢(shì)平整常年主導(dǎo)風(fēng)向：東北風(fēng)，平均風(fēng)力二級(jí)氣溫：最高氣溫40℃最低氣溫﹣凍土深度：10cm地下水位：﹣25m運(yùn)送條件：公路，鐵路1.2工廠設(shè)計(jì)可行性分析1.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)和根據(jù)本次設(shè)計(jì)依照3月陜西科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝教研室下達(dá)〈畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)〉，聯(lián)系自己在大學(xué)四年中所學(xué)各種知識(shí)及實(shí)習(xí)過(guò)程中收集資料，并且在參觀了西安化工廠生產(chǎn)車間及初步理解化工生產(chǎn)過(guò)程后來(lái)決定選取這個(gè)課題作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。依照調(diào)查世界氨基樹(shù)脂生產(chǎn)能力為775.9萬(wàn)噸/年，需求量增長(zhǎng)速度大概為每年3.6%；國(guó)內(nèi)氨基樹(shù)脂產(chǎn)量為5.63萬(wàn)噸/年，而國(guó)內(nèi)尚有很大市場(chǎng)需求空間，依照設(shè)計(jì)地點(diǎn)進(jìn)行考察西安地區(qū)需求量，特別是西安建材市場(chǎng)，所需水浸漬法制木屑板含80%氨基樹(shù)脂水溶液，老生產(chǎn)工藝不能完全滿足當(dāng)代化生產(chǎn)需求，因此要對(duì)氨基樹(shù)脂生產(chǎn)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)重要任務(wù)就是完畢900噸氨基樹(shù)脂工廠初步設(shè)計(jì)。1.2.2氨基樹(shù)脂應(yīng)用及發(fā)展概況（1）涂料用氨基樹(shù)脂發(fā)展概況隨著石油化工發(fā)展，50年代中期許多國(guó)家將石油化工提供異丁醇作為醚化劑生產(chǎn)氨基樹(shù)脂。由于異丁醇來(lái)源豐富，使氨基樹(shù)脂品種不久擴(kuò)大。20世紀(jì)30年代甲醇醚化氨基樹(shù)脂已開(kāi)始用于織物整頓行業(yè)，而它在涂料領(lǐng)域始終未獲發(fā)展。直至60年代，為了減少涂料施工中有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境污染和節(jié)約資源，開(kāi)發(fā)了各種水性涂料和高固體涂料后，甲醚化氨基樹(shù)脂作為此類涂料交聯(lián)劑才擴(kuò)大了應(yīng)用面和生產(chǎn)規(guī)模，并浮現(xiàn)了系列化產(chǎn)品，但就總產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，丁醚化氨基樹(shù)脂仍占首位。國(guó)內(nèi)是從50年代起開(kāi)始研制丁醚化脲醛樹(shù)脂和三聚氰胺樹(shù)脂，至今已發(fā)展了混容性、固化性不同若干品種，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樹(shù)脂。不久，又開(kāi)發(fā)了異丁醇醚化產(chǎn)品，當(dāng)前這些樹(shù)脂生產(chǎn)已達(dá)到一定規(guī)模，為國(guó)內(nèi)發(fā)展各種氨基樹(shù)脂漆提供了多品種交聯(lián)劑。從60年代開(kāi)始對(duì)甲醇醚化氨基樹(shù)脂研究，著重點(diǎn)是放在合成六甲氧基甲基三聚氰胺方面。（2）膠粘劑用氨基樹(shù)脂——脲醛樹(shù)脂發(fā)展概況脲醛樹(shù)脂是應(yīng)用最為廣泛氨基樹(shù)脂，初次由B.tollens于1884年合成，1929年德國(guó)I.G染料公司獲得第一種脲醛樹(shù)脂膠粘劑專利，其后在人造板工業(yè)中得到了迅速發(fā)展。國(guó)內(nèi)1957年開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，由于UF樹(shù)脂膠原料是尿素和甲醛，原料來(lái)源豐富，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)樸、成本低、膠接性耐水性好、固化速度快、膠層無(wú)色以及使用以便等長(zhǎng)處，不久成為國(guó)內(nèi)人造板生產(chǎn)重要粘合劑，當(dāng)前約占木材工業(yè)用量80%以上。但隨著應(yīng)用領(lǐng)域和用量增長(zhǎng)，UF樹(shù)脂膠制品中散發(fā)出來(lái)游離甲醛污染環(huán)境，特別是用該板材制成家具和進(jìn)行家庭裝潢后會(huì)釋放出殘留甲醛和揮發(fā)性有機(jī)物（VOC），對(duì)人體皮膚、呼吸道和眼睛粘膜有刺激作用，因而導(dǎo)致對(duì)人體危害。隨著人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境規(guī)定提高,脲醛樹(shù)脂甲醛釋放量越來(lái)越受到關(guān)注,低毒脲醛樹(shù)脂和無(wú)醛系列(如異氰酸酯)膠粘劑研究成為熱點(diǎn)。謀求環(huán)境和諧生產(chǎn)技術(shù)和“綠色人造板”產(chǎn)品是具備戰(zhàn)略意義重要課題，各國(guó)對(duì)此都十分注重。20世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外科技工作者對(duì)如何減少脲醛樹(shù)脂粘合劑中游離甲醛含量研究作了許多工作。據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)已將脲醛樹(shù)脂粘合劑中游離甲醛含量降至0.10%左右。1.2.3詳細(xì)生產(chǎn)產(chǎn)品擬定綜合比較考慮涂料用氨基樹(shù)脂和膠粘劑用氨基樹(shù)脂應(yīng)用以及發(fā)展方向，以及考察西安地區(qū)需求量，特別是西安建材市場(chǎng)，所需水浸漬法制木屑板含80%氨基樹(shù)脂水溶液，因而決定選取脲醛樹(shù)脂膠為本氨基樹(shù)脂工廠重要產(chǎn)品?？紤]人造板膠粘劑中甲醛釋放量高低直接關(guān)系到人民生活水平和健康狀況好壞，為了減少甲醛釋量，變化脲醛樹(shù)脂特性采用工藝是用三聚氰胺改性以及新技術(shù)生產(chǎn)脲醛氨基脂。1.2.4本課題預(yù)解決重要問(wèn)題脲甲醛樹(shù)脂。英文縮寫(xiě)UF。耐弱酸、弱堿，絕緣性能好，耐磨性極佳，價(jià)格便宜，但遇強(qiáng)酸、強(qiáng)堿易分解，耐水性和電性能較差，耐熱性也不高，因此要解決是減少甲醛釋放量，變化脲醛樹(shù)脂特性。本設(shè)計(jì)將通過(guò)適當(dāng)工藝，使生產(chǎn)出來(lái)產(chǎn)品甲醛釋放量可以達(dá)到國(guó)家甚至國(guó)際膠粘劑質(zhì)量原則，并使脲醛樹(shù)脂缺陷得以改進(jìn)，以提高人民生活水平健康狀況！第二章產(chǎn)品與原料性質(zhì)與規(guī)格2.1改性三聚氰胺脲醛樹(shù)脂質(zhì)量原則和規(guī)格pH值7.5—8.0游離甲醛%<0.15固含量%65左右粘度0.26Pa.s2.2生產(chǎn)脲醛樹(shù)脂原料特性與規(guī)格尿素（CH4N2O）相對(duì)分子質(zhì)量：60原則生成焓：Hf=-47.1KJ/mol外觀：白色結(jié)晶熱容：Cp=93.3J/mol.k含氮量（以干基計(jì)）%≥46.3縮二脲含量%≤0.5水分含量：≤0.5鐵（Fe2O3）含量%：≤0.002游離氨（NH3）含量%：≤0.01水不溶物含量%：≤0.02工業(yè)甲醛（福爾馬林溶液）物理性質(zhì)外觀：無(wú)色透明液體，在低溫時(shí)能自聚成微渾37%含量密度815Kg/m3原則生成焓：Hf=-116KJ/mol甲醛含量，g/100g：37±0.5甲醇含量，g/100g：≤12甲酸含量g/100ml：≤0.04鐵含量，g/100ml：≤0.0005灼燒殘?jiān)?，g/100ml：≤0.005閃點(diǎn)，℃：60沸點(diǎn)，℃：96貯存溫度，℃：15.6～32.2三聚氰胺（C3H6N6）相對(duì)分子質(zhì)量：126外觀：白色結(jié)晶含量（升華法）：99.9%甲醛溶解度（80℃/10min）：全溶比熱容（0—80℃）1.47J/（g.℃）摩爾熱容:5.53J/（mol.℃原則生成焓：Hf=627.9KJ/mol生成墑:-830J/（mol.℃）生成自由能：177KJ/mol燃燒熱：-1.9mJ/mol生成熱：-71.7KJ/mol熔點(diǎn)：354℃相對(duì)密度:1.578折射率:1.872氫氧化鈉（NaOH）相對(duì)分子質(zhì)量：40含量:40%密度:2.130g/m3熔點(diǎn)：318.4沸點(diǎn)：1390甲酸（HCOOH）密度：1.22g/m3含量:10%熔點(diǎn)：8.6℃沸點(diǎn)：閃點(diǎn)：68.9℃粘度：第三章合成工藝設(shè)計(jì)和分析3.1游離甲醛來(lái)源（1）樹(shù)脂合成時(shí)，普通甲醛要過(guò)量，因此甲醛反映不充分，使樹(shù)脂中殘留未反映游離甲醛。（2）在脲醛樹(shù)脂合成過(guò)程中，由于某些質(zhì)子化甲醛分子存在，在膠體粒子周邊形成吸附雙粒子層，使樹(shù)脂穩(wěn)定性加強(qiáng)，一旦加入固化劑后，樹(shù)脂固化過(guò)程中在電解質(zhì)作用下，吸附粒子層遭到破壞，從而釋放出甲醛。（3）在樹(shù)脂合成中已參加反映甲醛，由于生成了不穩(wěn)定基團(tuán)，它們?cè)跓釅夯虬宀氖褂眠^(guò)程中分解，又釋放出已結(jié)合甲醛。（4）在溫度高、濕度大環(huán)境下，產(chǎn)品內(nèi)膠層老化，以及木材中半纖維素分解，也會(huì)釋放甲醛。由上所知，甲醛釋放因素是很復(fù)雜，并且是不可避免，而產(chǎn)生甲醛釋放最重要、最直接因素是液膠中游離甲醛含量和微觀構(gòu)造不合理。因而，減少甲醛釋放量最有效辦法是合成甲醛含量低、微觀構(gòu)造合理樹(shù)脂。3.2減少游離甲醛含量途徑（1）低物質(zhì)量比（F/U）分批加入尿素普通膠合板生產(chǎn)使用UF樹(shù)脂膠接劑F/U為：1.7-2.0，無(wú)臭UF樹(shù)脂膠接劑F/U降到1.0-1.3。有研究表白，當(dāng)尿素與甲醛比從1：1.8降到1：1.3后，甲醛釋放量會(huì)減少2/3。為了盡量減少產(chǎn)品中游離甲醛，采用分批加入尿素與甲醛進(jìn)行反映。關(guān)于尿素與甲醛反映條件及生成物，依照Z(yǔ)igeuner,Fahrenhorst,Giauert,Kadowki研究［A］，普通被廣泛承認(rèn)反映如下所述。UF樹(shù)脂合成反映重要由加成反映和縮聚反映兩某些構(gòu)成。兩個(gè)反映是先加成后縮聚，但又沒(méi)有明顯界限，受反映條件影響只是在弱堿性條件下加成反映占優(yōu)勢(shì)，在弱酸性介質(zhì)中縮聚反映進(jìn)行較順利。詳細(xì)發(fā)生化學(xué)反映重要如下：在堿性條件下反映是生成以羥甲基脲反映，在特殊條件下，甲醛過(guò)量時(shí)，也可生成三羥基脲和四羥基脲。在酸性條件下反映是先羥甲基和氨基，后羥甲基和羥甲基之間縮合反映。這種縮合反映使分子增長(zhǎng)，生成具有羥甲基低聚物，將這種低聚物作為膠粘劑使用。并且膠粘劑固化是在酸性條件下進(jìn)行，樹(shù)脂進(jìn)一步縮合形成立體構(gòu)造巨大分子。在反映初期，甲醛過(guò)量有助于生成二羥甲基脲，對(duì)增長(zhǎng)樹(shù)脂膠聯(lián)度有較大作用。但甲醛過(guò)量太多時(shí)，游離甲醛含量偏高，又易形成穩(wěn)定性較差醚鍵，醚鍵在熱壓時(shí)放出次甲基轉(zhuǎn)化成甲醛；并且醚鍵越多，樹(shù)脂親水性就越大，致使耐水性變差。因此甲醛與尿素摩爾比選取很重要，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)盡量減少加入甲醛物質(zhì)量比，但對(duì)某局部過(guò)程卻采用加大甲醛與尿素比例，使之局部過(guò)程形成盡量多二羥甲脲。當(dāng)前采用辦法有三步、四步加入法，其中以三步法為多。普通環(huán)節(jié)如下：第一批尿素加入U(xiǎn)/F>2，保證二羥基脲生成；第二批尿素加入后U/F=1.8-1.9，使加入甲醛盡量反映充分，減少游離甲醛含量；第三批尿素加入，使產(chǎn)品游離甲醛進(jìn)一步減少。通過(guò)上述辦法使產(chǎn)品中游離甲醛含量低于1%。同步應(yīng)控制適當(dāng)介質(zhì)LB值、反映溫度和反映時(shí)間以使反映達(dá)到最佳效果。（2）加入復(fù)合改性劑普通UF樹(shù)脂F(xiàn)/U物質(zhì)量比減少時(shí)，會(huì)同步帶來(lái)如下某些問(wèn)題：樹(shù)脂膠粘性能下降、樹(shù)脂儲(chǔ)存期縮短、樹(shù)脂水溶性減少、樹(shù)脂初粘性下降等。為理解決這些問(wèn)題，在樹(shù)脂合成時(shí)要添加各種改性劑。據(jù)報(bào)道，復(fù)合改性劑有PQ復(fù)合添加劑、聚乙烯醇（PVC）和木質(zhì)素磺酸鹽類等。改性劑加入后與在縮聚階段產(chǎn)生羥甲基碳正離子進(jìn)行縮醛化反映，其作用是控制樹(shù)脂膠聯(lián)度，不斷與反映過(guò)程中游離出甲醛進(jìn)行反映。（3）對(duì)體系微觀過(guò)程和體系動(dòng)力學(xué)研究應(yīng)用脲醛樹(shù)脂膠體理論，從重要影響因素入手，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，研制低游離甲醛含量脲醛樹(shù)脂。實(shí)踐證明，為改進(jìn)樹(shù)脂微觀構(gòu)造，恰當(dāng)減少縮聚階段PH值，有助于加快縮聚反映速度和減少反映體系羥甲基相對(duì)含量，從而減少了在微觀構(gòu)造上形成二甲基醚或醚構(gòu)造幾率。國(guó)內(nèi)也有對(duì)反映釜內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)研究報(bào)道。攪拌過(guò)程是一產(chǎn)生流體復(fù)雜動(dòng)力學(xué)過(guò)程，其中很也許存在著非線性渾濁現(xiàn)象。攪拌核心作用是盡量使反映釜內(nèi)流體流動(dòng)處在完全混合狀態(tài)，這樣充分?jǐn)嚢杈湍軠p少反映器內(nèi)溫度和濃度梯度，這與膠合成縮聚過(guò)程條件相匹配，因此充分?jǐn)嚢枋潜匾?。制膠過(guò)程涉及到復(fù)雜工藝和設(shè)備優(yōu)化問(wèn)題，如在工業(yè)生產(chǎn)中，往往應(yīng)用了很成功小試成果，但總達(dá)不到小試效果，這在很大限度上是由于工業(yè)設(shè)備放大過(guò)程中，只注意了機(jī)理過(guò)程相似性，而沒(méi)有充分考慮達(dá)到相似機(jī)理所應(yīng)具備條件和環(huán)境應(yīng)當(dāng)相似或相似。人們又往往忽視掉最重要一條：動(dòng)力學(xué)特性相似性，即設(shè)備放大先后，其動(dòng)力學(xué)特性應(yīng)盡量保持不變。當(dāng)前，在這方面工作正在進(jìn)行著。3.3三聚氰胺改性脲醛(MUF)樹(shù)脂合成在反映釜中加入第一批甲醛,將pH值調(diào)至7.2～7.8,加入第一批尿素,升溫至90℃3.4合成過(guò)程中原料對(duì)反映成果影響3.4.1甲醛與尿素摩爾比影響：由于F/U是對(duì)MUF樹(shù)脂性能影響最大因素,因而一方面比較了三聚氰胺用量為3%時(shí)(以尿素總量計(jì))不同摩爾比對(duì)MUF樹(shù)脂最后性能影響,實(shí)驗(yàn)成果見(jiàn)3-1表3-1甲醛與尿素摩爾比對(duì)MUF樹(shù)脂性能影可以看出,總體上隨著最后摩爾比r5減少,游離甲醛、甲醛釋放量、膠合強(qiáng)度都在減少。當(dāng)摩爾比降至一定限度后,脲醛樹(shù)脂中就存在了相稱數(shù)量游離尿素,可以吸取樹(shù)脂中游離甲醛(樹(shù)脂熱固化釋放出甲醛以及樹(shù)脂固化后水解時(shí)放出甲醛),從而達(dá)到低甲醛釋放目。但這些尿素同樣會(huì)與活潑羥甲基脲反映,減少了脲醛樹(shù)脂交聯(lián)限度,也就削弱了板材膠合強(qiáng)度,因而摩爾比不適當(dāng)過(guò)低。若將第二批尿素在反映末期一次性加入,在弱堿性條件下,尿素與未反映甲醛發(fā)生加成反映,生成羥甲基脲,樹(shù)脂游離甲醛量減少了,而羥甲基脲在受熱及水解時(shí)會(huì)放出甲醛,這可以解釋樹(shù)脂1相對(duì)較低游離甲醛和高甲醛釋放量。將樹(shù)脂2與3對(duì)比可知,在酸性階段投放尿素量相似狀況下,較早投放尿素樹(shù)脂縮合限度較深,亞甲基橋鍵含量相對(duì)較多,羥甲基和亞甲基醚鍵含量相對(duì)較少,也就具備較低甲醛釋放量。詳細(xì)反映見(jiàn)圖3-1。圖3-1羥甲基脲縮合反映此外,從樹(shù)脂4與6、5與7對(duì)比中可看出,酸性階段摩爾比超過(guò)某一特定值后,甲醛釋放量會(huì)急劇上升,甚至超過(guò)最后摩爾比影響。但酸性階段摩爾比也不可降得過(guò)低,否則會(huì)導(dǎo)致縮合反映速度加快而不易控制[6]。綜合考慮以上各方面因素,采用圖3-2工藝可實(shí)現(xiàn)制備E1級(jí)脲醛樹(shù)脂目圖3-2制備E1級(jí)脲醛樹(shù)脂時(shí)溫度、pH值和摩爾比隨時(shí)間變化—△—溫度temp；—○—pH值pHvalue；—□—F/U3.4.2三聚氰胺用量影響三聚氰胺用量對(duì)樹(shù)脂性能影響很大。表3-2中列出了采用相似工藝時(shí),三聚氰胺不同用量與改性脲醛樹(shù)脂性能之間關(guān)系。表3-2中樹(shù)脂都是采用相似摩爾比和弱堿—弱酸—弱堿制膠工藝,但隨著三聚氰胺用量增長(zhǎng),甲醛釋放量不斷減少,膠合強(qiáng)度則先增長(zhǎng)后下降。這是由于三聚氰胺與甲醛加成反映可以形成一系列從二羥甲基三聚氰胺到六羥甲基三聚氰胺混合物,不同羥甲基三聚氰胺之間互相發(fā)生縮合反映,生成亞甲基橋鍵和亞甲基醚鍵,并保存了一某些尚未反映羥甲基基團(tuán),詳細(xì)過(guò)程可見(jiàn)圖3-3。而正是相稱數(shù)量亞甲基醚鍵存在才使得MUF樹(shù)脂在熱固化時(shí)很少放出甲醛,而脲醛樹(shù)脂在同樣條件下卻會(huì)產(chǎn)生大量甲醛氣體。隨著三聚氰胺用量增長(zhǎng),三聚氰胺與甲醛縮合產(chǎn)物中亞甲基醚鍵含量也在增長(zhǎng),減少了樹(shù)脂在熱固化及水解時(shí)放出甲醛量。同步由于引入了多官能度三聚氰胺分子,提高了樹(shù)脂交聯(lián)限度,也就加強(qiáng)了板材膠合性能。另一方面,隨著三聚氰胺羥甲基化進(jìn)行,其N原子親核性不斷增強(qiáng),反映活性也不斷加強(qiáng),而尿素狀況則恰恰相反,這就使得三聚氰胺加入減少了樹(shù)脂固化速度,導(dǎo)致在同樣熱壓條件下由于固化不完全而使板材膠合強(qiáng)度不斷下降。因而,三聚氰胺用量也不可過(guò)高。表3-2中后4份樹(shù)脂甲醛釋放量都達(dá)到了E1級(jí)規(guī)定,但樹(shù)脂10與11膠合強(qiáng)度卻低于Ⅱ類板原則規(guī)定0.7MPa。表3-2三聚氰胺用量對(duì)樹(shù)脂性能影響圖3-3三聚氰胺與甲醛羥甲基化反映及其產(chǎn)物縮合反映3.5不同工藝條件下改性脲醛樹(shù)脂合成成果表3-3不同工藝參數(shù)條件下改性脲醛樹(shù)脂合成及其性能指標(biāo)測(cè)定成果。表3-4不同反映條件對(duì)改性脲醛氨基樹(shù)脂影響3.5.1加成反映階段各工藝參數(shù)變化對(duì)改性脲醛樹(shù)脂影響（1）pH改性脲醛樹(shù)脂影響脲醛樹(shù)脂形成機(jī)理表白,加成產(chǎn)物除受尿素與甲醛摩爾比影響外,還受反映介質(zhì)pH影響.反映介質(zhì)pH為7.5以上時(shí),很少發(fā)生縮聚反映,但加成反映在此附近開(kāi)始,且反映速度隨pH升高而加快,當(dāng)pH達(dá)到11～13時(shí),一羥甲脲與二羥甲脲形成極慢,這樣就會(huì)導(dǎo)致羥甲基化不完全,游離甲醛含量升高,樹(shù)脂其她性能下降。因而加成反映階段pH選取8.0,9.0和10.0,其她工藝條件不變,其實(shí)驗(yàn)成果見(jiàn)表3-4。由表3-4可知,pH變化對(duì)改性脲醛樹(shù)脂黏度變化影響不大;固化時(shí)間隨pH減少而減少,并且當(dāng)pH從10降到9時(shí),固化時(shí)間變化較大。游離甲醛含量隨pH減少而升高,羥甲基含量、儲(chǔ)存期隨pH減少而升高。膠合強(qiáng)度及甲醛釋放量隨pH減少而減少,預(yù)壓性能隨pH減少而越來(lái)越好。因而加成反映階段減少pH有助于提高改性脲醛樹(shù)脂各項(xiàng)性能（2）反映溫度改性脲醛樹(shù)脂影響在其她工藝條件相似時(shí),加成反映溫度較高有助于羥甲基化完全反映。由表3-4可知,反映溫度在80℃（3）反映時(shí)間改性脲醛樹(shù)脂影響在其她工藝條件不變時(shí),反映時(shí)間對(duì)改性脲醛樹(shù)脂各項(xiàng)性能影響不具備明顯規(guī)律性(表3-4)。相比較而言,適中反映時(shí)間對(duì)改性脲醛樹(shù)脂合成有利。3.5.2縮聚反映階段各工藝參數(shù)變化對(duì)改性脲醛樹(shù)脂影響（1）pH改性脲醛樹(shù)脂影響縮聚反映階段pH控制被以為是脲醛樹(shù)脂合成核心因素。在酸性條件下,一羥甲脲和二羥甲脲與尿素及甲醛進(jìn)行縮聚反映,重要生成亞甲基鍵和少量醚鍵連接低分子化合物,在pH較低狀況下,縮聚反映速度快,易生成不含羥甲基聚次甲基脲不溶性沉淀,樹(shù)脂水溶性減少,游離甲醛含量增長(zhǎng),合用期縮短,縮聚反映不易控制。這些不利因素在改性脲醛樹(shù)脂合成中同樣存在。由表3-4可知,pH對(duì)固化時(shí)間、游離甲醛含量和羥甲基含量影響無(wú)明顯規(guī)律性。這也許是pH相對(duì)較高導(dǎo)致(普通脲醛樹(shù)脂縮聚反映pH在4.5左右)。而粘度在pH為5.2時(shí)有較大增長(zhǎng)。pH對(duì)儲(chǔ)存期影響相稱明顯,pH較高有助于儲(chǔ)存期延長(zhǎng);膠合強(qiáng)度隨pH減少而增大;預(yù)壓性能在縮聚反映整個(gè)pH范疇內(nèi)均較抱負(fù)。pH對(duì)甲醛釋放量影響相稱明顯,隨著pH減少甲醛釋放量明顯下降。12號(hào)實(shí)驗(yàn)成果可以解釋為:較低pH增長(zhǎng)了反映速度及激烈限度,在縮聚過(guò)程中小分子生成較多,這是導(dǎo)致黏度、游離甲醛含量和羥甲基含量上升因素;以NH4Cl為固化劑時(shí)膠液體系中需具有一定量游離甲醛才干使膠液固化,而12號(hào)實(shí)驗(yàn)成果中游離甲醛含量相對(duì)較高,從而導(dǎo)致膠合強(qiáng)度上升,甲醛釋放量下降。（2）反映溫度改性脲醛樹(shù)脂影響較高或較低反映溫度,對(duì)黏度影響都較大(表3-4);改性脲醛樹(shù)脂固化時(shí)間隨縮聚溫度減少而縮短;改性脲醛樹(shù)脂游離甲醛隨反映溫度減少有減少趨勢(shì);改性脲醛樹(shù)脂羥甲基含量隨反映溫度減少而增長(zhǎng);高溫或低溫反映不利于儲(chǔ)存期延長(zhǎng)和膠合強(qiáng)度提高;反映溫度越低則膠合板預(yù)壓性能越差;此外,高溫反映有助于減少甲醛釋放量。（3）初摩爾比改性脲醛樹(shù)脂影響初摩爾比為2.7～1.9時(shí),黏度隨初摩爾比減少而增大,固化時(shí)間隨初摩爾比減少而縮短,游離甲醛含量在高初摩爾比時(shí)較低,羥甲基含量隨初摩爾比減少而減少;儲(chǔ)存期受初摩爾比影響極為明顯,初摩爾比越高則儲(chǔ)存期越長(zhǎng);膠合強(qiáng)度在初摩爾比為2.3時(shí)最佳,預(yù)壓性能與初摩爾比關(guān)系不能擬定。甲醛釋放量有隨初摩爾比減少而升高趨勢(shì)。初摩爾比為115時(shí),對(duì)粘度影響最大,羥甲基含量、膠合強(qiáng)度也明顯增大,甲醛釋放量已經(jīng)超過(guò)E1級(jí)水平.3.6改性脲醛樹(shù)脂合成工藝路線脲醛樹(shù)脂合成采用弱堿——弱酸——弱堿工藝。重要反映：(1)加成反映(羥甲基化)：甲醛與尿素一方面生成一羥甲基脲和二羥甲基脲。(2)縮聚反映由于縮聚反映是逐漸形成,在脫水過(guò)程中，相鄰羥甲基脲分子之間通過(guò)亞甲基鍵或二亞甲基醚鍵相連形成聚合物，因此工業(yè)生產(chǎn)脲醛樹(shù)脂時(shí)，可以依照縮聚反映進(jìn)一步限度來(lái)控制產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量。其水溶液隨相對(duì)分子質(zhì)量高低體現(xiàn)為低黏度、高黏度、透明和渾濁漿液。工業(yè)生產(chǎn)脲醛樹(shù)脂相對(duì)分子質(zhì)量為數(shù)百至數(shù)千。（3）三聚氰胺羥甲基化反映（4）三聚氰胺縮聚反映3.7合成脲醛樹(shù)脂樹(shù)脂工藝脲醛樹(shù)脂生產(chǎn)分三個(gè)階段，每個(gè)階段詳細(xì)工藝如下：合成工藝反映階段脫水階段后解決階段原料分批加入加成反映縮聚反映蒸發(fā)過(guò)濾3.7.1反映階段（1）加成反映階段加成反映階段,pH減少對(duì)改性脲醛樹(shù)脂各項(xiàng)性能提高是有利;升高加成反映溫度對(duì)改性脲醛樹(shù)脂綜合性能提高有較好影響;選取適中加成反映時(shí)間有助于提高改性脲醛樹(shù)脂綜合性能;（2）縮聚反映階段縮聚反映階段,pH減少除不利于儲(chǔ)存期延長(zhǎng)外,對(duì)改性脲醛樹(shù)脂其她性能提高均有較好影響;縮聚溫度不適當(dāng)過(guò)高或過(guò)低,否則不利于改性脲醛樹(shù)脂綜合性能提高;此外，初摩爾比變化能明顯地影響儲(chǔ)存期,初摩爾比越高儲(chǔ)存期越長(zhǎng);甲醛釋放量有隨初摩爾比減少而呈升高趨勢(shì)。3.7.2脫水階段將反映釜中溶液送到蒸發(fā)器中脫水，使產(chǎn)品固含量達(dá)到質(zhì)量原則。3.7.3后解決階段成品必要過(guò)濾除去樹(shù)脂中雜質(zhì)，如未反映三聚氰胺，未醚化羥基三聚氰胺低聚物，殘存催化劑等。助濾劑可采用硅藻土、碳酸鎂等物質(zhì)，過(guò)濾溫度以60～70℃為宜。3.7.4生產(chǎn)工藝流程論述在反映釜中加入第一批甲醛,將pH值調(diào)至7.2～7.8共30min加入第一批尿素,升溫至90℃5.4～5.6,反映至所需粘度-共1h加入第二批甲醛和三聚氰胺，調(diào)pH值至8.0～8.5,反映20min。共1h調(diào)pH值至6.5～6.9,加入第二批尿素,反映至所需粘度。共1h再將pH值調(diào)至7.5～8.0,加入第三批尿素，反映0.5h。共1.5h將溶液送到蒸發(fā)器中蒸發(fā)某些水分共1h冷卻送到產(chǎn)品儲(chǔ)罐共1h第四章工藝計(jì)算4.1原始數(shù)據(jù)及所需技術(shù)資料生產(chǎn)規(guī)模300t/a生產(chǎn)時(shí)間年工作日300天生產(chǎn)方式間歇式生產(chǎn)生產(chǎn)量每天三批三班倒本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)900噸氨基樹(shù)脂工廠其產(chǎn)品是80%氨基樹(shù)脂水溶液，純氨基樹(shù)脂溶質(zhì)為900噸損失率3%計(jì)算順序由于產(chǎn)物與原料間計(jì)量關(guān)系比較簡(jiǎn)樸，且整個(gè)工藝過(guò)程也較簡(jiǎn)樸，容易得到原料間比例關(guān)系，因此采用順流程計(jì)算順序?；瘜W(xué)變化參數(shù)尿素甲醛三聚氰胺聚合物構(gòu)造單元分子量6030126102.52在計(jì)算聚合物構(gòu)造元分子量時(shí)，三聚氰胺占尿素3%則其占原料比例為60×0.03/60+30×1.1+126=0.8%其中1.1為甲醛與尿素最后摩爾比。單體—（CH2-NH-C=O-NHCH2O）-n分子量為102三聚氰胺聚合物分子量為168因此聚合物構(gòu)造單元分子量為102×99.2%+168×0.8%=102.524.2．物料衡算衡算公式：進(jìn)料量=出料量+損失量由于產(chǎn)量較小，計(jì)算基準(zhǔn)定為公斤/天（Kg/d）日產(chǎn)量Wd=900×1000/（300×0.97）=3092.784重要原料投料量尿素構(gòu)造在聚合物構(gòu)造單元中占58/102.52=57%因此，尿素投料量=3092.784×57%=1762.887Kg三聚氰胺投料量=1762.887×3%=52.887Kg/d甲醛投料量=1762.887/60×1.1×30=969.588Kg工業(yè)甲醛為37%甲醛溶液，因此甲醛溶液投料量=969.588/37%=2620.508Kg4.2.1對(duì)反映釜進(jìn)行物料衡算：在反映過(guò)程中，甲酸和NaOH只是調(diào)節(jié)反映體系pH值，其自身并不參加反映，因此進(jìn)料和出料平衡，在衡算過(guò)程中可以省去。則此時(shí)進(jìn)料就為工業(yè)甲醛，三聚氰胺和尿素。進(jìn)料量=工業(yè)甲醛+三聚氰胺+尿素=2620.508+52.887+1762.887=4436.282Kg/d依照化學(xué)計(jì)量式有三聚氰胺反映完全所消耗甲醛量=52.887×60/126=25.184Kg和尿素反映甲醛量=969.588—25.184=944.404Kg三聚氰胺反映后生成聚合物量=52.887×168/126=70.516Kg三聚氰胺反映生成水=52.887×18/126=7.555Kg/d反映尿素量=944.404×60/60=944.404Kg甲醛，尿素反映生成聚合物量=944.404×102/60=1605.487Kg甲醛，尿素反映生成水量=944.404×18/60=283.321Kg未反映尿素=1762.887—944.404=818.483Kg系統(tǒng)中水=7.555+283.321+2620.508×63%=1941.796出料量=聚合混合物+水+未反映物料量=70.516+1605.487+1941.796+818.483=4436.282Kg進(jìn)料量=4436.282Kg/d=出料量因此反映釜物料平衡4.2.2對(duì)蒸發(fā)器做物料衡算：進(jìn)料量=4436.282蒸發(fā)出水=4436.282—3092.784/0.8=570.302產(chǎn)品=4436.282-570.302=3865.98出料量=產(chǎn)品+蒸發(fā)出水=3865.98+570.302=4436進(jìn)料量=出料量因此蒸發(fā)器物料平衡4.2.3對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做物料平衡計(jì)算進(jìn)料量=2620.508+52.887+1762.887=4436.282出料量=3865.98+570.302=4436.282總物料平衡，因此整個(gè)系統(tǒng)物料平衡。物料平衡表物料名稱數(shù)據(jù)（Kg/d）純凈甲醛969.588工業(yè)甲醛2620.508純?nèi)矍璋?2.887尿素1762.877系統(tǒng)中水1941.796產(chǎn)品3865.98第五章設(shè)備工藝計(jì)算及其選型5.1攪拌反映釜設(shè)計(jì)一天三釜，先對(duì)反映釜做物料和熱量衡算5.1.1物料衡算：衡算公式：進(jìn)料量=出料量+損失量日產(chǎn)量Wd=900×1000/（300×0.97）=3092.784Kg/d一天三釜因此一釜物料為=3092.784/3=1030.928Kg重要原料投料量尿素構(gòu)造在聚合物構(gòu)造單元中占58/102.52=57%因此，尿素投料量=1030.928×57%=587.629三聚氰胺投料量=587.629×3%=17.629甲醛投料量=587.629/60×1.1×30=323.196工業(yè)甲醛為37%甲醛溶液，因此甲醛溶液投料量=323.196/37%=873.503對(duì)反映釜進(jìn)行物料衡算：在反映過(guò)程中，甲酸和NaOH只是調(diào)節(jié)反映體系pH值，其自身并不參加反映，因此進(jìn)料和出料平衡，在衡算過(guò)程中可以省去。則此時(shí)進(jìn)料就為工業(yè)甲醛，三聚氰胺和尿素。進(jìn)料量=工業(yè)甲醛+三聚氰胺+尿素=873.503+17.629+587.629=147依照化學(xué)計(jì)量式有三聚氰胺反映完全所消耗甲醛量=17.629×60/126=8.395和尿素反映甲醛量=323.196—8.395=314.801三聚氰胺反映后生成聚合物量=17.629×168/126=23.505三聚氰胺反映生成水=17.629×18/126=2.518反映尿素量=314.801×60/60=314.801甲醛，尿素反映生成聚合物量=314.801×102/60=535.162甲醛，尿素反映生成水量=314.801×18/60=94.44未反映尿素=587.629-314.801=272.828系統(tǒng)中水=2.518+94.441+873.503×63%=647.266Kg出料量=聚合混合物+水+未反映物料量=23.505+535.162+647.266+272.828=1478.761進(jìn)料量=1478.761Kg=出料量=因此反映釜物料平衡5.1.2熱量衡算：(1)計(jì)算根據(jù)及基準(zhǔn)間歇式生產(chǎn)熱量衡算基本方程式Q物料帶入+Q熱負(fù)荷=Q物料帶出+Q熱損失化學(xué)熱量衡算普通方程式Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6其中：Q1所解決物料帶入設(shè)備熱量；Q2換熱劑與設(shè)備和物料傳遞熱量（符號(hào)規(guī)定加熱劑加入熱量為“+”，冷卻劑吸取熱量為“－”）；Q3化學(xué)反映熱（符號(hào)規(guī)定過(guò)程放熱為“+”，過(guò)程吸熱為“－”）；Q4離開(kāi)設(shè)備物料帶走熱量；Q5設(shè)備消耗熱量；Q6設(shè)備向周邊散失熱量，又稱熱損失。(2)熱量衡算由于各股物料都是在常溫下加入，因此Q1=0反映熱計(jì)算：Q3其中用到化學(xué)鍵鍵能：N-H：389KJ/molC=O：728KJ/molC-O：326KJ/molC-N：305KJ/molO-H：464KJ/molⅠ此反映斷裂：N-HC=O中C-O合成C-NO-H斷鍵需要能量1mol×389KJ/mol×2+2mol×(728-326)=1582KJ合成鍵釋放能量1mol×2×305+1mol×2×464=1538KJ△H=1538-1582=-44KJ/molQⅠ=314.801/60×(-44)=-200.854KJⅡ此反映斷裂：N-HC-O合成C-N斷鍵需要能量1mol×389KJ/mol+1mol×326KJ/mol=715KJ合成鍵釋放能量1mol×305×KJ/mol×2=610KJ合成聚合單體：△H=610-715=-105KJ/molQⅡ=314.801/60×(-105)=-550.902KJⅢ此反映斷裂：N-HC=O中C-O合成C-NO-H斷鍵需要能量1mol×389KJ/mol+2mol×402KJ/mol=1582KJ合成鍵釋放能量1mol×2×305+1mol×2×464=1538KJ△H=1538-1582=-44KJ/molQⅢ=17.629/126×(-44)=-18.468KJ/molⅣ此反映斷裂：N-HC-O合成C-N斷鍵需要能量1mol×389KJ/mol+1mol×326KJ/mol=715KJ合成鍵釋放能量1mol×305KJ/mol=305KJ合成聚合單體：△H=610-715=-105KJ/molQⅣ=17.629/126×(-105)=-14.691KJ/mol因此Q3=QⅠ+QⅡ+QⅢ+QⅣ=-200.854+（-550.902）+（-18.468）+（-14.691）=-784.915KJ依照化學(xué)反映式求得化學(xué)反映熱較小，在衡算過(guò)程中可以忽視即Q3=0求Q4可按公式Q4= 先求平均=323.196/1478.761×1.18+587.629/1478.761×1.55+17.629/1478.761×1.47+550.307/1478.761×4.2=0.258+0.616+0.018+1.563=2.455KJ/Kg℃Q4= =2.455×1478.761×(90—25)=2.36×105KJ由背面設(shè)備計(jì)算知設(shè)備質(zhì)量是446.508Q5=CM△t=0.5×446.508×（90—25）=1.45×104KJ熱損失取總熱量3%因此Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6Q1=0Q3=0Q4=2.36×105KJQ5=1.45×104KJQ6=3%（Q1+Q2+Q3）Q2=Q4+Q5+3%（Q1+Q2+Q3）Q2=Q4+Q5+0.03Q21.03Q2=2.36×105+1.45×104=2.505×105+785.885Q2=2.58×105KJQ=Q1+Q2+Q3=0+2.58×105+0=2.58×105因此，總熱量Q總=Q2=2.58×105KJ5.1.3材料選取由于在反映過(guò)程中有腐蝕性物質(zhì)加入，因此材料應(yīng)選用耐腐蝕材料。對(duì)該反映器選用鎳鉻不銹鋼，0Cr18Ni9.鋼板原則為GB4237。在100℃下許用應(yīng)力為114Mpa。5.1.4釜體設(shè)計(jì)計(jì)算反映釜體積V==323.196/1478.761×815+587.629/1478.761×1335+17.629/1478.761×1598+550.307/1478.761×1000=178.125+530.501+19.060+372.141=1099.827Kg/m3V===1.345m3裝料系數(shù)Φ=0.7反映釜體積Vt=V/Φ=1.345/0.7=1.921依照GB9845—1988〈鋼制機(jī)械攪拌容器〉圓整取Vt=2反映釜高H=1500mm該反映設(shè)計(jì)壓力為1.01×105Pa設(shè)計(jì)溫度為90℃。因此容器壁厚δd=PDi/(2[σ]tΦ-P)+C=1.01×1200/2×114×1-1.01+0.8=6.14mm公式中[σ]t=114MpaΦ=1C=0.8對(duì)壁厚圓整取δd=10mm反映釜質(zhì)量W=∏DHδdρ=3.14×1.2×1.5×0.01×7900=446.508Kg5.1.5封頭設(shè)計(jì)選型上封頭選取上封頭選用原則橢圓形封頭。詳細(xì)參數(shù)如下：封頭內(nèi)徑DN=12封頭高度h=0.25D=0.25×1200=30封頭側(cè)面積=1.083D2=1.083×1.22=1.56封頭體積=0.131D3=0.131×1.23=0.封頭直邊高度h2=40mm曲面高度h1=350mm封頭厚度δ=15mm下封頭選取由于反映體系屬于高黏度流體，為使流體能順利迅速流出反映釜，所如下封頭選用90度錐形封頭。詳細(xì)參數(shù)如下：封頭內(nèi)徑DN=12封頭高度h=0.5D=0.5×1200=600mm封頭側(cè)面積=1.11D2=1.11×1.22=2.18m封頭體積=0.1309D3=0.1309×1.23=0.235.1.6封頭與釜體連接形式封頭與釜體連接形式選用平面法蘭連接。詳細(xì)參數(shù)如下：內(nèi)徑DN=12D=1330mmD2=1290mmD3=1螺柱M20數(shù)量取40個(gè)。非金屬軟墊片D5=1240mmd55.1.7支座形式支座選用耳式B型帶墊板支座。選用原則為JB/T472—92。詳細(xì)參數(shù)如下：材料為Q235—A?F，墊板材料為0Cr18Ni9。耳座用4個(gè)，厚度δ=12mm5.1.8反映釜液位最高液位反映液體積VR=1.345m3下封頭體積V頭=0.23m在釜體中實(shí)際反映液體積V1=1.345—0.23=1.H1=V1×4/∏D2因此H1=1.115×4/∏D2=1.115×4/（3.14×1.22）=986因此，最高液位H=H1+h=986+600=1586(2)最低液位最低液位H=1/3D=1/3×1200=45.1.9攪拌裝置設(shè)計(jì)5.1.由于被攪拌流體黏度很高，且攪拌作用是要將物料充分混合，因此攪拌漿葉形式選為螺帶式攪拌漿。其詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：Z=1攪拌漿直徑d=0.95D=0.95×1200=114螺距S=db/d=1/10攪拌漿高度Hm=d+h=1140+600=1740攪拌轉(zhuǎn)速n=10r/min攪拌器底部與反映釜底部距離C=0.01d=15.1.(1)攪拌軸材料選為1Cr18Ni9Ti,其[Τ]=15—25MPa取20MPa許用應(yīng)力變化系數(shù)A=13.4—11.3，取A=12攪拌軸直徑圓整去d=65mm(2)攪拌功率計(jì)算攪拌軸功率依照諾謨圖進(jìn)行簡(jiǎn)捷計(jì)算：攪拌反映器容積V=2+0.23+0.23=2.46反映液黏度定為0.26pa.s，密度ρ=1290Kg/m3，攪拌形式為螺旋式緩和攪拌依照諾謨圖可知軸功率Pa=1.5hp=1.5×735.499W=1.1KW攪拌軸密封選用機(jī)械密封因此軸密封消耗功率為Pm=12%Pa=1.1×0.12=1.32W因此，攪拌器電機(jī)消耗功率為P=Pa+Pm/0.9=1.1+0.132/0.8=1.36KW式中傳動(dòng)效率內(nèi)為0.95.1.10傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)（1）減速機(jī)選用擺線針齒行星減速機(jī)型號(hào)為X31（2）電動(dòng)機(jī)選用V1型—立式機(jī)座，不帶底腳，端蓋上有凸緣。電動(dòng)機(jī)功率Na=1.36KW(依照諾謨圖求得)因此電動(dòng)機(jī)型號(hào)選Y90L—2型（3）連軸器選用凸緣連軸器（4）機(jī)座選用J—A型機(jī)座。重要參數(shù)如下：D1=400mmD2=360mmD3=320mmD4=435mmD5=400mmD6=325mmH=540mmH1=260mmb1=22mmb2=22mmf1=5mmf2=6mmn1=8d2=18S=12（5）動(dòng)軸選用ASC型，重要參數(shù)如下：d=65mmd1=45mmd2=55mmL=5.1.11傳熱裝置設(shè)計(jì)5.1.1傳熱裝置選用夾套傳熱，詳細(xì)參數(shù)如下：夾套內(nèi)徑D0=D+100=1200+100=135.1.11夾套中選用95℃夾套內(nèi)空間V=（1.1×∏×1.45+2.18）×0.1=0.718m5.1.12反映器上接管及尺寸5.1.1液體進(jìn)料進(jìn)料時(shí)間定為10min。流體流速為2m/s，流體為40%甲醛。進(jìn)料體積V=m甲/ρ甲=873.503/815=1.體積流量VS=V/t=1.072/600=0.00179m進(jìn)料管內(nèi)徑圓整取d=Φ45×2.55.1.反映產(chǎn)物出料時(shí)間定為10min，且物料為高黏度流體，取u=1m/s出料體積V=m/ρ=1478.761/1099.827=1.體積流量VS=V/t=1.345/600=0.00224出料管內(nèi)徑圓整取d=Φ68×3進(jìn)出料管都選用普通無(wú)縫鋼管5.2蒸發(fā)器單效蒸發(fā)器5.2.1對(duì)蒸發(fā)器做物料衡算：進(jìn)料量=1478.761kg/h蒸發(fā)出水=1478.761—1030.928/0.8=190.101Kg/h產(chǎn)品=1478.761-190.101=1288.66出料量=產(chǎn)品+蒸發(fā)出水=1288.66+190.101=1478.761kg/h進(jìn)料量=出料量因此蒸發(fā)器物料平衡5.2.2原料液流量已知：(1)F=1478.761kg/h溫度為90(2)本來(lái)液構(gòu)成0.7完畢液構(gòu)成0.8（3）蒸發(fā)器中溶液沸點(diǎn)102.80C（4）加熱蒸汽絕對(duì)壓強(qiáng)為450kPa,蒸發(fā)室絕對(duì)壓強(qiáng)為20kPa（5）蒸發(fā)器平均中傳熱系數(shù)為1200W/(m2.OC)熱損失可以忽視計(jì)算：（1）蒸發(fā)量(2)加熱蒸汽消耗量DH+Fh0=WH’+（F-W）h1+Dhw有附錄查得壓強(qiáng)為450kPa時(shí)飽和蒸汽參數(shù)為溫度T=147.7OC蒸汽焓H=2747.8kJ/kg液體焓hw=622.42kJ/kg有附錄查得壓強(qiáng)為20kPa時(shí)飽和蒸汽參數(shù)為溫度T=60.1OC蒸汽焓H=2606.4kJ/kg原料液焓h0376kJ/kg完畢液h1686kJ/kg將已知代入焓衡算式：2747.8D+1478.761×376=184×2606.4+(1478.761-184)×686+622.42DD=382kg/hQ=D(H-hw)=382×(2747.8-622.42)=8.12×105(3)蒸發(fā)器傳熱面積△t=147.7-102.8=44.9OC為了安全，取S=1.2×15.07=18.08m2(4)加熱室選用直徑為38mm×3mm長(zhǎng)為3m無(wú)縫管為加熱管管數(shù)：加熱管按正三角形排列，取管中心距為70mm求管束中心線上管數(shù)，即nc===8計(jì)算加熱室內(nèi)徑，即Di=t(nc-1)+2b’b’=1.5do故Di=70(8-1)+2×1.5×38=604取Di=610mm(5)循環(huán)管依照經(jīng)驗(yàn)值，取循環(huán)管截面積為加熱管總截面積80%，故循環(huán)管截面積為選用81mm×9mm無(wú)縫鋼管為循環(huán)管（6）分離室取分離室高度為2.5m20kPa壓強(qiáng)蒸汽密度為0.13068kg/m3,因此二次蒸汽體積流量為卻容許蒸發(fā)體積強(qiáng)度VS’為1.5m3/(m2.s)由于故分離室直徑為5.3泵選取5.3.1輸送甲醛泵基本數(shù)據(jù)：該泵重要輸送甲醛溶液，輸送溫度t=25℃。溶液構(gòu)成37%甲醛，63%水，密度ρ=815Kg/m3,黏度=2.33mpas,無(wú)腐蝕性。正常流量VS=873.503/（815×600）=0.00179m3/s泵工作環(huán)境溫度為25℃，選泵時(shí)流量定為0.1074×1.2=0.13因此依照化工工藝手冊(cè)選泵：屏蔽泵B流量0.1—400m3/h揚(yáng)程10—2405.3.2輸送成品泵反映液黏度定為0.26pa.s，密度ρ=1290Kg/m3體積流量VS=V/t=1.345/600=0.00224m3/s=0.1344m屏蔽泵B流量0.1—400m3/h揚(yáng)程10—240m5.4換熱器選型由工藝可知，本設(shè)計(jì)中用到換熱器地方只有反映釜上回流冷凝器和工藝后期冷凝水冷凝器。這兩處對(duì)冷凝效果均沒(méi)有特殊規(guī)定。反映釜上回流冷凝器重要作用是將釜內(nèi)熱蒸氣冷凝，從而避免釜內(nèi)壓力過(guò)高。蒸發(fā)器后冷凝器也只是將蒸發(fā)掉水分冷凝回收。因而，本工藝中換熱器可選取套管式換熱器，冷凝液走管內(nèi)，氣體走管間。并且由于解決量較小，選用兩程即可。5.5儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)5.5.1儲(chǔ)罐原料儲(chǔ)罐選型參照J(rèn)B1421—74《平底平蓋容器》，投入甲醛體積VN=2620.508/815/0.7=4.6m3圓整取VN=5m3,DN=1800mm投入尿素體積VN=1762.887/1335/0.7=1.89m圓整取VN=2m3,DN=10投入三聚氫胺體積VN=52.887/1598/0.7=0.04m圓整取VN=0.06m3,DN=400mm，H=緩沖槽VT=V/φ=1.345/0.7=1.92m3圓整取VN=2m3，DN=1200成品槽集中3次出一次料，圓整取VN=6m3則DN=mm5.5.2高位計(jì)量槽投入甲醛體積=873.503/815=1.07m高位計(jì)量槽VN=1.07/0.7=1.53lm3,圓整取VN=2m3,DN=1200mm，H=5.6旋風(fēng)分離器選型由于進(jìn)料量小，進(jìn)料時(shí)間會(huì)讓你多，因此直接選最小解決量型號(hào)GLT/A-3.0解決風(fēng)量（m3/h）670-1000第六章工廠布置6.1工廠布置基本任務(wù)工廠布置基本任務(wù)是結(jié)合廠區(qū)各種自然條件和外部條件擬定生產(chǎn)過(guò)程中各種對(duì)象空間位置，以獲得最適當(dāng)物料和人員流動(dòng)路線，創(chuàng)造協(xié)調(diào)而又合理生產(chǎn)和生活環(huán)境，組織全廠構(gòu)成一種能高度發(fā)揮效能生產(chǎn)整體。因而，工廠布置任務(wù)實(shí)質(zhì)是為了謀求物料和人員最佳運(yùn)送方案。對(duì)于工廠布置，按國(guó)內(nèi)習(xí)慣做法，劃分為廠區(qū)布置和廠房（裝置）布置兩某些。前者習(xí)慣稱為總圖布置，后者稱為車間布置.就工作分工而言，這樣劃分可以使總圖專業(yè)和工藝專業(yè)有各自明確工作范疇，但就工作性質(zhì)而言，兩者是不可分整體，由于她們具備相似工作任務(wù)，只是工作范疇大小之分，即廠區(qū)布置是全局，而各個(gè)廠房布置則是局部。6.1.1工廠布置原則從工程角度來(lái)看，化學(xué)工廠總布局應(yīng)當(dāng)注意如下幾種方面：（1）工廠布置應(yīng)當(dāng)滿足生產(chǎn)和運(yùn)送需要(a)廠區(qū)布置應(yīng)符合生產(chǎn)工藝流程合理需要，應(yīng)使工廠各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)具備良好聯(lián)系，保證它們間逕直和短捷生產(chǎn)作業(yè)線，避免生產(chǎn)流程交叉和迂回往復(fù)，使各種物料疏運(yùn)距離最短。(b)供水、供電、供熱、供氣、供冷及其他公共設(shè)施，在注意其對(duì)環(huán)境影響和廠外外管網(wǎng)聯(lián)系狀況下，應(yīng)力求接近負(fù)荷中心，使各種公共系統(tǒng)介質(zhì)運(yùn)送距離為最小。(c)廠區(qū)道路要逕直短捷，不同貨流之間，人流和貨流之間都應(yīng)當(dāng)盡量避免交叉迂回。貨運(yùn)量大，車輛來(lái)回頻繁設(shè)施（倉(cāng)庫(kù)、堆廠、車庫(kù)、運(yùn)送站場(chǎng)等）宜接近廠區(qū)邊沿地段布置。(d)當(dāng)廠區(qū)較平坦方整時(shí)，普通采用舉辦街區(qū)布置方式，以使得布置緊湊，用地節(jié)實(shí)現(xiàn)運(yùn)送及管網(wǎng)短捷，廠區(qū)整潔?？傊?，符合生產(chǎn)和運(yùn)送規(guī)定，實(shí)質(zhì)上規(guī)定總平面布置實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中各種物料和人員輸運(yùn)距離為最小，最后實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)能耗最小。(2)工廠布置應(yīng)滿足安全和衛(wèi)生規(guī)定化工公司生產(chǎn)具備易燃、易爆和有毒、有害等特點(diǎn)，廠區(qū)布置應(yīng)充分考慮安全布局，嚴(yán)格遵守防火，衛(wèi)生等安全規(guī)范、原則和關(guān)于規(guī)定，其重點(diǎn)是防止火災(zāi)爆炸發(fā)生，以保護(hù)國(guó)家財(cái)產(chǎn)，保障工廠職工人身安全和改進(jìn)勞動(dòng)條件，詳細(xì)布置時(shí)應(yīng)考慮如下幾方面：(a)火災(zāi)危險(xiǎn)性較大以及散發(fā)大量煙塵或有害氣體車間，裝置和場(chǎng)合，應(yīng)布置在廠區(qū)邊沿或其她車間，廠所下風(fēng)向。(b)經(jīng)常散發(fā)可燃?xì)怏w場(chǎng)合，如易燃液體罐區(qū)，隔油池，易燃液體裝卸站臺(tái)等，應(yīng)遠(yuǎn)離各類明火源，并應(yīng)布置在火源下風(fēng)側(cè)或平行風(fēng)側(cè)和廠區(qū)邊沿;不散發(fā)可燃?xì)怏w可燃材料庫(kù)或堆放場(chǎng)則應(yīng)位于火源上風(fēng)側(cè)。(c)貯存大量可燃液體或比空氣重可燃?xì)怏w貯罐和使用車間，普通不適當(dāng)布置在人多場(chǎng)合及火源上坡側(cè).對(duì)由于工藝規(guī)定而設(shè)在上坡地段可燃液體罐區(qū)，應(yīng)采用有效安全辦法，如設(shè)防火墻，導(dǎo)流墻或?qū)Я鳒?，以避免流散液體威脅坡下車間。(d)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性大和散發(fā)有毒有害氣體車間，裝置或設(shè)備，應(yīng)盡量露天或半敞開(kāi)布置，以減少其危險(xiǎn)性，毒害性和事故破壞性，但應(yīng)注意生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)露天布置適應(yīng)性。（3）由于工藝流程更新，加工限度深化，產(chǎn)品品種變化和綜合運(yùn)用增長(zhǎng)等因素，化工廠布局應(yīng)有較大彈性，即規(guī)定在工廠發(fā)展變化、廠區(qū)擴(kuò)大后，既有生產(chǎn)、運(yùn)送布局和安全布局方面仍能保持合理布局。詳細(xì)注意下列各點(diǎn)。（a）分期建設(shè)時(shí)，總平面布置應(yīng)使先后各期工程項(xiàng)目盡量分別集中，使前期工程盡量投產(chǎn)，后期有恰當(dāng)合理布局。（b）應(yīng)使后期施工與前期生產(chǎn)之間互相干擾盡量小。后期工程普通不適當(dāng)布置在前期工程地段內(nèi)，其外觀還應(yīng)避免穿過(guò)前期工程危險(xiǎn)區(qū)域或者車間內(nèi)部，以利于安全生產(chǎn)和施工。（c）考慮遠(yuǎn)近期關(guān)系應(yīng)堅(jiān)持“遠(yuǎn)近集合，以近為主，近期集中，遠(yuǎn)期外圍，由近及遠(yuǎn)，自內(nèi)向外”布置原則，以達(dá)到近期緊湊，遠(yuǎn)期合理目。（d）在預(yù)留發(fā)展用地時(shí)，總平面布置至少應(yīng)有一種方向可供發(fā)展也許，并重要將發(fā)展用地留于廠外防止廠內(nèi)大圈空地，多征少用，早征遲用和征而不用錯(cuò)誤做法。（4）工廠布置必要貫徹節(jié)約用地原則節(jié)約用地是國(guó)內(nèi)基本國(guó)策。生產(chǎn)規(guī)定、安全衛(wèi)生規(guī)定和發(fā)展規(guī)定與節(jié)約用地是相輔相成。保證逕直和短捷生產(chǎn)作業(yè)線必然規(guī)定工廠集中和緊湊布置，而集中和緊湊布置不但節(jié)約了能量，也同樣節(jié)約土地。在安全衛(wèi)生規(guī)定方面，如能妥善安排不同對(duì)象不同安全間距規(guī)定，即可保證必要安全距離，又可使土地得到充分運(yùn)用。在對(duì)待發(fā)展規(guī)定方面，堅(jiān)持“近期集中，遠(yuǎn)期外圍，由近及遠(yuǎn)，自內(nèi)向外”布置原則，可以使近期工程因集中布置而節(jié)約近期用地，并為遠(yuǎn)期工程發(fā)展創(chuàng)造最大靈活性。（5）工廠布置應(yīng)考率各種自然條件和周邊環(huán)境影響（a）注重風(fēng)向和風(fēng)向頻率對(duì)總平面布置影響，布置建筑物位置時(shí)要注意它們與主導(dǎo)風(fēng)向關(guān)系。（b）應(yīng)注意工程地質(zhì)條件影響，廠房應(yīng)布置在土層均勻，地耐力強(qiáng)地段。普通挖方地段宜布置廠房，填方地段宜布置道路、地坑、地下構(gòu)。（c）工廠總平面布置應(yīng)滿足都市規(guī)劃，工業(yè)區(qū)域規(guī)劃關(guān)于規(guī)定，做到局部服從全體，注意與都市規(guī)劃協(xié)調(diào)。6.1.2廠區(qū)布置總圖闡明本工業(yè)區(qū)主導(dǎo)風(fēng)是西北風(fēng)，依照這個(gè)氣象因素將生活區(qū)布置在灘地東面，生活區(qū)布置在西面呈平行風(fēng)側(cè)布置。然后按各分廠不同地污染危害限度由東向西依次布置，使化工廠地生產(chǎn)裝置遠(yuǎn)離生活區(qū)，既滿足了衛(wèi)生規(guī)定，又使土地獲得充分運(yùn)用。關(guān)于工廠地發(fā)展規(guī)定涉及兩方面含義，一方面在設(shè)計(jì)任務(wù)中明確規(guī)定遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)模；另一方面是工廠投產(chǎn)后，隨著工藝流程變化，產(chǎn)品產(chǎn)量增長(zhǎng)，綜合運(yùn)用提高等所引起發(fā)展變化，本布置圖已對(duì)這種發(fā)展規(guī)定予以充分預(yù)計(jì)。

布置原則是“近期集中，遠(yuǎn)期外圍，由近及遠(yuǎn)，自內(nèi)向外，由近而遠(yuǎn)”。有近期工程集中布置為遠(yuǎn)期工程發(fā)展創(chuàng)造靈活條件。同步在近期集中原則下，按不同車間規(guī)定各自預(yù)留恰當(dāng)余地，使之在可以預(yù)見(jiàn)將來(lái)不致打亂整個(gè)生產(chǎn)和安全布局。6.2車間布置6.2.1車間布置基本原則和