Đồ Án Thiết kế phân xưởng sản xuất phenol-formaldehyde tan trong cồn

LỜI GIỚI THIỆU

Từ xa xưa, con người đã biết dùng các loại vật liệu từ thiên nhiên để phục vụ cho những nhu cầu rất đa dạng của mình như nhu cầu về nhà ở, may mặc, sinh hoạt và đi lại Xã hội ngày càng tiến bộ thì con người ta càng tìm ra được các loại vật liệu thay thế một cách hữu hiệu hơn như tìm ra các loại tài nguyên khoáng sản, kim loại. Với sự phát triển chóng mặt của xã hội, các nguồn tài nguyên này cũng dần cạn kiệt, yêu cầu đặt ra là phải tìm loại vật liệu mới thay thế các loại vật liệu truyền thống trước đây một cách có hiệu quả. Dựa trên cơ sở là giải quyết yêu cầu bức thiết đó ngành công nghệ vật liệu cao phân tử ra đời và nó nhanh chóng phát triển đáp ứng được những nhu cầu rất đa dạng phục vụ cuộc sống con người.
Từ nửa sau thế kỷ XX ngành công nghệ hợp chất cao phân tử đã có bước phát triển vượt bậc. Sản phẩm của nó xâm nhập vào hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống cũng như các ngành khoa học kỹ thuật khác nhau nhờ tính năng ưu việt và yếu tố giá thành. Vật liệu cao phân tử có các tính năng ưu việt mà các loại vật liệu khác không thể so sánh được như: Độ bền cơ học, độ đàn hồi, khả năng cách âm, cách nhiệt, cách điện tốt, nhẹ và dể gia công
Công nghệ sản xuất keo dán là một ngành công nghiệp hoá học cao phân tử và nó được ứng dụng nhiều trong việc xây dựng nhà cửa, công nghiệp đồ gỗ, đồ sắt, giày da và các lĩnh vực kỹ thuật khác. Phenol và formaldehyde được bắt đầu nghiên cứu bởi Adolf Bayerr vào năm 1872 và Losekam vào năm 1889. Phương pháp tổng hợp rẻ tiền và khả thi đầu tiên được phát minh ra vào năm 1907 bởi Leo Hendrik Baekeland, và vào năm 1910, một loại vật liệu mới ra đời được đặt tên là bakelite, đây là kết quả của việc thêm vào polymer những chất như bột gỗ, vật liệu chống cháy asbestos và bụi đá trầm tích slate, tạo nên vật liệu composite có khả năng chịu lửa và cứng cáp hơn. Bakelite được ứng dụng rộng rãi trong hàng tiêu dùng vào thập niên 1920. Bakelite là loại nhựa được tổng hợp đầu tiên, nó cũng là loại nhựa nhiệt rắn đầu tiên [1]. Trải qua gần thế kỷ hình thành và phát triển, ngành keo dán đã có những thành tựu vượt bậc tổng hợp nên các loại keo dán có tính năng vượt trội đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Năm 1993, tiêu thụ keo phenol-formaldehyde là 3,07 tỉ pound chỉ đứng sau poly-urethane (3,476 tỉ pound) trong nhựa nhiệt rắn. Năm 2002, thị phần nhựa nhiệt rắn chiếm 25% so với tổng thị phần nhựa. Trong đó, thị phần của từng loại nhựa như sau: Polyurethane (PU) chiếm 34%, ure-formaldehyde (UF) chiếm 32%, phenol-formaldehyde (PF) là 15%, polyeste không no (UP) là 9%, epoxy ở mức 5%, melamine formaldehyde (MF) là 4% và các loại khác ở mức 1% chiếm phần còn lại. Sản lượng nhựa phenolic năm 2002 là 3500 ngàn tấn, năm 2007 là 3850 ngàn tấn [2]. Ở Việt Nam trong những năm trở lại đây có sự phát triển đáng kể trong lĩnh vực sản xuất nhựa, chủ yếu là nhựa nhiệt dẻo như polyetylen (PE), polypropylene (PP) Trong lĩnh vực keo dán có rất ít nhà máy sản xuất mà chủ yếu nhập từ nước ngoài.
Keo phenol-formaldehyde tan trong cồn là một trong số các sản phẩm của công nghệ hợp chất cao phân tử. Đây là một loại keo dựa trên cơ sở nhựa nhiệt rắn, loại keo này có đặc tính ưu việt là độ bền mối dán cao, chịu ẩm, chịu vi khuẩn và có thể phối hợp với các loại keo khác để tạo nên keo có đặc tính trội hơn, đặc biệt hơn. Keo phenol-formaldehyde có nhược điểm là màng keo dòn, tính bền giảm đối với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, keo có màu đỏ sẫm. Loại keo này thích hợp với điều kiện thời tiết và nền kinh tế nước ta do giá thành rẻ, bền thời tiết, bám dính tốt và công nghệ sản xuất đơn giản.
Tuy lượng sử dụng keo ở nước ta rất lớn nhưng vẫn có rất ít nhà máy sản xuất. Do vậy em tìm hiểu dây chuyền công nghệ sản xuất keo phenol-formaldehyde tan trong nước nhằm đáp ứng yêu cầu của việc sử dụng keo dán của nước ta hiện nay.

MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU 1
PHẦN I: LÝ THUYẾT CHUNG 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3
I. NGUYÊN LIỆU 3
1. Phenol và các dẫn xuất của nó. 3
1.1. Phenol 3
1.1.1. Các tính chất vật lý. 3
1.1.2.Tính chất hoá học của phenol 4
1.2. Các dẫn xuất của phenol 8
1.2.1. Crezol 8
1.2.2. Xilenol 9
1.2.3. Rezorsin (m-dihydroxylbenzen). 9
2. 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 12
2.3.1.Công thức. 12
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 13
1. Cấu tạo hoá học của nguyên liệu. 14
2. Tỷ lệ mol giữa phenol:formaldehyde. 15
3. Độ pH của môi trường. 16
4. Ảnh hưởng của xúc tác và lượng xúc tác đến tính chất 17
4.1. Nhựa novolac. 18
4.1.1 Tính chất 20
4.2. Nhựa rezolic. 20
4.2.1. Xúc tác. 20
4.2.2. Tỷ lệ các cấu tử. 21
4.2.3 Tính chất 21
5.Sự khác nhau giữa nhựa novolac và nhựa rezolic [1]. 22
6. Ứng dụng của nhựa phenol–formaldehyde. 23
6.1. Bột ép. 23
6.2. Vật liệu sợi ép (cốt sợi) đi từ nhựa rezolic và phụ gia là sợi 23
6.3. Vật liệu ép thành lớp. 23
6.4. Vật liệu ép với phụ gia thô (mảnh vụn). 24
6.5 Ứng dụng làm các vật liệu khác. 25
IV. ỨNG DỤNG NHỰA PHENOL-FORMALDEHYT ĐỂ LÀM KEO DÁN 27
1. Keo dán từ nhựa không phối hợp. 27
2. Keo đi từ các 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 và epoxy. 28
V. LÝ THUYẾT TỔNG HỢP DÙNG NHỰA REZOLIC TAN TRONG CỒN DÙNG LÀM KEO DÁN 29
1. Nguyên liệu. 29
2. Cơ chế. 29
3. Quy trình sản xuất nhựa rezolic tan trong cồn để làm keo dán. 30
3.1. Bảo quản và chuẩn bị nguyên liệu. 30
3.2. Quy trình sản xuất nhựa rezolic tan trong cồn để làm keo dán. 30
PHẦN II: TÍNH TOÁN 32
CHƯƠNG I: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 32
I. CÂN BẰNG CHO MỘT TẤN KEO 33
1. Trọng lượng nhựa trong một tấn keo. 33
2. Khối lượng của phenol cần dùng để sản xuất 1 tấn keo. 33
3. Khối lượng formaldehyde cần dùng để sản xuất 1 tấn keo. 33
4. Khối lượng Ba(OH)[SUB]2[/SUB] cần dùng trong 1 tấn keo. 34
5. Khối lượng của những chất còn lại 34
6. Cân bằng vật chất cho lượng cần thiết để sản xuất 1 tấn keo. 35
7. Cân bằng vật chất cho một tấn keo. 36
II. CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO MỘT MẺ NHỰA 36
1. Cân bằng vật chất cho một mẻ nhựa. 36
2. Cân bằng vật chất cho lượng dùng cho một mẻ keo. 37
3. Cân bằng vật chất cho một ngày đêm sản xuất 37
4. Cân bằng vật chất cho một năm sản xuất 37
CHƯƠNG II: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ. 38
I. THIẾT BỊ CHÍNH 38
1. Nồi đa tụ. 38
1.1 Thể tích nguyên liệu cho 1 mẻ nồi 39
1.2. Thể tích nồi đa tụ. 39
1.3. Kích thước nồi đa tụ. 39
2. Chiều dày thiết bị 40
2.1. Chiều dày thân hình trụ của nồi phản ứng. 40
2.2. Áp suất làm việc của nồi phản ứng. 40
2.3. Ứng suất cho phép của thép X18H10T 41
2.4. Chiều dày của đáy và nắp thiết bị 42
3. Chiều cao vỏ bọc. 43
4. Chiều dày vỏ bọc. 43
4.1. Chiều dày phần hình trụ vỏ. 44
4.2. Chiều dày của đáy phần vỏ bọc. 45
5. Chiều dày lớp cách nhiệt 46
II. CHỌN BÍCH VÀ BULÔNG 47
III. TÍNH CÁNH KHUẤY 48
1. Công suất làm việc của cánh khuấy. 48
2. Công suất mở máy. 49
3. Công suất của động cơ. 49
4. Đường kính trục cánh khuấy. 49
IV. TÍNH VÀ CHỌN TAI TREO 49
1. Trọng lượng của thép làm thiết bị 49
1.1. Trọng lượng phần hình trụ thân thiết bị 50
1.2. Trọng lượng của đáy và nắp thiết bị 50
2. Trọng lượng vỏ bọc ngoài 50
2.1. Trọng lượng phần hình trụ vỏ. 50
2.2. Trọng lượng đáy vỏ. 50
3. Trọng lượng bảo ôn. 50
3.1. Trọng lượng phần thân. 51
3.2. Trọng lượng phần đáy. 51
4. Trọng lượng của bích. 51
4.1.Trọng lượng của bích để ghép thân và nắp. 51
4.2.Trọng lượng bích để ghép thân và vỏ bọc ở phần thân. 51
4.3. Trọng lượng bích ở để ghép thân và vỏ bọc ở phần đáy. 51
5. Trọng lượng của một số chi tiết khác. 51
6. Trọng lượng của toàn bộ thiết bị 51
7. Chọn tai treo. 52
KẾT LUẬN 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
MỤC LỤC 55