年產(chǎn)2500噸脲醛樹脂膠黏劑的合成工藝設(shè)計(jì)

脲醛樹脂膠黏劑的基本論述1.1脲醛樹脂膠黏劑的簡(jiǎn)介1.1.1脲醛樹脂膠黏劑的特點(diǎn)生產(chǎn)原料較為充足或易得，產(chǎn)品價(jià)格便宜；粘度較大，但穩(wěn)定性較差，易老化，耐水性較差；樹脂顏色較淺，使用很方便；反應(yīng)活性較高，易固化或固化時(shí)間短；會(huì)持續(xù)地在空氣中釋放出甲醛。1.1.2脲醛樹脂膠黏劑的應(yīng)用以及現(xiàn)狀初期生產(chǎn)的脲醛樹脂在經(jīng)過(guò)固化劑固化后，可以造出不同樣式的工藝制品[3]。因此它的膠合制品（包括密度纖維板、人造板、刨花板[4]等）被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如大多的室內(nèi)裝修、家具、以及建筑等方面。自從我國(guó)提倡可持續(xù)發(fā)展以來(lái)，再加上我國(guó)[5]工業(yè)快速的發(fā)展、木材方面需求量較大導(dǎo)致森林樹木資源的逐漸減少，因此樹脂膠黏劑在木材加工行業(yè)逐漸開始發(fā)展。到目前為止，木材加工中的人造板領(lǐng)域中脲醛樹脂膠黏劑的使用量已經(jīng)占據(jù)非常大的比重[6]，甚至超過(guò)了90%。隨著科技的日新月異，技術(shù)在不斷地發(fā)展，讓其應(yīng)用領(lǐng)域也進(jìn)一步擴(kuò)大，性能也逐漸越來(lái)越優(yōu)。脲醛樹脂現(xiàn)在也可以被廣泛的應(yīng)用于微膠囊領(lǐng)域方面，此領(lǐng)域的應(yīng)用囊括了相變材料、包埋有色染料、香料、自修復(fù)材料等芯材。1.2甲醛的來(lái)源及危害木材加工行業(yè)甲醛一般來(lái)源于：工業(yè)上合成的脲醛樹脂時(shí)，一般要要求甲醛過(guò)量，因此在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)存在反應(yīng)不完全，因此產(chǎn)品中殘留有游離甲醛；還有已參與反應(yīng)的甲醛在合成樹脂時(shí)，生成了不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，后續(xù)使用中會(huì)釋放甲醛；在溫度高、濕度大的室內(nèi)，由于樹脂易老化與會(huì)釋放甲醛。尤其是，游離的甲醛從人造板中揮發(fā)出來(lái)的速度明顯很慢，因此長(zhǎng)時(shí)間下去可使室內(nèi)空氣中所含有的甲醛量長(zhǎng)期超標(biāo)。甲醛是一種有機(jī)化合物且具有揮發(fā)的特性而甲醛對(duì)人體有致癌性這已經(jīng)被世界所公認(rèn)。短期之內(nèi)，甲醛只會(huì)對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生刺激反應(yīng)、過(guò)敏性反應(yīng)。而如果人們長(zhǎng)時(shí)間與甲醛接觸或者生活在含有甲醛的環(huán)境中，就有可能導(dǎo)致人體出現(xiàn)不舒服的癥狀，比如惡心嘔吐、嗓子疼痛、嗓子發(fā)干等慢性呼吸道疾病甚至還會(huì)患鼻竇炎。1.3脲醛樹脂的合成機(jī)理合成脲醛樹脂的過(guò)程中其包含的反應(yīng)非常地復(fù)雜，尤其是反應(yīng)的中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)也無(wú)法進(jìn)行非常精準(zhǔn)的確定，從大量研究中只知道反應(yīng)中間產(chǎn)物可能包含一羥甲基、二羥甲基、三羥甲基、四羥甲基等結(jié)構(gòu)；還有反應(yīng)過(guò)程的終點(diǎn)也很難確定下來(lái)，因此最終的脲醛樹脂結(jié)構(gòu)還尚且未知，只知道它的分子量[7]

大約為10000，而分子量又與樹脂的性能之間存在著關(guān)系。綜合到目前為止所有的研究表明，有兩種主要的理論用于闡述脲醛樹脂的合成機(jī)理[8]：第一，傳統(tǒng)合成的經(jīng)典理論；第二，糠醛理論。1.3.1傳統(tǒng)的合成機(jī)理傳統(tǒng)的樹脂合成理論將脲醛樹脂的合成過(guò)程分為兩個(gè)主要階段，并且該理論還把脲醛樹脂的最終結(jié)構(gòu)視作三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。第一個(gè)階段是甲醛與尿素在弱堿性或中性條件下進(jìn)行的羥基和氨基發(fā)生的加成反應(yīng)，即有機(jī)化學(xué)中的羥甲基化反應(yīng)，通常是指尿素中的氨基上的氫與甲醛中的羥基發(fā)生反應(yīng)，故稱之為羥甲基化。如此這樣就可以生成一羥甲基脲、二羥甲基脲。如果甲醛量過(guò)多時(shí)，反應(yīng)中也可能會(huì)有三羥甲基脲、四羥甲基脲的生成。第二個(gè)階段是在弱酸性條件下進(jìn)行的加成和縮聚反應(yīng)，在脲醛樹脂的合成過(guò)程中，此階段的反應(yīng)是最為重要的一個(gè)部分。隨后當(dāng)反應(yīng)釜中液體的粘度達(dá)到一定的程度（工業(yè)上所要求）時(shí)，將反應(yīng)液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)為中性，然后降溫一段時(shí)間，最后出料，就得到初期的脲醛樹脂了。1.3.2糠醛合成機(jī)理當(dāng)處于強(qiáng)酸性（PH<3）的條件下，甲醛與尿素進(jìn)行反應(yīng)，生成物結(jié)構(gòu)中會(huì)含有一定數(shù)量的Uron環(huán)結(jié)構(gòu)的小分子（氧雜-3，5-二氮環(huán)己基-4-酮），當(dāng)然這些小分子也可以進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，生成具有Uron環(huán)鏈節(jié)的高分子結(jié)構(gòu)。按照糠醛理論，合成出的初期脲醛樹脂具有Uron環(huán)結(jié)構(gòu)，用其造出的膠合制品耐水性能非常得高。這是由于合成出的Uron環(huán)耐水性能力要比亞甲基二脲更加的優(yōu)良；且在另一方面，此理論在樹脂分子中引入了Uron環(huán)鏈節(jié)，因此，樹脂的分子鏈長(zhǎng)度也會(huì)增加，最終樹脂的縮聚程度也會(huì)進(jìn)一步提高。由此合成出的脲醛樹脂不論是在化學(xué)結(jié)構(gòu)還是性能方面，均與傳統(tǒng)工藝合成出的脲醛樹脂存在著明顯的差異。樹脂中含有少量Uron環(huán)結(jié)構(gòu)，會(huì)使得脲醛樹脂的粘性提高、耐水性改善等，合成出的脲醛樹脂中游離的甲醛含量也會(huì)相對(duì)較少，并且在后續(xù)的加工、改造、以及使用過(guò)程中也僅釋放出較少的甲醛。但是，若樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有較多的Uron環(huán)，會(huì)使得樹脂固化的速度出現(xiàn)少許降低，膠合性能也會(huì)有所降低。因此，Uron環(huán)含量在脲醛樹脂合成上是一個(gè)很重要的方面。一般認(rèn)為，樹脂若是要能夠符合實(shí)際生產(chǎn)的需要，則大約含有10%的Uron環(huán)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)如今，這兩種理論都已經(jīng)被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中。但是，傳統(tǒng)的脲醛樹脂合成理論被接受的程度較高，也在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更為廣泛。1.4脲醛樹脂膠黏劑性能的影響因素影響脲醛樹脂膠黏劑性能的因素[9]很多，要獲得性能較好的膠黏劑就必須通過(guò)研究中所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析后，最終確定合適的參數(shù)。分析影響因素如下：1.4.1甲醛與尿素的摩爾比使用不同的甲醛與尿素的物質(zhì)的量之比合成得到的脲醛樹脂性能有所差異，比如所含游離甲醛的量會(huì)有所不同，即甲醛與尿素第一階段加成時(shí)會(huì)生成更多的一羥甲基、二羥甲基、甚至是三羥甲基、四羥甲基，會(huì)消耗更多的甲醛。隨著摩爾比增加，游離甲醛的含量越來(lái)越高，但是合成出的初期脲醛樹脂粘性大，水溶性好，固化速度會(huì)比較快。反之，摩爾比減小，則游離甲醛含量降低，但是粘性差，水溶性差，固化也較慢。工業(yè)上一般選擇1.2~2之間，因此選擇摩爾比為1.3。1.4.2尿素的加料方式尿素不同的加料方式會(huì)影響初期脲醛樹脂的性能以及結(jié)構(gòu)，尿素一般分批加入，這樣就可以使得生成更多的二羥甲基脲，反應(yīng)速率會(huì)變慢，從而使反應(yīng)完全，增加粘度。從上述可知分多批加入尿素可有效地降低樹脂中游離甲醛的含量，這是由于分批加入尿素，使尿素能與前面沒有反應(yīng)的甲醛再次發(fā)生反應(yīng)，從而減少樹脂中游離甲醛的量。分批加入（分幾批）、各批投入量占比對(duì)樹脂的性能影響進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)。對(duì)于分批，分批次越多，游離甲醛含量越少，但多次加入會(huì)使得合成時(shí)間變長(zhǎng)，這樣在工業(yè)生產(chǎn)中的效率為重是背道而馳的；對(duì)于每批次所占分?jǐn)?shù)，第一次投入的量所占比列越大，則游離甲醛含量越少，但會(huì)致使脲醛樹脂穩(wěn)定性下降。因此選擇三次加入，每批質(zhì)量占比依次為80%、10%、10%。1.4.3合成的反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)所需的時(shí)間長(zhǎng)短與脲醛樹脂的耐水性、粘性以及固含量存在著密切相關(guān)的聯(lián)系，即合成過(guò)程的反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，甲醛與尿素反應(yīng)進(jìn)行縮聚的越加完全，一羥甲基、二羥甲基結(jié)構(gòu)所生成的越多。因此，初期脲醛樹脂的粘度隨著合成時(shí)間的變長(zhǎng)而提高，這樣也可以反映出反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)樹脂的分子量大小有很大影響。合成過(guò)程的反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，則合成出的脲醛樹脂分子量越大，粘度越大，但水溶性越差，膠合性能也會(huì)隨之下降，生產(chǎn)能力也會(huì)隨之下降；反之，則縮聚不完全，粘度較小，固含量較低，而且游離甲醛含量也會(huì)偏高。因此選擇脲醛樹脂的合成反應(yīng)所用時(shí)間為3h。1.4.4合成的反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度也是一個(gè)重要的性能影響因素，即反應(yīng)溫度會(huì)影響樹脂合成的反應(yīng)速率以及樹脂合成反應(yīng)是否完全，即甲醛和尿素可以生成更多的羥甲基結(jié)構(gòu)。在合成過(guò)程中，當(dāng)反應(yīng)溫度越來(lái)越高，則反應(yīng)速率越快，游離甲醛量越低，但粘度提高，水溶性變差；反之，則反應(yīng)速率越慢，游離甲醛量越高，粘度降低。因此選擇反應(yīng)溫度為90℃。1.4.5合成的反應(yīng)PH反應(yīng)過(guò)程中不同階段的PH會(huì)影響樹脂的性能，即PH影響合成反應(yīng)的速率。在堿性（PH=8~9）或者中性條件下，合成時(shí)進(jìn)行縮聚反應(yīng)的速率會(huì)比較慢，反應(yīng)將會(huì)更加完全即會(huì)生成更多的二羥甲基產(chǎn)物，粘度增加，但是反應(yīng)速率太慢會(huì)使得工業(yè)生產(chǎn)效率下降；而在酸性（PH=3~4）條件下，合成樹脂的縮聚反應(yīng)會(huì)加快，尤其當(dāng)強(qiáng)酸條件下速率會(huì)更快。因此，在不同階段時(shí)應(yīng)該選擇合適的PH，本設(shè)計(jì)在反應(yīng)的第一階段將PH值調(diào)在8~9之間為弱堿性，使得反應(yīng)變慢進(jìn)行線性加聚反應(yīng)。第二階段再將PH值調(diào)在3~4之間為弱酸性，是反應(yīng)速率加快進(jìn)行體型縮聚反應(yīng)，反應(yīng)后期再將產(chǎn)品的PH值調(diào)為中性進(jìn)行保存以最大程度提高樹脂性能。在各個(gè)階段時(shí)，用不同種類的堿性或酸性催化劑都會(huì)影響其性能。主要有兩種工藝（弱堿-弱酸-弱堿工藝、弱酸-弱堿工藝[10]）比較后選擇弱堿-弱酸-弱堿工藝，其中堿性催化劑選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氫氧化鈉，酸性催化劑選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的甲酸。1.4.6初期脲醛樹脂的固含量反應(yīng)最終生成的樹脂其固含量[11]會(huì)影響它的性能，即主要是影響樹脂的粘度。處在末期時(shí)的樹脂，如果固含量增加，會(huì)使得樹脂的粘度也隨之增加，但是這樣會(huì)給出料時(shí)的輸送帶來(lái)極大的不方便，而且還會(huì)使得儲(chǔ)存穩(wěn)定性降低；反之，固含量降低時(shí)，也同樣會(huì)使運(yùn)輸費(fèi)用增加。因此根據(jù)一般大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的樹脂，固含量選擇70%。1.5脲醛樹脂膠黏劑的改性樹脂的耐水性、耐老化性能差、穩(wěn)定性不好等對(duì)于產(chǎn)品應(yīng)用不利，尤其是游離甲醛量高，使得人們非常重視。針對(duì)于脲醛樹脂性能的改善，已經(jīng)做了大量的研究與討論。除了之前討論的影響因素，還可以加入改性劑[12]以改善。對(duì)比后選擇聚乙烯醇[13]。1.6脲醛樹脂膠黏劑合成工藝流程1.6.1生產(chǎn)工藝流程敘述（1）首先將40%的HCHO溶液添加到反應(yīng)釜中，然后把40%的NaOH添加至甲醛溶液中，將溶液的pH調(diào)節(jié)至8~9。接下來(lái)將第一批含量大約80%的尿素加入，在反應(yīng)進(jìn)行半小時(shí)之后，加入第二批含量大約10%的尿素。并一開始就將混合液加熱且維持在90℃左右，保溫1h左右。（2）大約1h后，加入40%的甲酸將pH調(diào)節(jié)至3~4，繼續(xù)在90℃下反應(yīng)1h。（3）保溫結(jié)束之后，用40%的氫氧化鈉將溶液PH調(diào)至7，溫度維持90℃，反應(yīng)30min。（4）加入剩下的尿素與少量的聚乙烯醇，在90℃下，繼續(xù)補(bǔ)充縮合反應(yīng)30min。（5）然后送入真空裝置脫水。當(dāng)脫水量達(dá)到30%時(shí)，停止真空脫水。（6）最后將初期合成的樹脂冷卻至40℃，將產(chǎn)品送至儲(chǔ)藏罐中。40%NaOH調(diào)節(jié)PH為40%NaOH調(diào)節(jié)PH為8~9甲醛溶液加入到反應(yīng)釜30min后甲醛溶液加入到反應(yīng)釜30min后加入第二批10%尿素加入第一批80%尿素調(diào)PH調(diào)PH為3~440%甲酸調(diào)PH為8~940%NaOH30min30min后加入少量的聚乙烯醇加入第三批10%尿素加入少量的聚乙烯醇加入第三批10%尿素真空脫水脫水到30%脫水到30%停止放料冷卻至40℃

放料冷卻至40℃2工藝計(jì)算2.1初始數(shù)據(jù)與資料本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)2500t脲醛樹脂膠黏劑的合成工藝設(shè)計(jì)。一年365天大約等于8760h，參考一般的工業(yè)生產(chǎn)，大多數(shù)生產(chǎn)樹脂的工業(yè)都將一年的生產(chǎn)時(shí)間按照8000h計(jì)算。而對(duì)于脲醛樹脂工業(yè)生產(chǎn)方式與一般工業(yè)生產(chǎn)（連續(xù)法）不同，通常要采用間歇式生產(chǎn)；由于脲醛樹脂生產(chǎn)過(guò)程中尿素與甲醛只進(jìn)行縮聚反應(yīng)，只不過(guò)結(jié)構(gòu)會(huì)不同但最終都是膠黏劑的一部分，而在反應(yīng)釜內(nèi)由于流動(dòng)中損失的量相對(duì)于年產(chǎn)2500t很小，因此損失率大約為3%。數(shù)據(jù)如下所示。產(chǎn)量規(guī)模生產(chǎn)時(shí)間生產(chǎn)方式損失率甲醛溶液尿素聚乙烯醇2500t/年8000h間歇式生產(chǎn)3%37%100%尿素量的1%表SEQ表\*ARABIC22.2物料衡算2.2.1反應(yīng)釜的物料衡算工業(yè)上生產(chǎn)脲醛樹脂的工藝過(guò)程相對(duì)于生產(chǎn)其他樹脂來(lái)說(shuō)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，所以要生產(chǎn)的樹脂與原料之間的計(jì)算關(guān)系也相對(duì)簡(jiǎn)單，不是特別復(fù)雜。因此，經(jīng)過(guò)計(jì)算就能較為容易地得到尿素、甲醛、少量的聚乙烯醇（約尿素量的1%[14]）與脲醛樹脂、水它們之間的物料平衡關(guān)系。根據(jù)前面討論的內(nèi)容，確定了整個(gè)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，以及所需的原料?？芍汉铣呻迦渲x擇的摩爾比為HCHO：H2NCONH2=1.3:1。其中HCHO的摩爾分?jǐn)?shù)為30，H2NCONH2的摩爾分?jǐn)?shù)為60。HCHO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%，H2NCONH2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。而對(duì)于聚乙烯醇單體的分子量為44，脲醛樹脂單體的分子量是102，單體結(jié)構(gòu)為-(CH2-NH-C=O-NHCH2O)-n。在計(jì)算聚合物結(jié)構(gòu)元的分子量時(shí)，聚乙烯醇占尿素的1%，則其占原料的百分比：所以聚合物結(jié)構(gòu)單元的分子量為：本設(shè)計(jì)采用的是間歇法生產(chǎn)，雖然生產(chǎn)能力相比于連續(xù)法較小，但是合成的脲醛樹脂樹脂性能卻較好，而且工業(yè)上一般也采用間歇法生產(chǎn)。原料需要分批投料，一個(gè)周期的時(shí)間包括反應(yīng)時(shí)間和輔助時(shí)間（進(jìn)料、加料、脫水、冷卻、出料等），輔助時(shí)間大約可以設(shè)計(jì)為30min，如果實(shí)際輔助時(shí)間大于30min，則可以加快進(jìn)出料、冷卻、脫水等。一個(gè)周期總的時(shí)間：總生產(chǎn)時(shí)間為則需要的投料次數(shù)為：則每次投料的量為：則脲醛樹脂產(chǎn)量為：原料的投料量可以經(jīng)過(guò)計(jì)算得出，由于確定了甲醛與尿素的摩爾比為1.3:1，因此尿素結(jié)構(gòu)在聚合物的整個(gè)結(jié)構(gòu)中占據(jù)的百分比為：可以推導(dǎo)并計(jì)算出，原料中尿素的量為：則后期加入的聚乙烯醇的量為：所需甲醛的量為：由于甲醛是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的溶液，因此，原料甲醛量：由于在合成脲醛樹脂的整個(gè)過(guò)程中，氫氧化鈉、甲酸溶液的主要作用是為了調(diào)節(jié)溶液的PH以滿足各個(gè)階段所需的酸堿性條件，即它們本身并不與原料參與反應(yīng)進(jìn)出料前后平衡，因此物料衡算可省略。因此，37%的甲醛、尿素與聚乙烯醇為進(jìn)料量。根據(jù)化學(xué)計(jì)量式可得，與聚乙烯醇反應(yīng)完全消耗的甲醛量為：與尿素反應(yīng)的甲醛量：與聚乙烯醇反應(yīng)完全后生成聚合物的量為：與聚乙烯醇反應(yīng)完全后生成的水量為：則反應(yīng)的尿素量為：甲醛與尿素反應(yīng)生成的聚合物的量為：甲醛與尿素反應(yīng)生成的水的量為：未反應(yīng)的尿素的量：整個(gè)系統(tǒng)中的水量：總的聚合物的量為：綜上所述，因此，反應(yīng)釜中的物料平衡。以上數(shù)據(jù)如下表所示。產(chǎn)品工業(yè)甲醛（kg/h）尿素（kg/h）聚乙烯醇（kg/h）聚合物（kg/h）水（kg/h）進(jìn)料321.97183.271.8300出料066.640202.43238.00表SEQ表\*ARABIC32.2.2真空裝置的物料衡算真空裝置的進(jìn)料量為：真空脫去水的量為：所獲得的產(chǎn)品量為：綜上所述，真空裝置物料平衡。2.2.3整個(gè)系統(tǒng)的物料衡算系統(tǒng)的進(jìn)料量為：系統(tǒng)的出料量為：由于進(jìn)料量=出料量因此，整個(gè)系統(tǒng)物料平衡。2.3熱量衡算對(duì)反應(yīng)釜整體進(jìn)行熱量衡算，反應(yīng)釜的換熱裝置可以傳遞出釜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所需的溫度和移走反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。反應(yīng)釜的換熱結(jié)構(gòu)單元為夾套，其中通入水蒸氣提供熱量；通入冷卻水帶走熱量。選擇水蒸氣為0.2Mpa120℃，冷卻水的溫度為常溫20℃。查閱資料[15]后，得到，物質(zhì)水甲醛尿素平均比熱容KJ/(Kg*℃)4.201.922.09表SEQ表\*ARABIC4加熱時(shí)，對(duì)反應(yīng)釜整體衡算：其中所以，夾套本身具有保溫，取以10%的熱損失計(jì)算，則η=90%，實(shí)際輸出熱量在0.2Mpa120℃時(shí)，汽化潛熱r=2708.9KJ/Kg則一次所需蒸氣的量為則總需要的蒸氣量為

3反應(yīng)釜的選型和計(jì)算本設(shè)計(jì)主要以反應(yīng)釜為主要設(shè)備，下列為各項(xiàng)參數(shù)的選擇和計(jì)算。3.1反應(yīng)釜的材料選擇反應(yīng)釜的釜體為反應(yīng)物料提供合適、恰當(dāng)?shù)目臻g。由于合成初期脲醛樹脂在不同階段需要在特定的酸性或堿性條件下反應(yīng)，反應(yīng)釜內(nèi)部需要與酸堿一直接觸，反應(yīng)釜的材料要具備防腐蝕性。因此，該主設(shè)備反應(yīng)釜應(yīng)選擇耐腐蝕的鎳鉻不銹鋼，標(biāo)椎為GB/T20878-2007的06Cr19Ni10鋼管。查閱資料[16]，此材料在各溫度下的許用應(yīng)力，得到100℃時(shí)鍛件類的許用應(yīng)力為114Mpa。按照大多數(shù)工業(yè)上的反應(yīng)釜來(lái)說(shuō)，一般選擇圓柱形筒體與標(biāo)椎橢圓形封頭。3.2反應(yīng)釜體的設(shè)計(jì)計(jì)算釜體的高度以及內(nèi)徑甲醛的密度為815kg/m3；尿素的密度為1335kg/m3；聚乙烯醇的密度為1270kg/m3則反應(yīng)釜內(nèi)聚合混合物的密度ρ混合物為：反應(yīng)釜的有效容積Vt為：裝料系數(shù)一般取0.6~0.85，由于樹脂的粘度較大，取η=0.8。則反應(yīng)釜的實(shí)際體積為：對(duì)于一般的攪拌反應(yīng)釜，當(dāng)釜內(nèi)是液-液相混合物料時(shí)，反應(yīng)釜釜體的長(zhǎng)徑比取1~1.3，取。則反應(yīng)釜內(nèi)徑Di：將計(jì)算結(jié)果圓整后，取Di=1300mm。反應(yīng)釜高度H：，將計(jì)算結(jié)果圓整后，取H=1600mm。則反應(yīng)釜體積經(jīng)過(guò)核算，裝填系數(shù)在合適的范圍內(nèi)，因此此設(shè)計(jì)的反應(yīng)釜滿足條件。則反應(yīng)釜高度H=1600mm，反應(yīng)釜內(nèi)徑Di=1300mm。（2）釜體的厚度反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)計(jì)壓力為PW=0.2Mpa，設(shè)計(jì)溫度為90℃。06Cr19Ni10在90℃下的許用應(yīng)力為；又液體的靜壓，小于工作壓力的7%，因此可以忽略。而反應(yīng)釜內(nèi)工作壓力P=（1.05~1.1）PW，取工作壓力，而對(duì)于兩面焊接且局部無(wú)損傷φ=0.85，因此，查閱資料[17]后，負(fù)偏差C1=0.6mm，腐蝕余量C2=0mm取δmin=2.6mm將所計(jì)算的結(jié)果圓整后，反應(yīng)釜釜體壁厚為δd=4mm。（3）封頭的壁厚上、下封頭內(nèi)徑取與釜體內(nèi)徑相等DN=1300mm。內(nèi)徑小于2000mm，則直邊高度取為h1=25mm，曲面深度取內(nèi)徑的1/4為h2=325mm。反應(yīng)釜的上、下封頭均都承受了0.2Mpa，上、下封頭計(jì)算方法相同。與計(jì)算釜體厚度相同，圓整后，封頭壁厚為δd=3mm。3.3夾套的壁厚夾套直徑及高度夾套的直徑需要在釜體壁厚基礎(chǔ)上，按照標(biāo)準(zhǔn)的夾套直徑與筒體直徑的關(guān)系來(lái)選取。取對(duì)反應(yīng)釜的釜體與夾套進(jìn)行受力分析，釜內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力為0.2Mpa，夾套的設(shè)計(jì)壓力為0.2Mpa。內(nèi)筒承受的最大壓力為0.2Mpa。夾套的壁厚夾套筒體一般采用對(duì)接雙面焊縫，因此對(duì)于雙面焊接局部無(wú)損傷焊縫系數(shù)，可以取φ=0.85，腐蝕余量C2=0mm，工作壓力P=0.2Mpa。將計(jì)算的結(jié)果圓整，δ夾套=4mm。經(jīng)驗(yàn)算后，此厚度符合要求。3.4封頭的設(shè)計(jì)選型上封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。具體尺寸：封頭內(nèi)徑DN=1300mm，直邊高度為h1=25mm，曲面深度為h2=325mm，封頭高度為H=350mm。則封頭體積V=0.29m3，封頭內(nèi)表面積S=3.04m2，封頭厚度δd=3mm。下封頭與下封頭選型基本一樣，封頭與釜體的連接可以選擇平面法蘭連接。釜高/mm釜壁厚/mm夾套高/mm夾套壁厚/mm上下封頭壁厚/mm封頭高/mm16004140043350表SEQ表\*ARABIC53.5校核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度試驗(yàn)水壓釜體水壓由于所以滿足此工藝。內(nèi)壓試驗(yàn)釜體：查相關(guān)手冊(cè)，得Ret=205由于,故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足此工藝。上、下封頭：由于,故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足此工藝。夾套：由于,故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足此工藝。夾套封頭：由于,故水壓試驗(yàn)強(qiáng)度滿足此工藝。結(jié)論對(duì)于年產(chǎn)2500t脲醛樹脂膠黏劑的合成工藝設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)總結(jié)有以下優(yōu)缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)脲醛樹脂的合成工藝所選擇的參數(shù)都是在許多研究對(duì)比下選擇的最合適的參數(shù)，使得合成的樹脂性能較優(yōu)；在所選擇的反應(yīng)釜中，反應(yīng)后期時(shí)加入少量的聚乙烯醇，這樣不僅可以與樹脂中游離的甲醛反應(yīng)以降低甲醛的含量，還可以進(jìn)一步提高粘度、耐水性以及改善其易老化性。在對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行物料衡算以及熱量衡算，并且對(duì)各個(gè)部件選擇，然后進(jìn)行核算，計(jì)算過(guò)程合理準(zhǔn)確、計(jì)算方法科學(xué)、符合實(shí)際生產(chǎn)；考慮了合成反應(yīng)是放熱過(guò)程，利用其熱量以降低生產(chǎn)成本。但是聚乙烯醇需要在酸性條件下與甲醛發(fā)生反應(yīng)，后期是在中性的條件下反應(yīng)，因此此反應(yīng)不是特別完全，若是中期（酸性條件）加入，會(huì)影響尿素與甲醛反應(yīng)，因此這會(huì)對(duì)脲醛樹脂的性能產(chǎn)生一定的影響。希望今后能夠找到更加完美的解決辦法，使得生產(chǎn)過(guò)程更加簡(jiǎn)便，尤其要使得樹脂中產(chǎn)生的甲醛含量降低，保證人體健康。以走向更高效、更環(huán)保、更健康的發(fā)展道路，生產(chǎn)出低毒、符合環(huán)保要求的樹脂，讓其應(yīng)用不再受到很大的限制。參考文獻(xiàn)[1]單為人,田美芬.膠黏劑在人造板上的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].貴州:貴州大學(xué)林學(xué)院,2020.[2]李吉,熊濤,孫鑫,張一甫.脲醛樹脂的固化機(jī)理研究進(jìn)展[J].廣西:廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院,2021.[3]ThomasJ.Pratt,Johns,Rammon.Anovelconceptonthestructureofcuredureaformaldehyderesin[J].Adhesion,1985.[4]劉明,陳秀蘭,李新功,吳義強(qiáng).UF/PDMI組合膠黏劑在刨花板生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].湖南:中南林業(yè)科技大學(xué),2019.[5]孫燕