年产吨脲醛树脂工厂设计

安徽建筑工业学院

大作业

题目：年产30000吨腐植酸改性脲醛树脂

学院：材料与化学工程学院

专业：08化学工程与工艺

姓名：李小磊

学号：

指导教师：章祥林

完成日期：2011年4月10号

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年产30000吨腐植酸改性尿醛树脂工艺设计摘要：树脂是一种用途十分广泛的有机化工产品。本设计产品是腐植酸改性脲

醛树脂，合成反应主要由加成反应和缩聚反应两部分组成。腐植酸是自然界中广泛

存在的大分子有机物质，广泛应用于农林牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等各个领域。由于脲醛树脂胶的原料是尿素和甲醛，原料来源丰富，且生产工艺简单、成本低、胶接性耐水性好、固化速度快、胶层无色以及使用方便等优点，很快成为我国人造板生产的主要粘合剂，目前约占木材工业用量的80%以上，但随着应用领域和用量的增加。脲醛树脂胶制品中散发出来的游离甲醛污染环境，特别是用该板材制成家具和进行家庭装潢后会释放出残留甲醛和挥发性有机物（VOC），对人体皮肤、呼吸道和眼睛粘膜有刺激作用，因而造成对人体的危害。本工艺专门针对如何降低散发游离的甲醛和改性脲醛树脂做了合理设计。脲醛树脂是应用最为广泛的氨基树脂，两个反应是先加成后缩聚，但又没有明显的界限，受反应条件影响只是在弱碱性条件下加成反应占优势，在弱酸性介质中缩聚反应进行的较顺利。本设计是年产30000吨脲醛树脂工厂设计，主要进行了工艺计算、设备选型，并绘制了工艺流程图、物料流程图。

关键词：腐植酸，改性脲醛树脂，三聚氰胺，尿素

第一章绪论

1.1 厂址及气象条件

1.厂区位置：合肥南郊

2.地势：厂区地势平整

3.常年主导风向：东北风，平均风力二级

4.气温：最高气温 40℃最低气温﹣7℃

5.冻土深度：10cm

6.地下水位：﹣25m

7.运输条件：公路，铁路

1.2 工厂设计可行性分析

1.2.1 设计任务

根据调查世界脲醛树脂生产能力为684.7万吨/年，需求量的增加速度大约为每年3.6%；我国脲醛树脂产量为5.43万吨/年，而我国还有很大的市场需求空间，根据设计地点进行考察合肥地区需求量，尤其是合肥建材市场，所需的水浸渍法制木屑板的含80%的脲醛树脂水溶液，老的生产工艺不能完全满足现代化生产的需求，所以要对氨基树脂生产进行全新的设计。本设计的主要任务就是完成30000吨脲醛树脂工厂的初步设计。

1.2.2 脲醛树脂的应用及发展概况

脲醛树脂是由B.tollens于1884 年首次合成，1929年德国I.G染料公司获得第一个脲醛树脂胶粘剂的专利，其后在人造板工业中得到了迅速的发展。我国1957 年开始工业化生产，由于UF 树脂胶的原料是尿素和甲醛，原料来源丰富，且生产工艺简单、成本低、胶接性耐水性好、固化速度快、胶层无色以及使用方便等优点，很快成为我国人造板生产的主要粘合剂，目前约占木材工业用量的80%以上。但随着应用领域和用量的增加，UF树脂胶制品中散发出来的游离甲醛污染环境，特别是用该板材制成家具和进行家庭装潢后会释放出残留甲醛和挥发性有机物（VOC），对人体皮肤、呼吸道和眼睛粘膜有刺激作用，因而造成对人体的危害。随着人们对室内环境要求的提高,脲醛树脂甲醛释放量越来越受到关注,低毒脲醛树脂和无醛系列(如异氰酸酯)胶粘剂的研究成为热点。寻求环境友好生产技术和“绿色人造板”产品是具有战略意义的重要课题，各国对此都十分重视。20世纪80 年代以来，国内外科技工作者对如何降低脲醛树脂粘合剂中游离甲醛含量的研究作了许多工作。据报道，国内已将脲醛树脂粘合剂中游离甲醛含量降至0.10%左右。

1.2.3 具体生产产品的确定

考虑人造板胶粘剂中甲醛释放量的高低直接关系到人民的生活水平和健康状况的

好坏，为了降低甲醛释量，改变脲醛树脂特性采用的工艺是用三聚氰胺改性以及新的技术生产的脲醛氨基脂。

1.2.4 本课题预解决的主要问题

脲醛树脂。英文缩写UF。耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格便宜，但遇强酸、强碱易分解，耐水性和电性能较差，耐热性也不高，所以要解决的是降低甲醛释放量，改变脲醛树脂特性。

本设计将通过合适的工艺，使生产出来产品的甲醛释放量能够达到国家甚至国际胶粘剂的质量标准，并使脲醛树脂缺点得以改善，以提高人民的生活水平健康状况！

第二章产品与原料的性质与规格

2.1 改性脲醛树脂的质量标准和规格

pH值 7.5—8.0

游离甲醛% < 0.15

固含量% 65左右

粘度 0.26Pa.s

2.2生产脲醛树脂的原料的特性与规格

尿素（CH

4N

2 O）

相对分子质量：60 标准生成焓：∆H

f

=-47.1KJ/mol 外观：白色结晶热容：Cp=93.3J/mol.k

含氮量（以干基计）% ≥46.3 缩二脲含量% ≤0. 5

水分含量：≤0. 5 铁（Fe

2O

3

）含量%：≤0.002

游离氨（NH

3

）含量%：≤0.01 水不溶物含量%：≤0.02

工业甲醛（福尔马林溶液）的物理性质

外观：无色透明液体，在低温时能自聚成微浑 30%含量

密度 815Kg/m3 标准生成焓：∆H

f

=-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 铁含量，g/100ml：≤0.0005

灼烧残渣含量，g/100ml：≤0.005 闪点，℃：60

沸点，℃：96 贮存温度，℃：15.6～32.2

三聚氰胺（ C

3H

6

N

6

）

相对分子质量：126 外观：白色结晶

含量（升华法）： 99.9% 甲醛溶解度（80℃/10min）：

全溶比热容（0—80℃） 1.47J/（g. ℃）摩尔热

容 :5.53J/（mol.℃）

标准生成焓：∆H

f

=627.9KJ/mol 生成墒 :-830J/（mol.℃）生成自由能: 177 KJ/mol 燃烧热: -1.9mJ/ mol 生成热：-71.7 KJ/mol 熔点: 354℃

相对密度:1.578 折射率:1.872

氢氧化钠（NaOH）

相对分子质量: 40 含量:40%

密度:2.130g/m3 熔点: 318.4 ℃