1 Литературный обзор 7
1.1 Физико-химические основы процесса получения
карбамидоформальдегидных смол 7
1.1.1 Влияние температуры реакции 9
1.1.2 Влияние рН среды 9
1.1.3 Влияние мольного соотношения формальдегид : карбамид 11
1.1.4 Влияние количества ступеней конденсации 12
1.2 Основные характеристики карбамидоформальдегидных смол 14
1.2.1 Свойства и показатели качества карбамидоформальдегидных
смол 14
1.2.2 Требования к качеству КФМТ-15 16
1.2.3 Методы оценки качества карбамидоформальдегидных смол 17
1.3 Технология получения карбамидоформальдегидных смол 20
2 Экспериментальная часть 22
2.1 Методика проведения эксперимента 22
2.2 Характеристика используемых компонентов 24
2.3 Методы оценки качества карбамидоформальдегидных смол 25
2.4 Проведение эксперимента 27
2.5 Обсуждение результатов 32
3 Технологическая часть 35
3.1 Разработка технологической карты процесса 35
3.2 Расчет материального баланса процесса 36
Заключение 40
Список используемых источников 41
Данная дипломная работа посвящена оптимизации технологии производства смолы КФ-МТ-15 на ПАО «Тольяттиазот».
Выпускная работа состоит из пояснительной записки на 45 страницах, введения, 3 разделов, включающего 6 рисунков, 12 таблиц, заключения, списка из 24 ссылок, включающего 8 иностранных источников.
Целью работы является разработка оптимальной рецептуры получение смолы КФ-МТ-15 на ПАО «Тольяттиазот»
В ходе работы была разработана рецептура для производства карбамидоформальдегидной смолы КФ-МТ-15 на ПАО «ТольяттиАзот».
Мы начинаем с постановки задачи, а затем логически переходим к ее возможным решениям. Во введении обосновывается актуальность производства карбамидоформальдегидной смолы, прописывается цель. В первой главе рассмотрены основные физико-химические закономерности процесса получения карбамидоформальдегидных смол. Рассмотрены основные стадии синтеза, влияние на процесс показателей температуры, рН среды, соотношения исходных компонентов и т.д. Во второй главе представлена экспериментальная часть. Целью экспериментальной части было определение оптимальных параметров синтеза для получения смолы КФ-МТ-15 с заданными параметрами. В третьей главе разработана технологическая карта получения смолы КФ-МТ-15. Произведен расчет материального баланса процесса.
Таким образом, эти результаты приводят нас к выводу, что оптимальной технологией для получения смолы КФ-МТ-15, соответствующей требованиям нормативной документации, является осуществление стадии щелочной доконденсации в два этапа загрузки оставшейся части карбамида.
Карбамидоформальдегидная (КФ) смола была разработана в 1930-х годах и широко используется в композитной промышленности. Около 90% процентов древесностружечных плит в мире производится с использованием КФ смолы.
Преимуществами КФС смолы являются ее твердость, низкая воспламеняемость, хорошие термодинамические показатели, отсутствие цвета в отвержденном полимере, приспособляемость смолы к различным условиям полимеризации.
Ожидается, что в течение ближайших пяти лет на рынке карбамидоформальдегида будет наблюдаться рост потребления около 4%. Основными факторами роста на этом рынке являются растущий спрос на недорогие, высокореактивные вяжущие вещества для ДСП средней плотности, фанеры и древесностружечных плит в мебельной, строительной и строительной промышленности.
К клееной продукции на основе карбамидоформальдегидных смол сегодня предъявляются высокие санитарно-гигиенические требования. Министерством здравоохранения РФ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) формальдегида, отрицательно действующих на организм человека. Поэтому важной задачей становится разработка
малотоксичных формальдегидных смол, позволяющих получать
экологичную клееную продукцию и делать более безопасным ее
производство.
Целью бакалаврской работы является разработка разработка оптимальной рецептуры получение смолы КФ-МТ-15 на ПАО “Тольяттиазот”.
Задачи работы:
1. Изучить физико-химические закономерности процесса получения карбамидоформальдегидных смол, влияние параметров процесса на качество КФС;
2. Рассмотреть технологическую схему процесса получения КФС;
3. Изучить требования к качеству карбамидоформальдегидных смол;
4. Осуществить синтез карбамидоформальдегидной смолы при различных параметрах процесса;
5. На основе результатов экспериментальной части разработать технологическую карту процесса получения карбамидоформальдегидной смолы;
6. Произвести расчет материального баланса.
В представленной бакалаврской работе разработана рецептура для производства карбамидоформальдегидной смолы КФМТ-15 на ПАО «Т ольяттиАзот».
В работе рассмотрены основные физико-химические закономерности процесса получения карбамидоформальдегидных смол. Влияние на процесс температуры, рН среды, соотношения исходных реагентов и т.д. Оптимальными являются температура процесса 80оС, рН среды 8 и соотношение формальдегид : карбамид на первой стадии процесса 2 : 1.
Показана принципиальная технологическая схема процесса получения карбамидоформальдегидных смол. Процесс синтеза осуществляется в цилиндрических реакционных аппаратах, оснащенных перемешивающим устройством, а также системами нагрева и охлаждения для контроля температуры.
Экспериментальную часть по определению оптимального способа получения смолы марки КФ МТ-15 из карбамидоформальдегидного концентрата проводили при мольном соотношении на первой стадии формальдегид - карбамид (2,1-2,05)-1. Критерием оценки качества
получаемой смолы служило соответствие полученных показателей качества с требованиями нормативной документации.
В результате эксперимента можно сделать вывод о том, что оптимальной технологией для получения смолы с заданными качествами является осуществление стадии щелочной доконденсации в два этапа загрузки оставшейся части карбамида.
Разработана технологическая карта получения смолы КФМТ-15.
Произведен расчет материального баланса процесса.
1. Kumar, R.N. Studies in the process optimization and characterization of low formaldehyde emission urea-formaldehyde resin by response surface methodology. J. Appl. Polym. Sci., 2007. - P. 2709-2719.
2. Que, Z. Evaluation of three test methods in determination of formaldehyde emission from particleboard bonded with different mole ratio in the urea-formaldehyde resin / Building and Environment, 2007. - P. 1242-1249.
3. J. Kibrik, Oliver Steinhof, Gunter Scherr,Werner R. Thiel, and Hans Hasse On-Line NMR Spectroscopic Reaction Kinetic Study of Urea -Formaldehyde Resin Synthesis Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 12602 - 12613.
4. Fink Johannes Karl. Reactive polymers fundamentals and applications // А concise guide to industrial polymers. - 2005. Р. 241-275.
5. Hahnenstein, I.; Albert, M.; Hasse, H.; Kreiter, C. G.; Maurer, G. NMR Spectroscopic and Densitetric Study of Reaction Kinetics of Formadehyde Polymer Formation in Water, Deuterium Oxide, and Methanol. Ind. Eng. Chem. Res. 1995, 34, 440 - 445
6. Щеголев В.П. Высокомолекулярные соединения, применяемые в деревообрабатывающей промышленности: конспект лекций. Ленинград : РИО ЛТА, 1974. 122 с.
7. 7. Jones F.N., Ramachandran P.S. Polymeric Materials Science & Engineering, 1997. № 77. P. 389.
8. Suurpere, A., Siimer, K. and Christjanson, P. Characterisation of urea-formaldehyde resins by their rheological behaviour during storage. In Proc. Baltic Polymer Symposium. Tallinn, 2001, 294-299.
9. ТУ 6-06-12-88. Смола КФ-МТ-15 / УралХимПласт, 2005.
10. Николаев, А. Ф. Технология пластических масс [Текст] / А. Ф. Николаев. - Л.: «Химия», 1977. - 368 с.
11. Осипова, Г.В. Химия и физика полимеров: учеб. пособие: ч. 2: / Г.В. Осипова, Г.Н. Беспалова; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново, 2012. - 92 с.
12. Book: Reactive Polymers: Fundamentals and Applications. Ch.5 Urea/Formaldehyde Resins, 2018.
13. ТУ 2223-009-00206492-2007. Карбамидоформальдегидный концентрат КФК-85. Технические условия. ОАО "Тольяттиазот". 2007.
14. Временный технологический регламент производства КФК-85 мощностью 147 тыс. тонн в год / ПАО «ТольяттиАзот», 2009 г.
15. ПОСТОЯННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ
производства карбамида мощностью 960 тыс. тонн в год поставки фирмы "Снампрожетти" Италия / ПАО «ТольяттиАзот», 1999 г.
16. ГОСТ 2081-92 Е. Карбамид. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2002.
17. ГОСТ 29327-2017 (ISO 8989:1995) Пластмассы. Смолы фенольные жидкие. Определение смешиваемости с водой. - М.: Стандартинформ, 2018. - С. 7.
18. ГОСТ 20907—2016. СМОЛЫ ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ ЖИДКИЕ. Технические условия. - М. : Стандартинформ, 2017. - С. 23.
19. ГОСТ 14231-88 «Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия. - М. : ИПК Издательство стандартов, 2003. - С. 8.
...