Đề tài ''Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenol Focmandehyt dạng novolac theo phương pháp gián đoạn

Mở đầu 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NHỰA PHENOLIC 4 1.1. Lịch sử phát triển . 4 1.2. Nguyên liệu sản xuất . 6 1.2.1. Phenol . 6 1.2.2. Andehyt 12 1.3. Phản ứng tạo nhựa Novolac và Rezolic 14 1.4. Điều kiện ngưng tụ . 16 1.4.1. Điều kiện ngưng tụ nhựa Rezolic . 17 1.4.2. Điều kiện ngưng tụ nhựa Novolac . 19 1.5. Ứng dụng 21 1.5.1. Bột ép . 21 1.5.2. Chất dẻo lớp . 22 1.5.3. Vật liệu sợi ép . 22 1.5.4. Ứng dụng làm phaolit . 22 1.5.5. Keo dán 22 1.5.6. Một vài ứng dụng khác . 23 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 26 CHƯƠNG II TÍNH TOÁN KỸ THUẬT . 27 2.1. Tính phối liệu và cân bằng vật chât . 27 2.1.1. Đơn phối liệu 27 2.1.2. Cân bằng vật chất . 27 2.1.2.1. Cân bằng vật chất cho một tấn sản phẩm . 29 2.1.2.2. Cân bằng vật chất cho một ngáy sản xuất . 29 2.1.2.3. Cân bằng vật chất cho một năm sản xuất 30 2.1.2.4. Tính cân bằng vật chất cho một mẻ một nồi 30 2.2. Tính toán thiết bị phản ứng 31 2.2.1. Tính toán thiết bị phản ứng chính . 31 2.2.1.1. Thể tích làm việc của thiết bị phản ứng chính 31 2.2.1.2. Tính toán cơ khi cho thiết bị phản ứng chính . 32 2.2.1.2.1. Tính chiều day thân thiết bị phản ứng chính . 32 2.2.1.2.2. Tính đáy và nắpthiết bị 35 2.2.1.2.3. Chọn mặt bích 36 2.2.1.2.4. Tính công suất cánh khuấy . 38 2.2.1.3. Tính bảo ôn thiết bị 41 2.2.1.4. Tính tai treo của thiết bị 45 2.2.2. Tính thiết bị phụ . 48 2.2.2.1. Tính toán thùng chứa 53 2.2.2.1.1. Tính thùng chứa phenol 53 2.2.2.1.2. Tính thùng chứa Focmanlin 53 2.2.2.1.3. Thùng chứa axit HCl . 57 2.2.2.1.4. Thùng lường của phenol . 58 2.2.2.1.5. Thùng lường của Focmanlin 58 2.2.2.2. Tính toán bơm . 58 2.2.3. Tính cân bằng nhiệt . 63 2.2.3.1. Tính cân bằng nhiệt lượng khi cho phenol nóng chẩy vào thiết bị phản ứng 64 2.2.3.2. Cân bằng nhiệt cho giai đoạn cấp nhiệt từ 34,5oC đến 70oC . 64 2.2.3.3. Hỗn hợp phản ứng tự tăng nhiệt độ do phản ứng toả nhiệt 66 2.2.3.4. Duy trì hỗn hợp phản ứng trong một giờ 67 2.2.3.5. Giai đoạn sấy nhựa 68 CHƯƠNG III XÂY DỰNG 70 3.1. Yêucầu về lựa chọn địa điểm xây dựng 71 3.1.1. Yêu cầu khu đất 71 3.1.2. Yêu cầu về vệ sinh công nghiệp . 71 3.2. Thiết kế tổng mặt bằng 72 3.2.1. Yêu ccàu chung 72 3.2.2. Nguyên tắc phân vùng 73 3.2.3. Ưu nhược điểm của nguyên tắc phân vùng 73 3.2.4. Những căn cứ để thiết kế phân xưởng 74 3.2.5. Lựa chọn qui mô cơ cấu và kích thước chính của công trình trong nhà máy. 75 3.3. Giải pháp cấu tạo nhà sản xuất . 76 3.4. Giải pháp thông gió . 76 Chương IV Tính toán điện nước . 78 4.1. Điện 78 4.1.1. Điện chiếu sáng . 78 4.1.2. Năng lượng cho động lực 80 4.2. Nước dùng trong quá trình sản xuất 81 CHƯƠNG V TÍNH KINH TẾ . 82 5.1. Tóm lược dự án . 82 5.2. Thị trường và kế hoạch sản xuất 82 5.2.1 Nhu cầu 82 5.2.2. Kế hoạch sản xuất 82 5.3. Tính toán kinh tế . 83 5.3.1. Chi phí tài sản cố định . 83 5.3.1.1. Chi phí xây dựng . 83 5.3.1.2. Chi phí đầu tư thiết bị máy móc 84 5.3.2. Chi phí tài sản lưu động 86 5.3.2.1. Chi phí nguyên liệu 86 5.3.2.2. Chi phí về điện . 86 5.3.2.3. Chi phí về nhu cầu nước . 86 5.3.2.4. Chi phí về nước 87 5.3.3. Tính nhu cầu lao động . 87 5.3.3.1. Tính quỹ lương trả cho công nhân trực tiếp . 87 5.3.3.2. Tính quỹ lương trả cho công nhân gián tiếp . 88 5.3.4 Giá thành sản phẩm . 89 5.3.5 Lãi và thời gian thu hồi vốn . 91 CHƯƠNG AN TOÀN LAO ĐỘNG . 92 1.Nội dung an toàn lao động gồm những vấn đề chính sau . 92 1.1Tổ chức đảm bảo an toàn lao động ở nhà máy 92 1.2.Các biện pháp đảm bảo an toàn lao động . 94 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 97

doc100 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 3179 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài ''Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenol Focmandehyt dạng novolac theo phương pháp gián đoạn, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Më ®Çu C«ng nghÖ vËt liÖu ngµy cµng ®ãng vai trß quan träng trong khoa häc vµ trong ®êi sèng x· héi. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh khoa häc vµ kü thuËt, ngµnh c«ng nghÖ vËt liÖu nãi chung vµ c«ng nghÖ vËt liÖu polyme nãi riªng ngµy cµng cã nhiÒu tiÕn bé v­ît bËc, t¹o ra nhiÒu lo¹i vËt liÖu cã tÝnh chÊt ­u viÖt ®­îc øng dông réng r·i trong khoa häc vµ trong ®êi sèng. VËt liÖu polyme ®­îc sö dông rÊt réng r·i, c¸c s¶n phÈm tõ polyme g¾n liÒn víi ®êi sèng con ng­êi, chóng ®em l¹i nhiÒu tÝnh chÊt tèt vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Nhùa phenolic hay Phenol-Focmandehyt nãi riªng lµ lo¹i nhùa tæng hîp ®Çu tiªn ®­îc øng dông trong th­¬ng m¹i. MÆc dï ®­îc tæng hîp muén h¬n nhiÒu lo¹i nhùa kh¸c vµ chØ ®­a vµo s¶n xuÊt c«ng nghiÖp ë nh÷ng n¨m ®Çu cña thÕ kû 20 nh­ng cho ®ªn nay nhùa phenolic kh«ng ngõng ph¸t triÓn c¶ vÒ sè l­îng vµ chÊt l­îng. S¶n l­îng tiªu thô nhùa phenolic hµng n¨m t¨ng lªn ®¸ng kÓ. Trªn c¬ së ®ã viÖc: ''Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenol-focmandehyt dạng novolac theo phương pháp gián đoạn víi n¨ng suÊt 360 tÊn/n¨m'' mang tÝnh thùc tÕ vµ cÇn thiÕt'. CH¦¥NG I: TæNG QUAN VÒ NHùA PHENOLIC 1.1.lÞch sö ph¸t triÓn Nhùa phenolic lµ s¶n phÈm ph¶n øng trïng ng­ng gi÷a phenol vµ Andehyt, ®­îc nhµ ho¸ häc ng­êi ®øc Bayer nghiªn cøu ®Çu tiªn vµo n¨m 1872. Vµo nh÷ng n¨m cuèi thÕ kû 19 c¸c nhµ ho¸ häc Klecberg, Tollens, Abel nghiªn cøu, tuy nhiªn s¶n phÈm cña hä chØ lµ nhùa kh«ng nãng ch¶y vµ kh«ng hoµ tan. Trong thêi gian nµy Leaderer vµ Manasse ®· nhËn thÊy O-, P-, hydroxy Benzyl acol cã thÓ thu ®­îc tõ ph¶n øng Phenol vµ Focmandehyt trong m«i tr­êng kiÒm trung tÝnh. Sù h×nh thµnh nhùa tõ phenol va Andehyt tiÕp tôc ®­îc c¸c nhµ ho¸ häc nghiªn cøu trong mét thêi gian dµi. Cuèi thÕ kû 19, Thus, Claus, Trainer ®· tæng hîp ®­îc nhùa Phenol vµ Andehyt trong m«i tr­êng axit HCl. Vµo nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû 20 cã rÊt nhiÒu ph¸t minh t¹o ra nhùa Phenolic víi viÖc sö dông c¸c chÊt xóc t¸c kh¸c nhau. Bulumer ®· ng­ng tô phenol vµ Focmandehyt khi cã mÆt c¸c lo¹i axit, thu ®­îc lo¹i nhùa hoµ tan trong r­îu, ®­îc dïng lµm vecni. Smith t¹o nhùa phenolic tõ phenol vµ Axetandehyt víi HCl lµm xóc t¸c cho lo¹i nhùa cã tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn tèt. Story cho ph¶n øng phenol víi dung dÞch Focmandehyt trong mét thêi gian dµi mµ kh«ng cÇn xóc t¸c, lo¹i nhùa thu ®­îc cã ®Æc ®iÓm ®ãng r¾n chËm thÝch hîp cho s¶n phÈm khu«n ®óc. Vµo nh÷ng n¨m 1905-1909 c¸c nhµ khoa häc trªn thÕ giíi l¹i nghiªn cøu qu¸ tr×nh trïng ng­ng cña phenol víi Focmandehyt. Tuy nhiªn s¶n phÈm t¹o thµnh ch­a thÓ sö dông trùc tiÕp nh­ c¸c lo¹i nhùa th«ng dông lóc ®ã. §Ó cho nhùa cã gi¸ trÞ th­¬ng phÈm cÇn cã mét sè c¶i tiÕn kü thuËt. T¸c gi¶ ®Ò xuÊt mét sè gi¶i ph¸p nh»m kh¾c phôc nh÷ng khã kh¨n trong qu¸ tr×nh gia c«ng s¶n phÈm, dïng c¸c chÊt gia c­êng nh­ bét gç ®Ó kh¾c phôc tÝnh dßn, dïng nhiÖt vµ ¸p lùc ®Ó gi¶m thêi gian gia c«ng. Leo Backeland ®· c«ng bè ph¸t minh cña m×nh t¹i héi nghÞ ho¸ häc Mü vµo th¸ng 2 n¨m 1909 ®ang ký b¶n quyÒn vµ ®Æt cho s¶n phÈm th­¬ng hiÖu lµ Bakelit vµo ngµy 7/12/1909. Trong m«i tr­êng axit t¹o nhùa nhiÖt dÎo Novolac khi tû lÖ phenol/Focmandehyt > 1, trong m«i tr­êng kiÒm t¹o thµnh nhùa nhiÖt r¾n rezolic khi tû lÖ phenol/Focmandehyt < 1. Còng thêi ®iÓm nµy h·ng Bakelit lÇn ®Çu tiªn ®­a vµo s¶n xuÊt nhùa phenolic ®¸nh dÊu sù ph¸t triÓn cña nhùa phenolic c¸c n¨m tiÕp theo. ë Nga ph¶n øng cña phenol vµ Focmandehyt lÇn ®Çu tiªn ®­îc gi¸o s­ Petrov nghiªn cøu vµo n¨m 1914. Sau ®ã nhiÒu nhµ nghiªn cøu kh¸c ®· quan t©m ®Õn ph¶n øng gi÷a phenol vµ Focmandehyt nh­ A A.Vanshid I.P.Lovsev, Voa Sergev. *N¨m 1953 nhùa phenol Focmandehyt ®­îc s¶n xuÊt nhiÒu nhÊt so víi nh÷ng lo¹i nhùa kh¸c. * N¨m 1954 nhùa phenolic ®­îc s¶n xuÊt lµ 20.000 tÊn * N¨m 1965 s¶n phÈm ®Æt ®Õn 65.000 tÊn. * Cho ®Õn n¨m 1987 nhùa phenolic ®­îc s¶n xuÊt lµ 2,3 triÖu tÊn. * N¨m 1993 lµ 2,8 triÖu tÊn. *N¨m 1998 l­îng phenolic ®­îc s¶n xuÊt lµ 3,4 triÖu tÊn. Nh­ vËy tèc ®é ph¸t triÓn cña nhùa phenolic kh«ng ngõng n©ng cao. ë ViÖt Nam nhùa phenolic ®­îc sö dông muén h¬n chñ yÕu ë d¹ng b¸n s¶n phÈm vµ nguyªn liÖu cho mét sè lo¹i vËt liÖu nh­: bét Ðp, v¸n Ðp, sîi Ðp, keo d¸n, s¬n tõ nhùa phenolic biÕn tÝnh ... - N¨m 1958- 1960 Trung T©m Nghiªn Cøu VËt LiÖu Polyme Tr­êng §HBK Hµ Néi ®· x©y l¾p ph©n x­ëng s¶n xuÊt keo d¸n phenol Focmandehyt t¹i nhµ m¸y gç Ðp CÇu §uèng. - N¨m 1975 Nam T­ gióp ®ì x©y dùng nhµ m¸y v¸n d¨m ë khu c«ng nghiÖp ViÖt Tr×. - Sau ®ã MiÒn nam cã c¸c nhµ m¸y gç Ðp, v¸n d¨m §ång Nai, Sµi Gßn. * T×nh h×nh ph¸t triÓn nhùa phenolic ë ViÖt Nam n¨m 2000-2003 - Giai ®o¹n 1: tõ n¨m 2000-2002 x©y dùng vµ l¾p ®Æt 6 nhµ m¸y s¶n xuÊt v¸n Ðp n©ng c«ng xuÊt lªn 22.000 tÊn. - Giai ®o¹n 2: x©y dùng vµ ®Çu t­ chiÒu s©u cho 108 nhµ m¸y chÕ biÕn l©m nghiÖp. - Giai ®o¹n 3: x©y dùng vµ hoµn thiÖn xong 108 nhµ m¸y n©ng c«ng xuÊt lªn 85.000 tÊn ®¸p øng mét phÇn nhu cÇu trong n­íc. 1.2. Nguyªn liÖu s¶n xuÊt. Nhùa phenolic chñ yÕu ®­îc s¶n xuÊt bëi phenol vµ andehyt. 1.2.1.Phenol a. CÊu t¹o: C«ng thøc cÊu t¹o: b. C¸c ph­¬ng ph¸p tæng hîp phenol : Cả phenol tù nhiªn vµ phenol tæng hîp ®Òu ®­îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt ra phenol tinh khiÕt. Phenol tù nhiªn th× thu ®­îc tõ ph©n ®o¹n than ®¸ vµ h¾c Ýn b»ng ph­¬ng ph¸p t¸ch gi÷a dÇu bëi s« ®a, sù axit ho¸ vµ ch­ng cÊt. Phenol tæng hîp ®­îc lÊy tõ benzen vµ mét vµi qu¸ tr×nh kh¸c: ( Ph­¬ng ph¸p Benzosulfonat: - Gåm c¸c giai ®o¹n: sulffo ho¸ benzen, ®un s«i bay h¬i Benzosulfoaxit, ®un nãng ch¶y víi NaOH, ph©n gi¶i phenol b»ng axit H2SO4 vµ ch­ng cÊt Benzen th« - Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ cã nhiÒu giai ®o¹n, tiªu tèn nhiÒu xót, axit vµ hiÖu suÊt ph¶n øng thÊp. - Ph¶n øng cña c¸c ph­¬ng ph¸p nh­ sau: C6H6 + H2SO4 C6H5SO3H + H2O C6H5SO3H + NaOH C6 H5SO3Na + H2 C6H5O3Na + 2NaOH C6H5ONa + Na2SO3 + H2O C6H5ONa + H2SO4 C6H5OH + Na2SO4 ( Ph­¬ng ph¸p Rasching: - Ph­¬ng ph¸p nµy gåm hai giai ®o¹n. Giai ®o¹n 1: cho benzen t¸c dông víi HCl vµ kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é cao 200-230oC cã mÆt muèi nh«m s¾t vµ ®ång s¶n phÈm thu ®­îc gåm cã clobenzen vµ polyclobenzen. Giai ®oan 2: t¸ch röa clobenzen vµ thuû ph©n trong lß tiÕp xóc ë nhiÖt ®é kho¶ng 350oC víi xóc t¸c sö dông lµ SiO2, Ca3(PO4)2 röa phenol nhËn ®­îc b»ng n­íc benzen, vµ cuèi cïng ®em ch­ng cÊt l¹i. Ph¶n øng xÈy ra nh­ sau: C6H6 + HCl +1/2O2(kk) C6H5Cl + H2O C6H5Cl + H2O C6H5OH + HCl Ph­¬ng ph¸p nµy s¶n xuÊt theo s¬ ®å liªn tôc nªn chØ cã lîi trong tr­êng hîp cã nh÷ng thiÕt bÞ lín t¸c dông liªn tôc. ( Ph­¬ng ph¸p oxy ho¸ trùc tiÕp benzen. Ph­¬ng ph¸p ®­îc tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é kho¶ng 800oC, ¸p xuÊt 70 atm vµ cã xóc t¸c: HF. S¶n phÈm t¹o thµnh lµ mét hçn hîp gåm cã phenol vµ oxyt diphenyl, t¸ch riªng chóng b»ng c¸ch ch­ng cÊt nhiÒu lÇn. §Õn nay ph­¬ng ph¸p nµy vÉn ch­a ®­îc ¸p dông vµo c«ng nghiÖp do hiÖu suÊt thÊp 30-60%. ( Ph­¬ng ph¸p cumel: - Akyl ho¸ benzen ë 85oC, p = 5 at, xóc t¸c AlCl3 ®Ó t¹o ra izo propylen benzen ( chiÕm 76%).  - Oxy ho¸ ë 110- 130oC, víi xóc t¸c lµ muèi kim lo¹i ®Ó t¹o ra Hydropeoxitcumel. Ph©n gi¶i hydropeoxit b»ng axit H2SO4 10% thµnh 76% izopropylbenzen 14% phenol 8% axeton 1% metylstyren 1% axetonphenol cïng mét sè s¶n phÈm phô kh¸c: - TiÕn hµnh ch­ng cÊt ph©n lo¹i phenol. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc ®Ò xuÊt ra ®©u tiªn ë Liªn X« vµ lµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp kinh tÕ nhÊt ®Ó ®iÒu chÕ phenol. §Æc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thiÕt bÞ ®¬n gi¶n, dïng Ýt lo¹i nguyªn liÖu vµ ®iÒu chÕ ®­îc ®ång thêi phenol vµ axeton, c¶ hai s¶n phÈm nµy ®Òu tæng hîp trùc tiÕp tõ benzen vµ propylen mµ kh«ng cÇn dïng nhiÒu vËt liÖu hiÕm nh­ xót, axÝt sunfuric vµ clo. HiÖn nay ®©y lµ ph­¬ng ph¸p tiªn tiÕn nhÊt ®­îc nhiÒu n­íc trªn thÕ giíi ¸p dông. ( Ph­¬ng ph¸p clobezen: - §em xö lý Clobezen b»ng Na2CO3 (ph­¬ng ph¸p cacbonat) hay xót (ph­¬ng ph¸p caustic). Na2CO3 10% t¸c dông Clobenzen theo tû lÖ 1,25 : 1 víi sù cã mÆt cña oxit diphenyl. §Ó l¾ng t¸ch phenol nhËn ®­îc. - Ph­¬ng ph¸p Caustic:  ( Ph­¬ng ph¸p Dow: - TiÕn hµnh oxy ho¸ toluen theo hai giai ®o¹n : +Giai ®o¹n 1: Oxy ho¸ toluen b»ng kh«ng khÝ ë nhiÖt ®é 120-150oC cã xóc t¸c Co t¹o axit benzoic. Ph¶n øng to¶ nhiÖt m¹nh vµ cã nhiÒu s¶n phÈm phô nh­: HCOOH, CH3COOH, C6H5CHO... +Giai ®o¹n 2: Decacboxy ho¸ axit benzoic víi xóc t¸c cña Cu2+  Qu¸ tr×nh tiÕn hµnh ë ¸p xuÊt th­êng, nhiÖt ®é 200-250oC, Cu2+ sö dông ë d¹ng dung dÞch 1-5%. c. Mét sè phenol kh¸c. - Crezol: CH3 C6H4OH cã ba ®ång ph©n. Octo-Crezol Meta-Crezol Para-Crezol +Trong c«ng nghiÖp, Crezol chñ yÕu nhËn tõ s¶n phÈm sö lý cña than ®¸, than n©u vµ gç. Crezol tån t¹i 3 ®ång ph©n gäi lµ Tricrzol. §Ó s¶n xuÊt nhùa phenol Andehyt tèt nhÊt lµ dïng m-crezol v× nã cã kh¶ n¨ng t¹o thµnh cÊu tróc kh«ng gian ba chiÒu. d. TÝnh chÊt cña c¸c phenol. ë ®iÒu kiÖn th­êng phenol lµ tinh thÓ mµu hång nh¹t hoÆc mµu n©u sÉm. Khi b¶o qu¶n phenol trong kh«ng khi mµu s¾c th­ßng thay ®æi tõ mµu hång sang mµu ®á v× thÕ nhùa phenol focmandehyt vËt liÖu Ðp vµ s¶n phÈm chøa phenol tù do d­íi t¸c dông cña kh«ng khÝ vµ ¸nh s¸ng sÏ cã mµu vµng hay mµu da cam. NhiÖt ®é s«i cña phenol nguyªn chÊt ts=182,1oC. Träng l­îng riªng cña phenol d440,6=1,0596g/cm3. T¹o thµnh c¸c tinh thÓ kh«ng mµu víi nhiÖt ®é nãng ch¶y lµ 42,3oC, nhiÖt ®é ho¸ r¾n lµ 40,5-40,9oC. T¹p chÊt ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn nhiÖt ®é nãng ch¶y cña phenol chØ cÇn mét Ýt n­íc hay crezol còng lµm gi¶m nhiÖt ®é nãng ch¶y cña phenol xuèng 35-40,5oC . Phenol cã tÝnh ®éc: mét l­îng phenol rÊt nhá trong kh«ng khÝ còng g©y ngé ®éc Phenol g©y dÞ øng da nªn qu¸ tr×nh sö dông cÇn ph¶i l­u ý kh«ng ®Ó phenol bay h¬i vµ tiÕp xóc víi da. Phenol hoµ tan trong c¸c dung m«i ph©n côc: nh­ r­îu, axeton. ( Crezol: Gåm cã ba ®ång ph©n, s«i ë nhiÖt ®é 185-205oC, träng l­îng riªng d=1,044g/cm3 (ë 15oC), dÔ hoµ tan trong r­îu dung dÞch kiÒm, khã tan trong n­íc. §ång ph©n  Hµm l­îng trong tricrezol (%)  Träng l­îng riªng (%)  NhiÖt ®é s«i (%)  NhiÖt ®é nãng ch¶y (oC)   O-Crezol  30-40  1,0415  190,9  30,8   M-Crezol  35-40  1,0341  202,2  11,9   P-Crezol  25-30  1,034  202,1  34,8   ( Xylenol: Cã 6 ®ång ph©n, xylenol kü thuËt ë d¹ng láng nhít, mµu n©u, träng l­îng riªng 1,035-1,040g/cm3 (ë 1500c), hoµ tan trong dung dÞch kiÒm 10%. Trong 6 ®ång ph©n chØ cã 3,5Xylenol cã 3 vÞ trÝ ho¹t ®éng ho¸ häc: 3,5 Xylenol Nªn cã kh¶ n¨ng tham gia ph¶n øng ®a tô víi Andehyt t¹o cÊu tróc kh«ng gian (Resosin: (m-dioxy benzen) lµ chÊt ë d¹ng tinh thÓ cã cÊu t¹o: Cã ba vÞ trÝ ho¹t ®éng. Resosin nãng ch¶y ë nhiÖt ®é 110oC vµ s«i ë nhiÖt ®é 276oC, d=1,285g/cm3. DÔ dµng tham gia ph¶n øng m·nh liÖt víi halogen, H2SO4, HNO3, Resosin chñ yÕu ®­îc dïng lµm nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt keo d¸n gç, d¸n kim lo¹i ë nhiÖt ®é th­êng ngoµi ra cßn dïng ®Ó s¶n xuÊt thuèc nhuém vµ thuèc y tÕ. 1.2.2. Adehyt. a.Focmandehyt. ( TÝnh chÊt: + Lµ khÝ kh«ng mµu, mïi m¹nh lµm ch¶y n­íc m¾t, khi lµm l¹nh nã biÕn thµnh chÊt láng cã nhiÖt ®é s«i -21oC nãng ch¶y ë nhiÖt ®é -92oC vµ ë -93oC th× ®ãng l¹i thµnh khèi tinh thÓ tr¾ng ch¾c, träng l­îng riªng 0,8153g/cm3 (ë 20oC). + Focmandehyt th­êng ®­îc sö dông ë d¹ng dung dÞch gäi lµ Focmanlin. Focmanlin chøa 33-40% thÓ tÝch focmandehyt, hay 30-37% tÝnh theo träng l­îng. +Trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt chÊt dÎo th­êng dïng para-Focmandehyt hay parafoc lµ hçn hîp Polyme ph©n tö thÊp vµ cao cña Focmandehyt cã c«ng thøc (CH20)n ®Ó s¶n xuÊt nhùa phenol-Focmandehyt tinh khiÕt. ( C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ. ( ¤xy ho¸ r­îu metylic b»ng «xy kh«ng khÝ cã b¹c tham gia. §ång thêi khö hydro cña r­îu. HoÆc ph¶n øng cã thÓ tiÕn hµnh trong ch©n kh«ng hoÆc d­íi ¸p xuÊt. ( §iÒu chÕ Focmandehyt tõ metan. Nguyªn liÖu quan träng nhÊt lµ metan vµ khÝ thiªn nhiªn chøa metan. Metan ®­¬c ®iÒu chÕ tõ c¸c s¶n phÈm chÕ biÕn dÇu má vµ khÝ thiªn nhiªn. C¸c giai ®o¹n cña qu¸ tr×nh. Oxy ho¸ metan kh«ng hoµn toµn ë 1400-1500oC xÈy ra ph¶n øng: Hµm l­îng cña khÝ metan cã trong khi thiªn nhiªn cÇn ph¶i ®¹t tíi 90- 98%. Metanol ®­îc tæng hîp tõ hçn hîp H2 vµ CO ë trªn vµ tiÕn hµnh oxy ho¸ metanol ë nhiÖt ®é 500-600oC cã mÆt xóc t¸c th× nhËn ®­îc Focmandehyt. * Oxy ho¸ etylen: cho hçn hîp khÝ chøa 85% etylen vµ 15% oxy vÒ thÓ tÝch qua c¸c chÊt tiÕp xóc tr¬ nh­: §Êt sÐt nung tÈm H2BO3 hoÆc H3PO4 ë 375oC hoÆc ®i qua th¸p chÊt ®Çy ®¸ bät tÈm KMnO4 hay KClO3 ë nhiÖt ®é lín h¬n 100oC. HiÖu suÊt t¹o thµnh Focmandehyt kh¸ cao (70-80%). b.Axetandehyt: - Lµ chÊt láng cã mïi khã chÞu, nhiÖt ®é s«i lµ 20,8oC, nãng chÈy ë – 123,5oC, träng l­îng riªng d=0,792g/cm3 . - Axetandehyt tan trong n­íc, r­îu ete. Muèn t¸ch tõ dung dÞch n­íc cÇn ph¶i thªm CaCl2. - Tõ Axetandehyt cã thÓ nhËn ®­îc polyxetandehyt, ®ã lµ Polyme chÞu nhiÖt tèt cã tÝnh chÊt c¬ lý cao. a.Fufurol. C«ng thøc ho¸ häc: + Lµ chÊt láng kh«ng mµu mïi dÔ chÞu. NhiÖt ®é s«i lµ 161,7oC, ®ãng r¾n ë 36,5oC. Träng l­îng riªng lµ 1,1598g/cm3 Fufurol tan trong r­îu etylic, metylic, ete, axeton. + Ph­ong ph¸p chñ yÕu ®Ó s¶n xuÊt Fufurol lµ thuû ph©n c¸c chÕ phÈm trong n«ng nghiÖp: r¹ r¬m , lâi ng« ... tiÕn hµnh thuû ph©n d­íi ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é lín h¬n 100oc. Ngoµi ra cßn ®iÒu chÕ b»ng c¸ch thuû ph©n gç hoÆc than n©u. 1.3.ph¶n øng t¹o nhùa Novolac vµ Rezolic. a. ph¶n øng t¹o nhùa Rezolic. X¶y ra trong m«i tr­êng kiÒm, c¬ chÕ nh­ sau. - Ion phenolat cã kh¶ n¨ng gi¶i to¶ ®iÖn tÝch vµo vßng benzen lµm cho mËt ®é ®iÖn tö t¹i c¸c vÞ trÝ octo vµ para cña vßng t¨ng lªn. C¸c ion nµy sÏ ph¶n øng víi formandehyt theo ph­¬ng tr×nh. Trong m«i tr­êng kiÒm ion hydroxyl metylol phenol bÒn v÷ng vµ c¸c vÞ trÝ ho¹t ®éng cßn l¹i cña phenol tiÕp tôc ph¶n øng víi focmandehyt ®Ó t¹o ra c¸c mono, di, tri hydroxyl phenol. Sù t¸c dông ®ã xÈy ra theo tèc ®é gi¶m dÇn. §Þnh h­íng gi÷a vÞ trÝ octo vµ para phô thuéc vµo xóc t¸c ®em dïng: Xóc T¸c  Tû lÖ octo/para   Mg(OH)2  4,32   Ca(OH)2  3,08   LiOH  1,75   NaOH  1,56   KOH  1,33   (CH3)4N+OH-  0,88   Hçn hîp r­îu phenolic nµy sÏ ng­ng tô t¹o nhùa rezolic:  b. ph¶n øng t¹o nhùa Novolac: - Nhùa Novolac lµ s¶n phÈm ®a tô gi÷a phenol vµ focmandehyt trong m«i tr­êng axit. Tû lÖ phenol/Focmandehyt>1. C¬ chÕ ph¶n øng t¹o nhùa Novolac nh­ sau: Ion metynol sÏ tÊn c«ng vµo vÞ trÝ giµu ®iÖn tö cña phenol: Trong m«i tr­êng axit c¸c metylol phenol kh«ng bÒn chóng t­¬ng t¸c víi ion H+ t¹o ion metyl phenol:  HoÆc chóng ng­ng tô víi nhau t¹o thµnh cÇu nèi metylen. CÊu tróc Novolac lµ nh÷ng m¹ch th¼ng cã khèi l­îng ph©n tö kh«ng lín l¾m. Ph¶n øng tæng qu¸t nh­ sau: (n+2)C6H5OH + (n+1)CH2O HOC6H4CH2 C6H5(OH)CH2 C6H4OH víi n=4-8 1.4.§iÒu kiÖn ng­ng tô. - Ph¶n øng gi÷a phenol vµ Focmandehyt lµ ph¶n øng ®a tô tõng bËc, nhê vËy cã thÓ t¸ch vµ nghiªn cøu s¶n phÈm ban ®Çu t­¬ng ®èi æn ®Þnh. Ng­êi ta x¸c ®Þnh r»ng cÊu t¹o ho¸ häc cña nguyªn liÖu, tû lÖ ph©n tö gi÷a phenol – andehyt, m«i tr­êng cã ¶nh h­ëng quyÕt ®Þnh ®Õn qu¸ tr×nh t¹o thµnh vµ tÝnh chÊt cña nhùa. C¸c ®iÒu kiÖn c¬ b¶n chung nhÊt ®Ó h×nh thµnh nhùa nh­ sau: • §iÒu kiÖn t¹o nhùa Rezolic. ( Nhùa Rezolic nhËn ®­îc trong ®iÒu kiÖn: M«i tr­êng ph¶n øng lµ m«i tr­êng kiÒm. Phenol phai cã ba vi trÝ ho¹t ®éng. Tû lÖ gi÷a phenol/Focmandehyt<1 hay gÇn tû lÖ ®­¬ng l­îng. 1.4.1. §iÒu kiÖn ng­ng tô nhùa Rezolic. a. Xóc t¸c. Nh÷ng xóc t¸c th­êng dïng lµ: NaOH, Ba(OH)2, NH4OH, vµ trong mét sè tr­êng hîp cßn dïng Na2CO3, Na2SO4 , vv... • NaOH: + Lµ xóc t¸c rÊt m¹nh, chØ dïng mét l­îng nhá (kho¶ng 0,1%). So víi c¸c xóc t¸c kh¸c th× NaOH lµm cho s¶n phÈm ®a tô ban ®Çu rÔ hoµ tan trong m«i tr­êng ph¶n øng vµ NaOH ®­îc sö dông trong tr­êng hîp cÇn ph¶i h·m qu¸ tr×nh keo tô NaOH cßn t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ nhùa Rezolic láng kh«ng cã n­íc. + Nh­îc ®iÓm cña xóc t¸c nµy lµ cÇn ph¶i tiÕn hµnh trung hoµ kiÒm cßn l¹i trong nhùa. NÕu cßn kiÒm tù do sÏ lµm gi¶m c¸c tÝnh chÊt kü thuËt cña nhùa nh­: (mµu s¾c, ®é bÒn n­íc, nhÊt lµ tÝnh c¸ch ®iÖn ). • Ba(OH)2.8H2O: + Lµ xóc t¸c yÕu h¬n xót lªn dïng víi l­îng lín h¬n (1-1,5%). Ba(OH)2 rÊt rÔ trung hoµ, vÝ dô cã thÓ dïng CO2. NÕu nh­ cßn muèi Bari ë trong nhùa Rezol th× kh«ng lµm gi¶m ®i ®é æn ®Þnh ho¸ häc còng nh­ tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn cña nhùa. • NH4OH: (th­êng ë d¹ng amoniac 25%). Lµ xóc t¸c phæ biÕn nhÊt ®Ó ®iÒu chÕ nhùa Rezolic. KhuyÕt ®iÓm cña lo¹i xóc t¸c nµy lµ lµm rép s¶n phÈm trong qu¸ tr×nh Ðp nãng. b. Tû lÖ cÊu tö : Tû lÖ cÊu tö lµ yÕu tè quan träng hµm l­îng c¸c cÊu tö ®­îc lÊy gÇn víi ®­¬ng l­îng ph©n tö. Khi t¨ng hµm l­îng focmandehyt thi tÝnh chÊt cña nhùa còng thay ®æi: t¨ng nhiÖt ®é nhá giät, t¨ng tèc ®é ®ãng r¾n vµ gi¶m hµm l­îng phenol tù do trong nhùa. B¶ng B thÓ hiÖn ®Æc tr­ng cña nhùa Rezolic phô thuéc vµo tû lÖ Phenol/Focmandehyt. B¶ng B: ¶nh h­ëng cña tû lÖ c¸c cÊu tö ®Õn tÝnh chÊt cña nhùa. Tû lÖ gi÷a phenol so víi Focmandehyt  HiÖu suÊt cña nhùa so víi phenol (%)  NhiÖt ®é nhá giät theo UbenlopoC  Tèc ®é ®ãng r¾n ë 150oC (gi©y)  §é nhít cña dung dÞch r­îu 50% epoiz  Hµm l­îng phenol tù do (%)   5:4  112  42  160  23,0  24,3   5:5  118  50  98  39,5  16,8   5:6  112  65  100  42,0  15,5   5:7  126  66  96  42,5  14,8   c. Thµnh phÇn ho¸ häc cña c¸c cÊu tö: - Nång ®é c¸c cÊu tö cã 3 vÞ trÝ ho¹t ®éng trong phenol nguyªn liÖu cã ý nghÜa rÊt lín: - Phenol cã ba vÞ trÝ ho¹t ®éng, tham gia ph¶n øng víi focmaldehyt rÊt m¹nh trong qu¸ tr×nh ng­ng tô vµ t¹o thµnh nhùa rezolic cã nhiÖt ®é ®ãng r¾n cao h¬n c¶. + m-crezol còng gièng nh­ phenol, nghÜa lµ t¹o thµnh nhùa cã nhiÖt ®é ®ãng r¾n cao. - Tèc ®é t¹o thµnh nhùa rezolic cña crezol cao h¬n so víi phenol v× nhãm -CH3 cã t¸c dông ho¹t ho¸ nh÷ng nguyªn tö hydro bªn c¹nh cña vßng Benzen. •§iÒu kiÖn t¹o nhùa Novolac. - §Ó t¹o ®­îc nhùa Novolac th× ph¶n øng ng­ng tô ph¶i ®­îc tiÕn hµnh ë trong m«i tr­êng axit, phenol cã tõ 2 ®Õn 3 vÞ trÝ ho¹t ®éng. TØ lÖ c¸c cÊu tö ë tû lÖ gÇn ®­¬ng l­îng hoÆc d­ phenol, th­êng tû lÖ phenol/focmaldehyt = 7/6 (hoÆc 6/5) ®Ó ®¶m b¶o nhùa thu ®­îc cã nh÷ng ®Æc tÝnh tèt. 1.4.2. §iÒu kiÖn ng­ng tô nhùa novolac. a. Xóc t¸c: Ph¶n øng ®a tô vµ t¹o thµnh Novolac ®­îc xóc t¸c nhê ion H+. Trong nh÷ng tr­êng hîp kh«ng cã xóc t¸c, axit focmic cã trong focmalin kü thuËt ®ãng vai trß lµ xóc t¸c. • Axit HCl: ( Nång ®é HCl trong m«i tr­êng ph¶n øng tõ 0,1 ®Õn 0,3% (so víi phenol) v× cßn chó ý ®Õn l­îng axit focmic cã trong focmalin kü thuËt. PH cña m«i tr­êng ph¶n øng th­êng tõ 1,8-2,2. Ph¶n øng ®a tô t¹o nhùa Novolac to¶ nhiÖt cã thÓ s«i m¹nh lµm b¾n hçn hîp ra khái nåi ph¶n øng. Do ®ã nªn cho l­îng axit HCl lµm 2 -3 lÇn. ( ¦u ®iÓm cña xóc t¸c nµy lµ trong qu¸ tr×nh xÊy hÇu hÕt axit HCl ®­îc t¸ch ra khái hçn hîp cïng víi h¬i n­íc. Tuy nhiªn cã nh­îc ®iÓm lµ HCl ¨n mßn thiÕt bÞ m¹nh. • Axit H2SO4. ( ChØ ¸p dông cho nh÷ng tr­êng hîp ®Æc biÖt. T¸c dông cña H2SO4 kÐm h¬n HCl. Axit H2SO4 ë l¹i trong nhùa nªn sau ®ã ph¶i trung hoµ b»ng Ba(OH)2 vµ Ca(OH)2. ( Nhùa nhËn ®­îc cã mµu sÉm h¬n so víi khi dïng HCl. H2SO4 còng ¨n mon thiÕt bÞ, th­êng lÊy tõ 0,4-0,6%. •Axit oxalic: ( Lµ mét axit h÷u c¬ ph©n ly yÕu, ho¹t tÝnh xóc t¸c kÐm nªn dïng mét l­îng nhiÒu (1,5-2,5%). ( Qu¸ tr×nh ph¶n øng xÈy ra dÔ ®iÒu chØnh h¬n nh­ng thêi gian kÐo dµi h¬n so víi khi dïng c¸c chÊt xóc t¸c nãi trªn. • Axit focmic: ( Lu«n cã mÆt trong focmalin kü thuËt nh­ng hµm l­îng Ýt (~0,1%) kh«ng ®ñ ®Ó ®¶m b¶o tèc ®é ph¶n øng cÇn thiÕt. V× vËy khi tiÕn hµnh ®a tô cÇn ph¶i thªm axit ®Ó gi¶m PH m«i tr­êng (hçn hîp phenol vµ focmalin) tõ 3,5- 4,5 xuèng 1,8-2,2. ( Tãm l¹i axit HCl lµ xóc t¸c chñ yÕu dïng ®Ó s¶n xuÊt nhùa Novolac dïng lµm bét Ðp, cßn axit oxalic th­êng dïng ®Ó s¶n xuÊt nhùa Novolac dïng cho c«ng nghiÖp s¬n. b. Tû lÖ c¸c cÊu tö: ( Tû lÖ c¸c cÊu tö ban ®Çu cã ¶nh h­ëng ®Õn qu¸ tr×nh t¹o thµnh nhùa novolac hay rezolic. B¶ng C thÓ hiÖn tÝnh chÊt cña novolac phô thuéc vµo tû lÖ focmaldehit/phenol. Trªn b¶ng : ¶nh h­ëng cña tû lÖ focmaldehyt/phenol ®Õn tÝnh chÊt cña nhùa. L­îng focmaldehit øng víi 100g phenol (g)  HiÖu suÊt (%)  NhiÖt ®é nhá giät theo Ubenlop (oC)  Tèc ®é keo ho¸ (gi©y)  §é nhít cña dung dÞch 50% trong cån epoiz  Hµm l­îng tù do (%)   24  108,9  97,5  160  83  8,7   26  109,6  103  80  136  5,9   28  112  112  65  370  4,7   29  Nhùa chuyÓn sang giai ®o¹n B   c. C¸c ®iÒu kiÖn ®a tô vµ sÊy. Qu¸ tr×nh ®iÒu chÕ nhùa novolac gåm c¸c giai ®o¹n: ®a tô nhùa, t¹o thµnh nhùa vµ sÊy nhùa. NÕu thêi gian ng­ng tô kÐo dµi h¬n th× phenol kÕt hîp víi fomandehyt hoµn toµn h¬n, träng l­îng ph©n tö trung b×nh vµ hiÖu suÊt cao h¬n. B¶ng D: ¶nh h­ëng cña thêi gian ®a tô ®Õn tÝnh chÊt cña nhùa. Thêi gian ®a tô (phót)  HiÖu suÊt so víi phenol (%)  Hµm l­îng phenol tù do  ®é nhít cña dung dÞch 50 trong cån epoiz  NhiÖt ®é nhá giät theo Ubenlop (0C)   55  107,6  6,7  106  102   60  107,8  6,4  107  103   90  107,9  6,0  126  110   150  108,0  5,8  129  111   270  108,2  5,25  163  117   -TiÕn hµnh xÊy nhùa nh»m môc ®Ých t¸ch hÕt n­íc vµ c¸c cÊu tö kh«ng tham gia ph¶n øng (phenol, fomandehyt, axit HCl …) vµ ®ång thêi ®Ó hoµn thiÖn qu¸ tr×nh ®a tô s©u h¬n ë nhiÖt ®é cao ®Ó nhËn ®­îc nhùa cã tÝnh chÊt thÝch øng, v× vËy qu¸ tr×nh xÊy gåm c¸c b­íc sau: + §un nãng hçn hîp cho ®Õn khi b¾t ®Çu s«i. + Cho n­íc bay h¬i ë nhiÖt ®é s«i cña hçn hîp. + Xö lý nhiÖt: n©ng nhiÖt ®é cao h¬n nhiÖt ®é s«i cña hçn hîp. Thêi gian sö lý nhiÖt vµ nhiÖt ®é cuèi cïng ¶nh h­ëng ®Õn ®é nhít, nhiÖt ®é ch¶y mÒm, nhiÖt ®é nhá giät vµ hµm l­îng phenol tù do. 1.5. øng dông. Tïy thuéc vµo ph­¬ng ph¸p tæng hîp s¶n phÈm tõ nhùa phenolic cã tÝnh chÊt kh¸c nhau nªn ®­îc øng dông trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau. 1.5.1. Bét Ðp. S¶n phÈm bét Ðp lµ hçn hîp gi÷a nhùa Novolac hoÆc rezolic víi mét sè phô gia nh­: bét gç, b«ng thñy tinh, mica, bét giÊy… bét Ðp sö dông nhùa Novolac s¶n xuÊt phÇn lín c¸c vËt phÈm th«ng dông, nhùa rezolic th­êng sö dông trong tr­êng hîp s¶n xuÊt chÊt dÎo chuyªn dông. 1.5.2. ChÊt dÎo líp. VËt liÖu Ðp líp cña nhùa phenolic ®­îc sö dông kh¸ réng r·i trong c¸c nghµnh kü thuËt, ®Æc biÖt trong c«ng nghiÖp ®iÖn tö, giao th«ng, c¬ khÝ… ChÊt dÎo líp víi phô gia giÊy kh«ng bÒn axit, kiÒm m¹nh, chÞu t¸c dông cña dÇu mì, dÔ gia c«ng, tÝnh c¸ch ®iÖn cña vËt liÖu phô thuéc vµo hµm Èm. ChÊt dÎo líp gia c­êng b»ng v¶i thñy tinh cã thÓ s¶n xuÊt ®­îc chi tiÕt lµm viÖc trong c¸c ®iÒu kiÖn va ®Ëp, ®é bÒn hãa kh«ng cao. ChÊt dÎo líp víi phô gia gç Ðp cho s¶n phÈm cã tÝnh chÞu mµi mßn vµ ma s¸t cao nh­ng ®é bÒn hãa kh«ng cao. 1.5.3. VËt liÖu sîi Ðp. Sîi Ðp hay dïng nh­ sîi thñy tinh, xenlulo… vËt liÖu Ðp cho s¶n phÈm cã tÝnh chÊt c¬ lý cao. Khi s¶n xuÊt chñ yÕu dïng d¹ng rezolic, d¹ng Novolac sö dông rÊt Ýt. S¶n phÈm sîi Ðp cã c¸c th«ng sè c¬ lý tèt, bÒn axit, kiÒm yÕu, kh«ng bÒn víi axit vµ kiÒm m¹nh. Sîi Ðp dïng gia c«ng c¸c chi tiÕt kÕt cÊu chÞu lùc, chÞu nhiÖt, c¸ch ®iÖn ë ®iÖn ¸p thÊp. øng dông trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp chÕ t¹o c¬ khÝ vµ dông cô m¸y mãc. 1.5.4. øng dông lµm phaolit. Phaolit lµ lo¹i chÊt dÎo chÞu axit tèt s¶n xuÊt tõ nhùa rezolic vµ c¸c phô gia. Phèi liÖu cña hçn hîp phaolit phô thuéc rÊt nhiÒu vµo lo¹i nhùa rezolic vµ phô gia ®em dïng. øng dông chñ yÕu cña phaolit lµ ®Ó lµm th©n trßn cì lín cña thiÕt bÞ, dïng lãt vµo thiÕt bÞ b»ng gang, thÐp… c¸c chi tiÕt s¶n phÈm lµm tõ phaolit cã thÓ ®¬n gi¶n hoÆc phøc t¹p. Phaolit ®­îc øng dông nhiÒu trong c«ng nghÖ hãa chÊt. 1.5.5. Keo d¸n. Còng nh­ ure-focmandehyt nhùa phenol focmandehyt cã øng dông rÊt quan träng lµ dïng ®Ó d¸n c¸c vËt liÖu nh­: gç, kim lo¹i, thñy tinh, sø, gèm… Keo phenol cã tÝnh kÕt dÝnh cao, chÞu ®­îc Èm vµ c¸c lo¹i nÊm. Song cã nh­îc ®iÓm lµ mµng s¬n dßn, ®é bÒn cña mèi d¸n kÕt cÊu gç thÊp do t¸c dông thñy ph©n cña xóc t¸c axit lªn xenlulo. V× vËy nªn dïng keo phenol cã phèi trén víi c¸c polyme nhiÖt dÎo. 1.5.6. Mét vµi øng dông kh¸c. Nh÷ng øng dông kÓ trªn chiÕm phÇn lín s¶n l­îng nhùa phenolic ®­îc tæng hîp, ngoµi ra cßn øng dông trong mét sè tr­êng hîp kh¸c nh­: Dïng lµm chÊt dÎo bät, s¶n phÈm cã tû träng thÊp 0,015-0,32 g/cm3 cã nhiÒu ®Æc tÝnh tèt so víi mét sè lo¹i nhùa kh¸c, ®­îc sö dông trong x©y dùng. Dïng lµm mµng s¬n vµ vecni. Ngoµi ra nhùa Novolac cã thÓ ®­îc dïng ®Ó chÕ t¹o mét sè s¶n phÈm nh­ sau: Chi tiÕt cho ®éng c¬, háa tiÔn, ph¸o b«ng. Phanh, líp ®Öm mèi nèi (compling bining) chÞu nhiÖt >500oC. Dông cô ®iÖn dïng cho gia ®×nh (lß n­íng) dïng ®Õn 280oC. Van b¬m n­íc. Chi tiÕt kÐo chuyÓn ®éng n­íc. §Çu chÕ hßa khÝ. L¾p ®Çu xilanh cña ®éng c¬ xe. §Çu nót m¸y ch÷ m¹ kim lo¹i. §én bét ®ång dÉn ®iÖn cao. §én bét s¾t, banium femte dÉn tõ. §én bét ch× mµi läc tia X. §én graphit b¸n dÉn. §én bét gç + cao su t¨ng ®é bÒn va ®Ëp nh­ng gi¶m ®é bÒn nhiÖt dïng trong phic ®iÖn. • Chän ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt. + Nhùa Novolac cã thÓ ®­îc s¶n xuÊt theo hai ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt gi¸n ®o¹n vµ liªn tôc. Ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n cã ®Æc ®iÓm thµnh phÇn ph¶n øng thay ®æi theo thêi gian tiÕn hµnh vµ gi÷ nguyªn trong kh«ng gian mµ qu¸ tr×nh x¶y ra, ®é ®ång ®Òu s¶n phÈm kh«ng cao v× cßn tïy thuéc vµo c¸c mÎ ph¶n øng h¬n n÷a ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n cßn cho n¨ng suÊt thÊp. Trong ®å ¸n nµy chän ph­¬ng ¸n s¶n xuÊt nhùa Novolac theo ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n. *S¶n xuÊt nhùa Novolac theo ph­¬ng ph¸p liªn tôc. + S¶n xuÊt nhùa Novolac theo ph­¬ng ph¸p nµy th× nguyªn liÖu vµ nhùa ®­îc ®­a vµo vµ lÊy ra liªn tôc, th«ng qua mét hÖ thiÕt bÞ nèi tiÕp nhau. Trong thêi gian ph¶n øng nång ®é c¸c cÊu tö trong mét thÓ tÝch nao ®ã kh«ng thay ®æi theo thêi gian: bao g«m qu¸ tr×nh liªn tôc tõng b©c vµ qu¸ tr×nh liªn tôc tõng dßng. + Qu¸ tr×nh liªn tôc tõng bËc: lµ qu¸ tr×nh x¶y ra tõng bËc trong mét dÉy thiÕt bÞ ®Æt nèi tiÕp nhau thµnh mét hÖ t¸c dông liªn tôc. Qu¸ tr×nh nµy cã ®Æc ®iÓm lµ nång ®é cña c¸c cÊu tö kh«ng thay ®æi trong toµn bé thÓ tÝch cña thiÕt bÞ ph¶n øng sau khi ®¹t ®Õn gi¸ trÞ æn ®Þnh. Sù thay ®æi nång ®é cña c¸c cÊu tö ban ®Çu vµ c¸c s¶n phÈm cuèi cïng, khi ®ã ë mçi thiÕt bÞ ph¶n øng hçn hîp ph¶n øng vµ chÊt láng ch¶y ra tõ thiÕt bÞ ®ã cã thµnh phÇn ®ång nhÊt. + Qu¸ tr×nh dßng liªn tôc: lµ qu¸ tr×nh trong ®ã nång ®é cña c¸c cÊu tö thay ®æi trong toµn bé kh«ng gian ph¶n øng còng gièng nh­ qu¸ tr×nh liªn tôc tõng bËc, ®èi víi qu¸ tr×nh dßng liªn tôc thµnh phÇn hçn hîp ph¶n øng kh«ng thay ®æi trong suèt thêi gian tiÕn hµnh qu¸ tr×nh. ChÕ ®é æn ®Þnh thiÕt lËp chØ cã thÓ thay ®æi b»ng c¸ch thay ®æi thµnh phÇn hçn hîp cung cÊp, tèc ®é dßng, nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt. Qu¸ tr×nh liªn tôc th­êng tiÕn hµnh trong thiÕt bÞ h×nh èng. *S¶n xuÊt nhùa Novolac theo ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n. Theo ph­¬ng ph¸p nµy nguyªn liÖu tõ thïng chøa ®­îc b¬m ly t©m b¬m vµo thïng cao vÞ vµ chÈy vµo thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh, xóc t¸c còng ®­îc ®­a trùc tiÕp vµo thïng cao vÞ vµ chÈy vµo thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. Ph­¬ng ph¸p nµy cã ­u ®iÓm hÖ thèng thiÕt bÞ s¶n xuÊt ®¬n gi¶n h¬n, chi phÝ kinh tÕ thÊp h¬n ph­¬ng ph¸p liªn tôc vµ cho hiÖu suÊt cao. Nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ n¨ng suÊt kh«ng cao kh«ng t©n dông ®­îc nguån nh©n lùc. THUYÕT Minh d©y chuyÒn s¶n xuÊt Quy tr×nh s¶n xuÊt nhùa Pheno-Focmandehyt d¹ng Novolac theo ph­¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n gåm c¸c c«ng ®o¹n chñ yÕu sau: ë s¬ ®å nµy ta dïng ph­¬ng ph¸p l­êng träng trªn c¸c thïng l­êng nµy cã van x¶ ¸p. Phenol vµ Focmalin tõ c¸c thïng chøa 14 vµ 16 ®­îc b¬m ly t©m 17 b¬m lªn c¸c thïng cao vÞ t­¬ng øng lµ 1 vµ 2, tõ ®ã chÈy vµo thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. Xóc t¸c ®­îc ®­a trùc tiÕp vµo thïng cao vÞ, tõ ®ã chÈy vµo thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. Khi c¸c nguyªn liÖu ®Çu ®­îc ®­a vµo thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh dïng m¸y khuÊy khuÊy ®Òu thªm xóc t¸c ®Õn PH yªu cÇu kho¶ng(1,6-2,3). §un nãng hçn hîp ph¶n øng ®Õn 55-60oC sau ®ã ngõng cÊp nhiÖt v× nhiÖt ®é hçn hîp ph¶n øng tù t¨ng do ph¶n øng to¶ nhiÖt. Khi nhiÖt ®é hçn hîp ®¹t 98-110oC th× hçn hîp b¾t ®Çu s«i vµ ngõng khuÊy. Thêi gian ph¶n øng trong th¸p lµ 4 giê. Hçn hîp ®­¬c sÊy b»ng b¬m ch©n kh«ng. Sau ®ã hçn hîp ®­îc ®­a xu«ng thiÕt bÞ trèng lµm nguéi 13 vµ ®­îc b¨ng t¶i chuyÓn vao kho s¶n phÈm. CH¦¥NG II TÝNH to¸n kü thuËt 2.1.tÝnh phèi liÖu vµ c©n b»ng vËt chÊt. 2.1.1. §¬n phèi liÖu. Nhùa Novolac ®­îc s¶n xuÊt theo ph­¬ng ph¸p gian ®o¹n ®¬n phèi liÖu nh­ sau : Phenol 96% 100 phÇn träng l­îng. Focmandehyt 37% 70 phÇn träng l­îng. HCl 6N 1 phÇn träng l­îng. 2.1.2. C©n b»ng vËt chÊt. - S¬ ®å s¶n xuÊt nhùa Novolac: Gi¶ thiÕt tæn hao qua c¸c c«ng ®o¹n nh­ sau: N¹p liÖu: 0,5% . §a tô: 1%. Läc, T¸ch: 0,5%. SÊy: 0,5%. §ãng gãi s¶n phÈm: 0,5%. Thêi gian lµm viÖc: Tæng sè ngµy trong n¨m: 365 ngµy. nghØ chñ nhËt: 54 ngµy. nghØ lÔ, tÕt: 7 ngµy. NghØ b¶o d­ìng: 14 ngµy. Tæng sè ngµy lµm viÖc trong n¨m: ( 365-54-7-14)= 290 ngµy N¨ng suÊt thiÕt bÞ trong mét ngµy lµ: 1,241(tÊn/ngµy). 2.1.2.1. C©n b»ng vËt chÊt cho 1 tÊn s¶n phÈm. Tõ sè l­îng mét tÊn s¶n phÈm tÝnh ng­îc l¹i ®Ó biÕt nguyªn liÖu ®Çu cÇn dïng. C«ng ®o¹n ®ãng gãi s¶n phÈm. C«ng ®o¹n nµy tæn hao 0,5% nªn s¶n l­îng cÇn s¶n xuÊt tr­íc khi ®­a vµo c«ng ®o¹n nµy lµ: = 1005 (kg) L­îng tæn hao lµ: 1005 -1000 = 5 (kg). C«ng ®o¹n sÊy: C«ng ®o¹n nµy tæn hao 0,5% nªn s¶n l­îng tr­íc khi sÊy lµ: 1010 ( kg) L­îng tæn hao lµ: 1010-1005 = 5 (kg) C«ng ®oan läc, t¸ch n­íc: C«ng ®o¹n nµy tæn hao 0,5% nªn s¶n l­îng cµn thiÕt tr­íc khi vµo c«ng ®o¹n nay lµ: (kg) L­îng tæn hao lµ: 1015-1010 = 5 (kg) C«ng ®o¹n ®a tô: C«ng ®o¹n nµy tæn hao 1% nªn s¶n l­îng tr­íc khi vµo c«ng ®o¹n nµy lµ: (kg) L­îng tæn hao lµ: 1025,26-1015 = 10,26(kg) C«ng ®oan n¹p liÖu: C«ng ®o¹n nµy tæn hao 0,5% nªn s¶n l­¬ng cÇn thiÕt tr­íc khi vµo c«ng ®o¹n nµy lµ:(kg). L­îng tæn hao lµ: 1030,4-1025,26 = 5,14 (kg). + VËy tæn hao c¶ qu¸ tr×nh b»ng tæn hao cña c«ng ®o¹n n¹p liÖu + c«ng ®o¹n ®a tô + c«ng ®o¹n läc t¸ch + c«ng ®o¹n sÊy + c«ng ®o¹n ®ãng gãi s¶n phÈm ( 0,5 + 1 + 0,5 +0,5 +0,5) = 3% VËy tæn hao c¶ qu¸ tr×nh lµ 3% Tõ ®¬n phèi liÖu: 100kg phenol ph¶n øng víi 27kg Focmalin vµ 1 kg HCl thu ®­îc 113kg nhùa Novolac. L­îng Phenol 100% cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra 1030,4kg nhùa Novolac lµ:  L­îng Phenol 96% cÇn thiÕt ®Ó t¹o ra 1030,4 kg nhùa Novolac lµ:  L­îng Focmanlin 100% cÇn ®Ó t¹o ra 1030,4 kg nhùa Novolac la:  L­äng Focmanlin 37% cÇn ®Ó t¹o ra 1030,4 kg nhùa Novolac lµ:  L­îng xóc t¸c cÇn thiÕt lµ :  2.1.2.1.C©n b»ng vËt chÊt cho mét tÊn s¶n phÈm: Nguyªn liÖu  L­îng vµo (kg)  L­îng ra (kg)  Tæn hao (kg)   Phenol 96%  949,85  1000  28,49   Focmalin 37%  665,4   19,96   HCl 6N  9,12   0,27   Tæng céng  1624,37   48,72   2.1.2.2.B¶ng c©n b»ng vËt chÊt cho mét ngµy s¶n xuÊt : Nguyªn liÖu  L­îng vµo (kg)  L­îng ra (kg)   Phenol 96%  1178,76  1241   Focmanlin 37%  825,76    HCl 6N  11,32    Tæng céng  2015,84    2.1.2.3.B¶ng c©n b»ng vËt chÊt cho mét n¨m s¶n xuÊt. Nguyªn liÖu  L­îng vµo (kg)  L­îng ra(kg)   Phenol 96%  341840,4  360.000 kg Nhùa novolac   Focmanlin 37%  239470,4    HCl 6N  3282,8    2.1.2.4. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho 1 mÎ 1 nåi - B­íc chuÈn bÞ Thêi gian - ChuÈn bÞ nguyªn liÖu 30 phót - Gia nhiÖt cho nåi ph¶n øng 15 phót - Cho Focmalin vµo 15 phót - Thêi gian trïng ng­ng 4 giê - Thêi gian hót ch©n kh«ng 20 phót - ChuÈn bÞ cho mÎ sau 90 phót - Thêi gian sÊy vµ nghiÒn nhùa 20 phót Tæng céng 7 giê 10 phót Thêi gian s¶n xuÊt cho mét mÎ lµ 7 giê 10 phót ngµy lµm viÖc 2 ca mçi ca mét nåi ph¶n øng, vËy nguyªn liÖu dïng cho mét mÎ mét nåi b»ng 1/2 nguyªn liÖu dïng cho mét ngµy ®ªm. STT  Tªn nguyªn liÖu  L­îng vµo (kg)  L­îng ra (kg)   1  Phenol 96%  589,38  620,5   2  Focmalin 37%  412,88    3  HCl  5,66    4  Tæng céng  1007,92    2.2. TÝnh to¸n thiÕt bÞ. 2.2.1 TÝnh to¸n thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. 2.2.1.1.TÝnh thÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh: Hçn hîp ph¶n øng gåm ba cÊu tö: Phenol, dung dÞch Focmalin, xóc t¸c axit HCl. ThÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng tÝnh theo c«ng thøc sau: Vhh= [9-Tr14]. Trong ®ã Ghh: Khèi l­îng hçn hîp ph¶n øng. Vhh: ThÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng. : Khèi l­îng riªng cña hçn hîp ph¶n øng. =0,01(.a1 + .a2 +…+.an). Trong ®ã: , ,… lµ khèi l­îng riªng cña t­ng cÊu tö trong dung dÞch. Vµ a1, a2 ….an lµ nång ®é phÇn tr¨m khèi l­îng cña tõng cÊu tö. NhiÖt ®é lµm viÖc trong th¸p lµ 98oC. Theo [ 10-Tr7] tÝnh ®­îc  = 1005kg/m3. Theo [10-Tr81] tÝnh ®­îc  =1002,4kg/m3. Theo [10-Tr17] tÝnh ®­îc  = 962 kg/m3. Theo ®¬n phèi liÖu tÝnh ®­îc a1=58,48% ; a2=40,93%; a3= 0,58%. VËy = 0,01(1005.58,48 + 1002,4.40,93 + 962.0.58)=1003,59(kg/m3). Khèi l­îng nguyªn liÖu trong mét mÎ lµ: Ghh = 1007,92(kg). MÆt kh¸c  = 1003,59kg/m3. VËy thÓ tÝch hçn hîp ph¶n øng lµ: Vhh===1,004(m3) ThÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ tÝnh theo c«ng thøc: Vlv=, trong ®ã : hÖ sè ®iÒn ®Çy cña thiÕt bÞ, trong c«ng nghÖ ho¸ häc th­¬ng lÊy 0,60,8. Chän = 0,7, vËy thÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ lµ Vlv== 1,434(m3). ThÓ tÝch lµm viÖc cña thiÕt bÞ lµ Vlv=1,5(m3). Chän ®­êng kÝnh thiÕt bÞ ph¶n øng lµ: 1.2 m. DiÖn tÝch thiÕt diÖn cña thiÕt bÞ ph¶n øng lµ: S=.r2=3,14.[]2 =1,1304 m2 ChiÒu cao thiÕt bÞ ph¶n øng tÝnh theo c«ng thøc: H== =1,325(m3). VËy lÊy H=1,4m. 2.2.1.2TÝnh to¸n c¬ khÝ cho thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. 2.2.1.2.1.TÝnh chiÒu dµy thiÕt bÞ ph¶n øng chÝnh. M«i tr­êng lµm viÖc cña th¸p lµ m«i tr­êng axit, nång ®é axit <0,1% vµ nhiÖt ®é lµm viÖc lµ 980C. Chän lo¹i vËt liÖu lµm thiÕt bÞ ph¶n øng cã tÝnh chÞu axit lµ thÐp kh«ng gØ X17H13M2T. ThiÕt bÞ lµm viÖc ë ¸p xuÊt th­êng nªn chÕ t¹o theo ph­¬ng ph¸p hµn th©n h×nh trô. ChiÒu dµy th©n h×nh trô ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau: S=+ C (m) [12-Tr360]. Trong ®ã: : Lµ hÖ sè cña thiÕt bÞ ph¶n øng theo ph­¬ng ph¸p hµn. Chän ph­¬ng ph¸p hµn b¨ng tay vµ hå quang ®iÖn, kتu hµn gi¸p mèi 2 bªn. Theo [12- Tr362] ®­îc = 0,95. Dt: ®­êng kÝnh cña thiÕt bÞ. P: ¸p suÊt lµm viÖc cña th¸p. P= Pkq + P1 Trong ®ã P1: lµ ¸p suÊt thuû tÜnh cña cét chÊt láng. Pkq: lµ ¸p suÊt khÝ quyÓn. P1 ®­îc tÝnh nh­ sau. P1=.g.H [12-Tr360]. : khèi l­îng riªng cña hçn hîp c¸c chÊt trong ph¶n øng. = 1003,59kg/m3 . P1= 1003,59.9,81.1,4=13783,31(N/m2). P=105+13783,31=113783.31(N/m2). • TÝnh [] : [] §é bÒn cña vËt liÖu ë ®©y lµ thÐp kh«ng gØ X17H13M2T. []=. [12-Tr356] []=. Trong ®ã: nK, nC – HÖ sè an toµn theo giíi h¹n bÒn vµ giíi h¹n chÈy. , - Gíi h¹n bÒn khi keo vµ khi chÈy. - HÖ sè hiÖu chØnh chän =0,9). Víi thÐp kh«ng gØ tra ë [12-Tr356] ®­îc nK=2,6, nC=1,5. Tra ë [12-Tr320] ®­îc:= 540.106 N/m2. = 220.106 N/m2. Do ®ã []==186,92.106 N/m2 []==132.106 N/m2 . Chon gi¸ trÞ [] theo gi¸ trÞ nhá nhÊt []=132.106 N/m2. • TÝnh C: C=C1+C2+C3(m) Trong ®ã : C1: bæ sung do ¨n mßn, xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ¨n mon vËt liÖu cña m«i tr­êng lµ m«i tr­êng axit cã nång ®é <1% vµ thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ. Chän C1=1 mm. C2:bæ sung do hao mßn C2=0. C3: bæ sung do dung sai cña chiÒu dµy. Theo [12-Tr 364] cã C3=0,4mm. C= C1+C2+C3 = 1+0+0,4=1,4mm=1,4.10-3 VËy chiÒu dÇy cña th¸p lµ: Do ==1102,1>50 nªn cã thÓ bá P ë mÉu sè. Do ®ã S=+C S==1,944.10-3 m. Do S-C<10 chän S=5mm. • Kiªm tra øng suÊt thö. Theo [12-Tr365] øng suÊt tÝnh theo ¸p suÊt thö ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: =. Trong ®ã PO: ¸p suÊt thö tÝnh to¸n . PO=Pth+P1 N/m2. [12-Tr366] Pth: ¸p suÊt thö thuû lùc. Do P=113783,31N/m2<0,5.106 VËy Pth=1,5.P=1,5.113783,31=170674,97N/m2 [12-Tr358] P1: ¸p suÊt thuû tÜnh cña n­íc. P1=. : Khèi l­îng riªng cña n­íc ë nhiÖt ®é 98oC (nhiÖt ®é trong th¸p ).  =968,44kg/m3 t¹i 98oC. H: chiÒu cao cña thiÕt bÞ chÝnh. g: gia tèc träng tr­êng. P1=.g.H=968,44.9,81.1,4=13300,55N/m2. Po=Pth+P1=170674,97+13300,55=183975,53N/m2. Do ®ã: ==32,37.106(N/m2). =32,37.106<==110.106. VËy chiÒu dµy S=5mm cña th¸p tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn. 2.2.1.2.2.TÝnh ®¸y vµ n¾p thiÕt bÞ. §¸y vµ n¾p thiÕt bÞ lµm cïng vËt liÖu víi th©n thiÕt bÞ. §¸y ®­îc hµn vµo th©n thiÕt bÞ, ®¸y thiÕt bÞ cã èng dÉn s¶n phÈm. N¾p cã nç trôc c¸nh khuÊy, cöa n¹p liÖu, cöa ra vµo vÖ sinh, n¾p ®­îc nèi víi th©n b»ng bÝch nåi. ThiÕt bÞ lµm viÖc ë ¸p suÊt th­êng vµ ®Æt ®øng nªn chän ®¸y vµ n¾p d¹ng elÝp cã gê . ChiÒu dµy ®¸y vµ n¾p tÝnh theo c«ng thøc sau. S=. +C. Trong ®ã: hb : chiÒu cao phÇn nåi cña ®¸y vµ n¾p. Do Dt=1.2m tra b¶ng [12- Tr382] cã hb =250mm. Chon hµn theo ph­¬ng ph¸p hµn b»ng tay b»ng hå quang ®iÖn, kiÓu gi¸p mèi hµn hai bªn. Tra b¶ng [12-Tr362] ®­îc = 0,95. k: hÖ sè thø nguyªn, ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: k=1-. Víi k ®­êng kÝnh lín nhÊt(hay kÝch th­íc lín nhÊt cña lç kh«ng ph¶i h×nh trßn ), cña lç kh«ng t¨ng cøng. Do ®­êng kÝnh èng cã ë ®¸y vµ n¾p kh¸c nhau nªn ph¶i tÝnh hÖ sè k cña ®¸y vµ n¾p. Chän ®­êng kÝnh lç th¸o s¶n phÈm vµ cöa n¹p liÖu lµ 150mm, cöa ra vµo vÖ sinh lµ 400mm. d=150 mm. Nªn k=1-150/1200=0,875. C ®¹i l­îng bæ xung ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau. C=C1+C2+C3. C1: bæ sung do ¨n mßn, xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ¨n mon vËt liÖu cña m«i tr­êng lµ m«i tr­êng axit cã nång ®é <1% vµ thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ. C1=1mm =0,001m. C2: bæ sung do hao mßn. C3: bæ sung do dung sai chiÒu dµy. Chän C3=1.4mm=1,4.10-3m. X¸c ®Þnh chiÒu dµy cña ®¸y vµ n¾p: ¸p suÊt P=114767,83(N/m2). Nh­ tÝnh to¸n ë trªn ®­îc. []==186,92.106 N/m2. []==132.106 N/m2 . Chon gi¸ trÞ [] theo gi¸ trÞ nhá nhÊt []=132.106 N/m2. XÐt ==946,33>50. VËy cã thÓ bá P ë mÉu sè trong c«ng thøc tÝnh S. S=. +C. S=.+1,4=2,18mm. S-C=2,18-1,4=0,79<10 VËy lÊy S t¨ng lªn 2 ®¬n vÞ  chän S=5mm. *KiÓm tra øng suÊt thö. =<. =23,33.106<=110.106N/m2. VËy S=5 mm tho¶ m·n yªu cÇu bÒn do ®ã ®¸y vµ n¾p dµy 5mm. Chän lo¹i ®¸y vµ n¾p elip cã gê: hb=250mm. BÒ mÆt trong F=1,16m3. chiÒu cao gê h=25mm 2.2.1.2.3.Chän mÆt bÝch. BÝch lµ bé phËn quan träng dïng ®Ó nèi c¸c bé phËn cña thiÕt bÞ còng nh­ nèi c¸c bé phËn kh¸c víi thiÕt bÞ. Cã nhiÒu lo¹i bÝch kh¸c nhau, nh­ng do thiÕt bÞ lµm viÖc ë ¸p suÊt th­êng nªn chon kiÓu mÆt bÝch liÒn. Chon bÝch liÒn b»ng thÐp kiÓu ch÷ I víi c¸c th«ng sè sau:[12-Tr421]. ThiÕt bÞ lµm viÖc ë ¸p suÊt P=1.106N/m2. Nh­ h×nh vÏ víi th«ng sè: Py.106 N/m2  Dt  kÝch th­íc nèi      D  Db  DI  DO  Bu-l«ng  1   1.106  1200  1400  1325  1275  1219  db  Z  h         M30  32  45   2..2.1.2.4.TÝnh c«ng suÊt c¸nh khuÊy. - C¸nh khuÊy trong m«i tr­êng láng th­êng ®­îc sö dông réng r·i trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp hãa chÊt, thùc phÈm ®Ó t¹o dung dÞch huyÒn phï, ®Ó t¨ng c­êng c¸c qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt, chuyÓn khèi vµ c¸c ph¶n øng hãa häc vv… -Trong thùc tÕ khi ®¸nh gi¸ mét m¸y khuÊy th­êng chó ý ®Õn c¸c yÕu tè sau: + Chän c¸nh khuÊy. + Thêi gian khuÊy. + C«ng tiªu tèn. + Sè vßng quay. + §é lín cña bÒ mÆt truyÒn nhiÖt. -Trong khu«n khæ ®å ¸n nay chän c¸nh khuÊy d¹ng h×nh khung ®Ó tr¸nh hiªn t­îng táa nhiÖt côc bé, lµm ®ång ®Òu s¶n phÈm chèng l¾ng cÆn ë ®¸y vµ thµnh thiÕt bÞ. ( dM : §­êng kÝnh c¸nh khuÊy. dM=(0,850,98)D, chän dM=0,9D dM=0,9.1,2=1,08m. ( ChiÒu cao c¸nh khuÊy: h=(0,90,1)l h=0,9.1=0,9(m). l: chiÒu cao møc chÊt láng cÇn khuÊy trong thiÕt bÞ ph¶n øng. z : ChiÒu cao tõ ®¸y thiÕt bÞ ®Õn c¸nh khuÊy: z=0,11dM =0,11.1,08=0,1188(m). ( BÒ dµy c¸nh khuÊy: s=0,07.dM = 0,07.1,08=0,0756(m). ( C«ng su©t lµm viÖc cña c¸nh khuÊy: NP=k...n3.dM5(w). Trong ®ã =k.; k= 3,87a. a: tû sè gi÷a chiÒu cao vµ ®­êng kÝnh c¸nh khuÊy. a===0,833. k=3,78.0,833=3,14874. LÊy n=0,8(v/s). : h»ng sè phô thuéc vµo chÕ ®é chuyÓn ®éng cña chÊt láng. : khèi l­äng riªng cña hçn hîp ph¶n øng. : x¸c ®Þnh dùa vµo ®å thÞ quan hÖ =f(Re). ReM===7,204.106. Dùa vµo ®å thÞ quan hÖ x¸c ®Þnh ®­îc =0,5. NP=0,5.1003,59.0,83.1,085=377,5(w). ( C«ng suÊt ®Ó th¾ng lùc c¶n cña chÊt láng lµ: NY=k. .n3.dM5(w). C«ng suÊt më m¸y : NM=NP+NY. NM=(k+)..n3.dM5(w). NM=(3,14874+0,5).1003,59.0,83.1,085=2754,787(w)=2,755(kw). ( C«ng suÊt ®éng c¬ ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau. N®c= [11-Tr620] : hiÖu suÊt cña ®éng c¬, =0,60,7 chän =0,65. N®c= 4,24(kw). Chän ®éng c¬ nh·n hiÖu AO-32-2(thÝch hîp lµm trong ®iÒu kiÖn Èm ­ít). Cã n=1490vßng/phót; =0,84;cos=0,84. §­êng kÝnh trôc khuÊy x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: dk= Trong ®ã Mx=. Víi n: sè vßng quay cña c¸nh khuÊy, chän n=0,8(v/s). vËy dk== 69,48(mm). lµm chßn dk=65(mm). Tra b¶ng [12-Tr623] ®­îc m«i tr­êng khuÊy cã ®é nhít =10-340N.s/m2. khèi l­îng riªng =8001900kg/m3. Dùa vµo b¶ng quy chuÈn c¸nh khuÊy chon c¸nh khuÊy cã c¸c kÝch th­íc chÝnh nh­ sau: dM=1060(mm). n=0,3-0,97(vg/s). N=0,01-3,02(kw). dk=65(mm). Tõ c¸c kÝch th­íc trªn chon hÖ dÉn ®éng lµ hÖ Pu-longMH5860_66 cã c¸c kÝch th­íc chÝnh nh­ sau: d(mm)  H(mm)  H1(mm)  M(kg)   65  2458  990  629   2..2.1.3. TÝnh b¶o «n thiÕt bÞ. B¶o «n cã t¸c dông lµm gi¶m bít sù chuyÒn nhiÖt ra ngoµi m«i tr­êng tõ bÒ mÆt thiÕt bÞ ph¶n øng. §Ó ®¶m b¶o nhiÖt ®é ph¶n øng vµ gi¶m tiªu tèn n¨ng l­îng nh­ vËy lµm gi¶m l­îng h¬i cÇn thiÕt ®Ó ®un nãng thiÕt bÞ. Qu¸ tr×nh chuyÒn nhiÖt x¶y ra theo s¬ ®å sau. Gäi t1: NhiÖt ®é cña chÊt t¶i nhiÖt (nhiÖt ®é h¬i n­íc b·o hoµ ë 120oC). : nhiÖt ®é bÒ mÆt b¶o «n gi¸p víi kh«ng khÝ (0C).  : nhiÖt ®é thµnh thiÕt bÞ phÝa trong th¸p (oC). t2: nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ (0C). : chiÒu dµylíp vá ¸o (m). : chiÒu dÇy líp vá b¶o «n (m). : hÖ sè truyÒn nhiÖt cña líp vá ¸o(W/m.®é). : hÖ sè truyÒn nhiÖt cña líp b¶o «n (W/m.®é). + Coi qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt tõ chÊt t¶i nhiÖt ra m«i tr­êng lµ truyÒn nhiÖt ®¼ng nhiÖt vµ æn ®Þnh. Nh­ vËy nhiÖt t¶i ®Õn thµnh thiÕt bÞ (q1), nhiÖt t¶i do dÉn nhiÖt qua thµnh (q2)vµ nhiÖt t¶i do bøc x¹ tõ thµnh thiÕt bÞ vµo kh«ng khÝ (q3) sÏ b»ng nhau. q1=q2=q3. Theo [12-Tr3] q1=.. : hÖ sè cÊp nhiÖt cña h¬i ®un nãng ,W/m2®é. : hiÖu sè nhiÖt ®é gi÷a h¬i vµ thµnh trong thiÕt bÞ , oC. + NhiÖt t¶i ra qua t­¬ng ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau. q2= [12-Tr3]. Trong ®ã : chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a thµnh trong vµ thµnh ngoµi , oC. :tæng nhiÖt trë cña thµnh , m2.®é/w. = - =t1- -. =rC++. Trong ®ã rC: nhiÖt trë cña cÆn, m2.®é/w. , : chiÒu dµy líp ¸o vµ chiÒu dµy líp b¶o «n. . + NhiÖt t¶i riªng vÒ phÝa kh«ng khÝ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: qk=q3= [12-Tr3]. : hÖ sè cÊp nhiÖt vÒ phÝa kh«ng khÝ. =9,3+0,058.. Do q1=q2=q3 . do q1=q2 nªn . . ChiÒu dÇy líp b¶o «n lµ: rC++=. . ë ®©y chän vËt liÖu b¶o «n lµ b«ng thuû tinh bªn ngoµi bäc líp v¶i thuû tinh cã: =0,125w/m.®é [11-Tr128]. Chän líp vá b¶o «n thiÕt bÞ b»ng thÐp CT3 do ®ã =50,2w/m.®é [11-Tr127]. Sö dông h¬i n­íc b·o hoµ 2at ®Ó cung cÊp nhiÖt cho ph¶n øng, theo [11-Tr312] th× t1=120oC. Chon nhiÖt ®é m«i tr­êng t2=25oC. Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é mÆt ngoµi líp b¶o «n lµ =40oC. BÒ dÇy cña vá ¸o lµ: =4 mm. ( TÝnh : C¸c th«ng sè cña h¬i n­íc b·o hoµ ë 2at vµ nhiÖt ®é t = 120oC. + khèi l­îng riªng:  [11-Tr312]. + HÖ sè dÉn nhiÖt: =2,7179.10-2w/m.®é [11-Tr133]. + NhiÖt dung riªng: CP=0,505 kcal/kg.®é [11-Tr168]. + §é nhít: =138,85.10-7N.s/m2 [11-Tr121]. * Khi ®un nãng h¬i n­íc chuyÓn ®éng trong kho¶ng kh«ng gian vá ¸o vµ th©n thiÕt bÞ. ThiÕt diÖn cña kho¶ng kh«ng gian h×nh vµnh kh¨n nªn chuÈn sè Nuxen ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Nu=0,021 Re0,8.Pr0,4 [12-Tr27]. Re= [12-Tr13]. : vËn tèc h¬i n­íc. dtd: ®­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng víi thiÕt diÖn h×nh v»n kh¨n, dtd=D-d D : ®­êng kÝnh vá ¸o. d: ®­êng kÝnh th©n thiÕt bÞ. : §é nhít cña h¬i. Pr: ChuÈn sè Pran. Pr= [12-Tr12]. d=1200+2.5=1210mm. D=1300mm. Chän vËn tèc cña h¬i n­íc lµ: =25m/s. . =1,08. Nu=0,021.(1,08)0,4.(1,815.105)0,8.=1067,39. VËy =322,34(w/m2.®é). MÆt kh¸c (w/m2®é). Tra ®­îc rC=0,464.10-9(m2/w). Thay vµo ®­îc chiÒu dµy líp b¶o «n lµ: . . =0,057(m). LÊy trßn =60(mm). KiÓm tra lai nhiÖt ®é b¶o «n. HÖ sè truyÒn nhiÖt ra m«i tr­êng: K===1,757. tbo=tkk+. Víi ttb=(oC).

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenol-focmandehyt dạng novolac theo phương pháp gián đoạn.doc