Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenol focmandehyt dạng novolac theo phương pháp gián đoạn với năng suất 360 tấn năm

Story cho phản ứng phenol với dung dịch Focmandehyt trong một thờigian dài mà không cần xúc tác, loại nhựa thu được có đặc điểm đóng rắn chậmthích họp cho sản phẩm khuôn đúc.. Đặc điểm c

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Hoàng Nam

MỞ ĐẦU

Công nghệ vật liệu ngày càng đóng vai trò quan trọng trong khoa học vàtrong đời sống xã hội Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ thuật,ngành công nghệ vật liệu nói chung và công nghệ vật liệu polyme nói riêng ngàycàng có nhiều tiến bộ vượt bậc, tạo ra nhiều loại vật liệu có tính chất ưu việt đượcứng dụng rộng rãi trong khoa học và trong đời sống

Vật liệu polyme được sử dụng rất rộng rãi, các sản phẩm từ polyme gắnliền với đời sống con người, chúng đem lại nhiều tính chất tốt và hiệu quả kinh tếcao Nhựa phenolic hay Phenol-Focmandehyt nói riêng là loại nhựa tổng hợp đầutiên được ứng dụng trong thương mại Mặc dù được tổng họp muộn hơn nhiềuloại nhựa khác và chí đưa vào sản xuất công nghiệp ở những năm đầu của thế kỷ

20 nhưng cho đên nay nhựa phenolic không ngừng phát triển cả về số lượng vàchất lượng Sản lượng tiêu thụ nhựa phenolic hàng năm tăng lên đáng kể

Trên cơ sở đó việc: "Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa phenoỉ-focmandehyt

dạng novoỉac theo phương pháp gián đoạn với năng suất 360 tấn/năm" mang tính thực tế và cần thiết'.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỂ NHựA PHENOLIC 1.1.lịch sử phát triển

Nhựa phenolic là sản phẩm phản ứns trùng ngưng giữa phenol vàAndehyt, được nhà hoá học người đức Bayer nghiên cứu đầu tiên vào năm 1872

Vào những năm cuối thế kỷ 19 các nhà hoá học Klecberg, Tollens, Abelnghiên cứu, tuy nhiên sản phẩm của họ chỉ là nhựa không nóng chảy và khônghoà tan Trong thời gian này Leaderer và Manasse đã nhận thấy 0-, P-, hydroxyBenzyl acol có thể thu được từ phản ứng Phenol và Focmandehyt trong môitrường kiềm trung tĩnh Sự hình thành nhựa từ phenol va Andehyt tiếp tục đượccác nhà hoá học nghiên cứu trong một thời gian dài Cuối thế kỷ 19, Thus, Claus,Trainer đã tổng hợp được nhựa Phenol và Andehyt trong môi trường axit HC1

Vào những năm đầu thế kỷ 20 có rất nhiều phát minh tạo ra nhựa Phenolicvới việc sử dụng các chất xúc tác khác nhau

Bulumer đã ngưng tụ phenol và Focmandehyt khi có mặt các loại axit, thuđược loại nhựa hoà tan trong rượu, được dùng làm vecni

Smith tạo nhựa phenolic từ phenol và Axetandehyt với HC1 làm xúc táccho loại nhựa có tĩnh chất cách điện tốt

Story cho phản ứng phenol với dung dịch Focmandehyt trong một thờigian dài mà không cần xúc tác, loại nhựa thu được có đặc điểm đóng rắn chậmthích họp cho sản phẩm khuôn đúc

Vào những năm 1905-1909 các nhà khoa học trên thế giới lại nghiên cứuquá trình trùng ngưng của phenol với Focmandehyt Tuy nhiên sản phẩm tạothành chưa thể sử dụng trực tiếp như các loại nhựa thông dụng lúc đó Để chonhựa có giá trị thương phẩm cần có một số cải tiến kỹ thuật Tác giả đề xuất một

số giải pháp nhằm khắc phục những khó khăn trong quá trình gia công sản phẩm,dùng các chất gia cường như bột gỗ để khắc phục tính dòn, dùng nhiệt và áp lực

để giảm thời gian gia công

Leo Backeland đã công bố phát minh của mình tại hội nghị hoá học Mỹvào tháng 2 năm 1909 đang ký bản quyền và đặt cho sản phẩm thương hiệu là

Trang 2

Bakelit vào ngày 7/12/1909 Trong môi trường axit tạo nhựa nhiệt dẻo Novolackhi tỷ lệ phenol/Focmandehyt > 1, trong môi trường kiềm tạo thành nhựa nhiệtrắn rezolic khi tỷ lệ phenol/Focmandehyt < 1 Cũng thời điểm này hãng Bakelitlần đầu tiên đưa vào sản xuất nhựa phenolic đánh dấu sự phát triển của nhựaphenolic các năm tiếp theo

Ớ Nga phản ứng của phenol và Focmandehyt lần đầu tiên được giáo sưPetrov nghiên cứu vào năm 1914 Sau đó nhiều nhà nghiên cứu khác đã quan tâmđến phản ứng giữa phenol và Focmandehyt như A A.Vanshid I.P.Lovsev, VoaSergev

*Năm 1953 nhựa phenol Focmandehyt được sản xuất nhiều nhất sovới những loại nhựa khác

* Năm 1954 nhựa phenolic được sản xuất là 20.000 tấn

* Năm 1965 sản phẩm đặt đến 65.000 tấn

* Cho đến năm 1987 nhựa phenolic được sản xuất là 2,3 triệu tấn

* Năm 1993 là 2,8 triệu tấn

*Năm 1998 lượng phenolic được sản xuất là 3,4 triệu tấn

Như vậy tốc độ phát triển của nhựa phenolic không ngừng nâng cao

Ớ Việt Nam nhựa phenolic được sử dụng muộn hơn chủ yếu ở dạng bánsản phẩm và nguyên liệu cho một số loại vật liệu như: bột ép, ván ép, sợi ép, keodán, sơn từ nhựa phenolic biến tính

- Năm 1958- 1960 Trung Tâm Nghiên Cứu Vật Liệu Polyme TrườngĐHBK Hà Nội đã xây lắp phân xưởng sản xuất keo dán phenol Focmandehyt tạinhà máy gỗ ép Cầu Đuống

- Năm 1975 Nam Tư giúp đỡ xây dựng nhà máy ván dăm ở khu côngnghiệp Việt Trì

- Sau đó Miền nam có các nhà máy gỗ ép, ván dăm Đồng Nai, Sài Gòn

* Tinh hình phát triển nhựa phenolic ở Việt Nam năm 2000-2003

- Giai đoạn 1: từ năm 2000-2002 xây dựng và lắp đặt 6 nhà máy sản xuấtván ép nâng công xuất lên 22.000 tấn

Trang 3

- Giai đoạn 2: xây dựng và đầu tư chiều sâu cho 108 nhà máy chế biếnlâm nghiệp

- Giai đoạn 3: xây dựng và hoàn thiện xong 108 nhà máy nâng công xuấtlên 85.000 tấn đáp ứng một phần nhu cầu trong nước

1.2 Nguyên liệu sản xuất.

Nhựa phenolic chủ yếu được sản xuất bởi phenol và andehyt

• Phương pháp Benzosulfonat:

- Gồm các giai đoạn: sulffo hoá benzen, đun sôi bay hơi Benzosulfoaxit,đun nóng chảy với NaOH, phân giải phenol bằng axit H2S04 và chưng cất Benzenthô

- Nhược điểm của phương pháp này là có nhiều giai đoạn, tiêu tốn nhiềuxút, axit và hiệu suất phản ứng thấp

- Phản ứng của các phương pháp như sau:

C 6 H 6 + H 2 SO 4 C Ỏ H 5 SO 3 H + H 2 O

C6H5S03H + NaOH C6H5SƠ3Na + H2

Trang 4

C6H503Na + 2NaOH C6H5ONa + Na2S03 + H20

C6H5ONa + H2S04 C6H5OH + Na2S04

• Phương pháp Rasching:

- Phương pháp này gồm hai giai đoạn

Giai đoạn 1: cho benzen tác dụng với HC1 và không khí ở nhiệt độ cao200-230°C có mặt muối nhôm sắt và đồng sản phẩm thu được gồm có clobenzen

và polyclobenzen

Giai đoan 2: tách rửa clobenzen và thuỷ phân trong lò tiếp xúc ở nhiệt độkhoảng 350°c với xúc tác sử dụng là Siơ,, Ca3(P04)2 rửa phenol nhận được bằngnước benzen, và cuối cùng đem chưng cất lại

Phản ứng xẩy ra như sau:

C6H6 +HC1 +l/20j(kk) Feíu C6H5C1 + HjO

C6H5C1 + H,0 SỊ°2 C6H5OH +HCIPhương pháp này sản xuất theo sơ đồ liên tục nên chỉ có lợi trong trườnghợp có những thiết bị lớn tác dụng liên tục

• Phương pháp oxy hoá trực tiếp benzen.

Phương pháp được tiến hành ở nhiệt độ khoảng 800°c, áp xuất 70 atm

Trang 5

Octo-Crezol Meta-Crezol Para-Crezol

- Oxy hoá ở 110- 130°c, với xúc tác là muối kim loại để tạo raHydropeoxitcumel

Phân giải hydropeoxit bằng axit H2S04 10% thành 76% izopropylbenzen 14%phenol 8% axeton 1% metylstyren 1% axetonphenol cùng một số sản phẩm phụkhác:

- Tiến hành chưng cất phân loại phenol

Phương pháp này được đề xuất ra đâu tiên ở Liên Xô và là phương pháp tổng hợpkinh tế nhất để điều chế phenol Đặc điểm của phương pháp này là thiết bị đơngiản, dùng ít loại nguyên liệu và điều chế được đồng thời phenol và axeton, cảhai sản phẩm này đều tổng hợp trực tiếp từ benzen và propylen mà không cầndùng nhiều vật liệu hiếm như xút, axít sunfuric và clo

Hiện nay đây là phương pháp tiên tiến nhất được nhiều nước trên thế giới ápdụng

Trang 6

Nhiệt độ

(%)

Nhiệt độnóngchảy(°C)

+Trong công nghiệp, Crezol chủ yếu nhận từ sản phẩm sử lý của than đá,than nâu và gỗ Crezol tồn tại 3 đồng phân gọi là Tricrzol Để sản xuất nhựaphenol Andehyt tốt nhất là dùng m-crezol vì nó có khả năng tạo thành cấu trúckhông gian ba chiều,

d Tính chất của các phenol.

Ở điều kiện thường phenol là tinh thể màu hồng nhạt hoặc màu nâu sẫm.Khi bảo quản phenol trong không khi màu sắc thưòng thay đổi từ màu hồng sangmàu đỏ vì thế nhựa phenol íocmandehyt vật liệu ép và sản phẩm chứa phenol tự

do dưới tác dụng của không khí và ánh sáng sẽ có màu vàng hay màu da cam.Nhiệt độ sôi của phenol nguyên chất ts=182,l°c

Trọng lượng riêng của phenol d440’6=l,0596g/cm3

Tạo thành các tinh thể không màu với nhiệt độ nóng chảy là 42,3°c, nhiệt độ hoárắn là 40,5-40,9°C Tạp chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiệt độ nóng chảy củaphenol chỉ cần một ít nước hay crezol cũng làm giảm nhiệt độ nóng chảy củaphenol xuống 35-40,5oC

Phenol có tính độc: một lượng phenol rất nhỏ trong không khí cũng gây ngộ độcPhenol gây dị ứng da nên quá trình sử dụng cần phải lưu ý không để phenol bayhoi và tiếp xúc với da

Phenol hoà tan trong các dung môi phân cục: như rượu, axeton

• Crezol:

Gồm có ba đồng phân, sôi ở nhiệt độ 185-205°c, trọng lượng riêng d=l,044g/cm3

(ở 15°C), dễ hoà tan trong rượu dung dịch kiềm, khó tan trong nước

Trang 8

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Hoàng Nam1.2.2 Adehyt.

a Focmandehyt.

• Tính chất:

+ Là khí không màu, mùi mạnh làm chảy nước mắt, khi làm lạnh nó biến

thành chất lỏng có nhiệt độ sôi -21°c nóng chảy ở nhiệt độ -92°c và ở -93 oC thì

đóng lại thành khối tinh thế trắng chắc, trọng lượng riêng 0,8153g/cm3 (ở 20°C)

+ Focmandehyt thường được sử dụng ở dạng dung dịch gọi là Focmanlin.Focmanlin chứa 33-40% thể tích íocmandehyt, hay 30-37% tính theo trọnglượng

+Trong công nghiệp sản xuất chất dẻo thường dùng para-Focmandehyt hayparaíoc là hỗn họp Polyme phân tử thấp và cao của Focmandehyt có công thức(CH20)n để sản xuất nhựa phenol-Focmandehyt tinh khiết

• Các phương pháp điều chế.

* Ôxy hoá rượu metylic bằng ôxy không khí có bạc tham gia

CH3OH +1 /2O2 Ag HCHO +H20 +3 8KcalĐồng thời khử hydro của rượu

Hoặc phản ứng có thể tiến hành trong chân không hoặc dưới áp xuất

* Điều chế Focmandehyt từ metan

Nguyên liệu quan trọng nhất là metan và khí thiên nhiên chứa metan Metanđươc điều chế từ các sản phẩm chế biến dầu mỏ và khí thiên nhiên

Các giai đoạn của quá trình

OH + 02 0 + H20

4 +02 + 4H2

CH—CH +3H2

Hàm lượng của khí metan có trong khi thiên nhiên cần phải đạt tới 90- 98%.Metanol được tổng hợp từ hỗn hợp H2 và co ở trên và tiến hành oxy hoá metanol

ở nhiệt độ 500-600°C có mặt xúc tác thì nhận được Focmandehyt

* Oxy hoá etylen: cho hỗn hợp khí chứa 85% etylen và 15% oxy về thểtích qua các chất tiếp xúc trơ như: Đất sét nung tẩm H2B03 hoặc H3P04 ở 375°c

hoặc đi qua tháp chất đầy đá bọt tẩm KMnơ4 hay KC103 ở nhiệt độ lớn hơn100°c Hiệu suất tạo thành Focmandehyt khá cao (70-80%)

- Từ Axetandehyt có thể nhận được polyxetandehyt, đó là Polyme chịu

nhiệt tốt có tính chất cơ lý cao

Fufurol.

Công thức hoá học:

+ Là chất lỏng không màu mùi dễ chịu Nhiệt độ sôi là 161,7°c, đóng rắn ở36,5°c Trọng lượng riêng là l,1598g/cm3 Fufurol tan trong rượu etylic, metylic,ete, axeton

+ Phưong pháp chủ yếu để sản xuất Fufurol là thuỷ phân các chế phẩmtrong nông nghiệp: rạ rơm , lõi ngô tiến hành thuỷ phân dưới áp suất và nhiệt

độ lớn hơn 100°c Ngoài ra còn điều chế bằng cách thuỷ phân gỗ hoặc than nâu

CH—CH

Trang 9

1.3 phản ứng tạo nhựa Novolac và Rezolic.

a phản ứng tạo nhựa Rezolic.

Xảy ra trong môi trường kiềm, cơ chế như sau

r+ OH“ H20 +

- Ion phenolat có khả năng giải toả điện tích vào vòng benzen làm cho mật

độ điện tử tại các vị trí octo và para của vòng tăng lên Các ion này sẽ phản ứngvới formandehyt theo phương trình

ô+ + CH2=Ò

^5-Trong môi trường kiềm ion hydroxyl metylol phenol bền vững và các vịtrí hoạt động còn lại của phenol tiếp tục phản ứng với íocmandehyt để tạo ra cácmono, di, tri hydroxyl phenol

Sự tác dụng đó xẩy ra theo tốc độ giảm dần

Xúc Tác Tỷ lệ octo/para

Hỗn hợp rượu phenolic này sẽ ngưng tụ tạo nhựa rezolic:

b phản ứng tạo nhựa Novolac:

- Nhựa Novolac là sản phẩm đa tụ giữa phenol và íocmandehyt trong môitrường axit Tỷ lệ phenol/Focmandehyt> 1

Cơ chế phản ứng tạo nhựa Novolac như sau:

Trang 10

lon metynol sẽ tấn công vào vị trí giàu điện tử của phenol:

Hoặc chúng ngưng tụ với nhau tạo thành cầu nối metylen

Cấu trúc Novolac là những mạch thẳng có khối lượng phân tử không lớnlắm Phản ứng tổng quát như sau:

(n+2)C6H,OH + (n+l)CH20 _H2° HOC6H4CH2— C6H5(OH)CH2 —C6H4OHvới n=4-8

1.4 Điều kiện ngưng tụ.

- Phản ứng giữa phenol và Focmandehyt là phản ứng đa tụ từng bậc, nhờvậy có thể tách và nghiên cứu sản phẩm ban đầu tưong đối ổn định Người ta xácđịnh rằng cấu tạo hoá học của nguyên liệu, tỷ lệ phân tử giữa phenol - andehyt,môi trường có ảnh hưởng quyết định đến quá trình tạo thành và tĩnh chất củanhựa

Trang 11

Tỷ lệ giữa

phenol so với

Focmandehyt

Hiệu suấtcủa nhựa

so vớiphenol (%)

Nhiệt độnhỏ giọttheoUbenlop°C

Tốc độđóng rắn ở150°c(giây)

của dungdịch rượu50% epoiz

Hàm lượngphenol tự

Các điều kiện cơ bản chung nhất đế hình thành nhựa như sau:

• Điều kiện tạo nhựa Rezoiic.

- Nhựa Rezolic nhận được trong điều kiện:

Môi trường phản ứng là môi trường kiềm

Phenol phai có ba vi trí hoạt động

Tỷ lệ giữa phenol/Focmandehyt<l hay gần tỷ lệ đương lượng

1.4.1 Điều kiện ngưng tụ nhựa Rezolic.

+ Nhược điểm của xúc tác này là cần phải tiến hành trung hoà kiềm còn lạitrong nhựa Nếu còn kiềm tự do sẽ làm giảm các tính chất kỹ thuật của nhựa như:(màu sắc, độ bền nước, nhất là tính cách điện )

• Ba(OH) 2 8H 2 ():

+ Là xúc tác yếu hơn xút lên dùng với lượng lớn hơn (1-1,5%) Ba(OH)2 rất

rễ trung hoà, ví dụ có thể dùng C02 Nếu như còn muối Bari ở trong nhựa Rezolthì không làm giảm đi độ ổn định hoá học cũng như tính chất cách điện của nhựa

• NH 4 OH: (thường ở dạng amoniac 25%).

Là xúc tác phổ biến nhất để điều chế nhựa Rezolic Khuyết điểm của loại

Tỷ lệ cấu tử là yếu tố quan trọng hàm lượng các cấu tử được lấy gần vớiđương lượng phân tử Khi tăng hàm lượng íocmandehyt thi tính chất của nhựacũng thay đổi: tăng nhiệt độ nhỏ giọt, tăng tốc độ đóng rắn và giảm hàm lượngphenol tự do trong nhựa

Bảng B thể hiện đặc trưng của nhựa Rezolic phụ thuộc vào tỷ lệPhenol/Focmandehyt

Bảng B: ảnh hưởng của tỷ lệ các cấu tử đến tính chất của nhựa.

Trang 12

Nhiệt độnhỏ giọttheoUbenlop

Tốc độ keohoá (giây)

của dungdịch 50%

trong cồnepoiz

29 Nhựa chuyển sang giai đoạn B

Thời gian đa Hiệu suất so Hàm lượng độ nhớt của dung Nhiệt độ nhỏ

tụ (phút) với phenol phenol tự do dịch 50 trong cồn giọt theo

c Thành phần hoá học của các câu tử:

- Nồng độ các cấu tử có 3 vị trí hoạt động trong phenol nguyên liệu có ýnghĩa rất lớn:

- Phenol có ba vị trí hoạt động, tham gia phản ứng với íocmaldehyt rấtmạnh trong quá trình ngưng tụ và tạo thành nhựa rezolic có nhiệt độ đóng rắn caohơn cả

+ m-crezol cũng giống như phenol, nghĩa là tạo thành nhựa có nhiệt độđóng rắn cao

- Tốc độ tạo thành nhựa rezolic của crezol cao hơn so với phenol vì nhóm-CH3 CÓ tác dụng hoạt hoá những nguyên tử hydro bên cạnh của vòng Benzen

•Điều kiện tạo nhựa Novolac.

- Để tạo được nhựa Novolac thì phản ứng ngưng tụ phải được tiến hành ởtrong môi trường axit, phenol có từ 2 đến 3 vị trí hoạt động Tỉ lệ các cấu tử ở tỷ

lệ gần đương lượng hoặc dư phenol, thường tỷ lệ phenol/íòcmaldehyt = 7/6 (hoặc6/5) để đảm bảo nhựa thu được có những đặc tính tốt

1.4.2 Điều kiện ngưng tụ nhựa novolac.

a Xúc tác:

Phản ứng đa tụ và tạo thành Novolac được xúc tác nhờ ion H+ Trongnhững trường hợp không có xúc tác, axit íocmic có trong íocmalin kỹ thuật đóngvai trò là xúc tác

• Axit HC1:

- Nồng độ HC1 trong môi trường phản ứng từ 0,1 đến 0,3% (so với phenol)

vì còn chú ý đến lượng axit íocmic có trong íocmalin kỹ thuật PH của môitrường phản ứng thường từ 1,8-2,2 Phản ứng đa tụ tạo nhựa Novolac toả nhiệt cóthể sôi mạnh làm bắn hỗn hợp ra khỏi nồi phản ứng Do đó nên cho lượng axitHC1 làm 2 -3 lần

- Ưu điểm của xúc tác này là trong quá trình xấy hầu hết axit HC1 đượctách ra khỏi hỗn hợp cùng với hơi nước Tuy nhiên có nhược điểm là HC1 ăn mònthiết bị mạnh

• Axit H 2 S() 4

- Chí áp dụng cho những trường hợp đặc biệt Tác dụng của H2SƠ4 kémhơn HC1 Axit LLS04ở lại trong nhựa nên sau đó phải trung hoà bằng Ba(OH)^ vàCa(OH)2

- Nhựa nhận được có màu sẫm hơn so với khi dùng HC1 H2S04 cũng ănmon thiết bị, thường lấy từ 0,4-0,6%

•Axit oxalic:

- Là một axit hữu cơ phân ly yếu, hoạt tính xúc tác kém nên dùng mộtlượng nhiều (1,5-2,5%)

- Quá trình phản ứng xẩy ra dễ điều chỉnh hơn nhưng thời gian kéo dài hơn

so với khi dùng các chất xúc tác nói trên

• Axit focmic:

- Luôn có mặt trong íòcmalin kỹ thuật nhưng hàm lượng ít (-0,1%) không

đủ để đảm bảo tốc độ phản ứng cần thiết Vì vậy khi tiến hành đa tụ cần phảithêm axit để giảm PH môi trường (hỗn hợp phenol và íocmalin) từ 3,5- 4,5 xuống1,8-2,2

- Tóm lại axit HC1 là xúc tác chủ yếu dùng để sản xuất nhựa Novolac dùnglàm bột ép, còn axit oxalic thường dùng để sản xuất nhựa Novolac dùng cho côngnghiệp sơn

b Tỷ lệ các cấu tử:

- Tỷ lệ các cấu tử ban đầu có ảnh hưởng đến quá trình tạo thành nhựanovolac hay rezolic

Bảng c thể hiện tính chất của novolac phụ thuộc vào tỷ lệ focmaldehit/phenol

c Các điều kiện đa tụ và sấy.

Quá trình điều chế nhựa novolac gồm các giai đoạn: đa tụ nhựa, tạo thànhnhựa và sấy nhựa

Nếu thời gian ngưng tụ kéo dài hơn thì phenol kết hợp với íomandehythoàn toàn hơn, trọng lượng phân tử trung bình và hiệu suất cao hơn

-Tiến hành xấy nhựa nhằm mục đích tách hết nước và các cấu tử khôngtham gia phản ứng (phenol, fomandehyt, axit HC1 .) và đồng thời đé hoàn thiệnquá trình đa tụ sâu hơn ở nhiệt độ cao để nhận được nhựa có tính chất thích ứng,

vì vậy quá trình xấy gồm các bước sau:

+ Đun nóng hỗn hợp cho đến khi bắt đầu sôi

+ Cho nước bay hơi ở nhiệt độ sôi của hỗn hợp

+ Xử lý nhiệt: nâng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của hỗn họp

Thời gian sử lý nhiệt và nhiệt độ cuối cùng ảnh hưởng đến độ nhớt, nhiệt độ chảymềm, nhiệt độ nhỏ giọt và hàm lượng phenol tự do

1.5.2 Chất dẻo lớp.

Vật liệu ép lớp của nhựa phenolic được sử dụng khá rộng rãi trong cácnghành kỹ thuật, đặc biệt trong công nghiệp điện tử, giao thông, cơ khí

Trang 13

Chất dẻo lớp với phụ gia giấy không bền axit, kiềm mạnh, chịu tác dụngcủa dầu mỡ, dễ gia công, tĩnh cách điện của vật liệu phụ thuộc vào hàm ẩm

Chất dẻo lớp gia cường bằng vải thủy tinh có thể sản xuất được chi tiếtlàm việc trong các điều kiện va đập, độ bền hóa không cao

Chất dẻo lớp với phụ gia gỗ ép cho sản phẩm có tính chịu mài mòn và masát cao nhưng độ bền hóa không cao

1.5.3 Vật liệu sợi ép.

Sợi ép hay dùng như sợi thủy tinh, xenlulo vật liệu ép cho sản phẩm cótính chất cơ lý cao Khi sản xuất chủ yếu dùng dạng rezolic, dạng Novolac sửdụng rất ít

Sản phẩm sợi ép có các thông số cơ lý tốt, bền axit, kiềm yếu, không bềnvới axit và kiềm mạnh Sợi ép dùng gia công các chi tiết kết cấu chịu lực, chịunhiệt, cách điện ở điện áp thấp, ứng dụng trong các nghành công nghiệp chế tạo

cơ khí và dụng cụ máy móc

1.5.4 ứng dụng làm phaolỉt.

Phaolit là loại chất dẻo chịu axit tốt sản xuất từ nhựa rezolic và các phụgia Phối liệu của hỗn hợp phaolit phụ thuộc rất nhiều vào loại nhựa rezolic vàphụ gia đem dùng

ứng dụng chủ yếu của phaolit là để làm thân tròn cỡ lớn của thiết bị, dùnglót vào thiết bị bằng gang, thép các chi tiết sản phẩm làm từ phaolit có thể đơngiản hoặc phức tạp Phaolit được ứng dụng nhiều trong công nghệ hóa chất

1.5.6 Một vài ứng dụng khác.

Trang 14

Những ứng dụng kể trên chiếm phần lớn sản lượng nhựa phenolic đượctổng hợp, ngoài ra còn ứng dụng trong một số trường hợp khác như:

Dùng làm chất dẻo bọt, sản phẩm có tỷ trọng thấp 0,015-0,32 g/cm3 cónhiều đặc tính tốt so với một số loại nhựa khác, được sử dụng trong xây dựng.Dùng làm màng sơn và vecni

Ngoài ra nhựa Novolac có thể được dùng để chế tạo một số sản phẩm như

Chi tiết cho động cơ, hỏa tiễn, pháo bông

Phanh, lớp đệm mối nối (compling bining) chịu nhiệt >500°c

Dụng cụ điện dùng cho gia đình (lò nướng) dùng đến 280°c

Van bơm nước

Chi tiết kéo chuyên động nước

Đầu chế hòa khí

Lắp đầu xilanh của động cơ xe

Đầu nút máy chữ mạ kim loại

độ đồng đều sản phẩm không cao vì còn tùy thuộc vào các mẻ phản ứng hon nữaphương pháp gián đoạn còn cho năng suất thấp Trong đồ án này chọn phương ánsản xuất nhựa Novolac theo phương pháp gián đoạn

*Sản xuất nhựa Novolac theo phương pháp liên tục

Trang 15

+ Sản xuất nhựa Novolac theo phương pháp này thì nguyên liệu và nhựađược đưa vào và lấy ra liên tục, thông qua một hệ thiết bị nối tiếp nhau Trongthời gian phản ứng nồng độ các cấu tử trong một thể tích nao đó không thay đổitheo thời gian: bao gôm quá trình liên tục từng bâc và quá trình liên tục từngdòng

+ Quá trình liên tục từng bậc: là quá trình xảy ra từng bậc trong một dẫythiết bị đặt nối tiếp nhau thành một hệ tác dụng liên tục Ọuá trình này có đặcđiểm là nồng độ của các cấu tử không thay đổi trong toàn bộ thẻ tích của thiết bịphản ứng sau khi đạt đến giá trị ổn định Sự thay đổi nồng độ của các cấu tử banđầu và các sản phẩm cuối cùng, khi đó ở mỗi thiết bị phản ứng hỗn hợp phản ứng

và chất lỏng chảy ra từ thiết bị đó có thành phần đồng nhất

+ Quá trình dòng liên tục: là quá trình trong đó nồng độ của các cấu tửthay đổi trong toàn bộ không gian phản ứng cũng giống như quá trình liên tụctừng bậc, đối với quá trình dòng liên tục thành phần hỗn hợp phản ứng khôngthay đổi trong suốt thời gian tiến hành quá trình Chế độ ổn định thiết lập chỉ cóthể thay đổi bằng cách thay đổi thành phần hỗn hợp cung cấp, tốc độ dòng, nhiệt

độ và áp suất Quá trình liên tục thường tiến hành trong thiết bị hình ống

*Sản xuất nhựa Novolac theo phương pháp gián đoạn

Theo phương pháp này nguyên liệu từ thùng chứa được bơm ly tâm bơmvào thùng cao vị và chẩy vào thiết bị phản ứng chính, xúc tác cũng được đưa trựctiếp vào thùng cao vị và chẩy vào thiết bị phản ứng chính Phương pháp này có ưuđiểm hệ thống thiết bị sản xuất đơn giản hơn, chi phí kinh tế thấp hơn phươngpháp liên tục và cho hiệu suất cao Nhưng có nhược điểm là năng suất không caokhông tân dụng được nguồn nhân lực

Trang 16

THUYẾT MINH DÂY CHUYỂN SẢN XUÂT

Quy trình sản xuất nhựa Pheno-Focmandehyt dạng Novolac theo phươngpháp gián đoạn gồm các công đoạn chủ yếu sau:

Trang 17

Nguyên liệu Đa tụ Sản phẩm

Giả thiết tổn hao qua các công đoạn như sau:

Nạp liệu:0,5%

Đa tụ:

Lọc, Tách:0,5%

0,5%

Ớ sơ đồ này ta dùng phương pháp lường trọng trên các thùng lường này cóvan xả áp

Phenol và Focmalin từ các thùng chứa 14 và 16 được bơm ly tâm 17 bơmlên các thùng cao vị tương ứng là 1 và 2, từ đó chẩy vào thiết bị phản ứng chính.Xúc tác được đưa trực tiếp vào thùng cao vị, từ đó chẩy vào thiết bị phản ứngchính Khi các nguyên liệu đầu được đưa vào thiết bị phản ứng chính dùng máykhuấy khuấy đều thêm xúc tác đến PH yêu cầu khoảng(l,6-2,3)

Đun nóng hỗn hợp phản ứng đến 55-60°C sau đó ngừng cấp nhiệt vì nhiệt

độ hỗn hợp phản ứng tự tăng do phản ứng toả nhiệt Khi nhiệt độ hỗn hợp đạt 110°c thì hỗn hợp bắt đầu sôi và ngừng khuấy

98-Thời gian phản ứng trong tháp là 4 giờ

Hỗn hợp đươc sấy bằng bơm chân không

Sau đó hỗn hợp được đưa xuông thiết bị trống làm nguội 13 và được băngtải chuyển vao kho sản phẩm

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN KỸ THUẬT 2.1 tính phôi liệu và cân bằng vật chất.

2.1.1 Đơn phôi liệu.

Nhựa Novolac được sản xuất theo phương pháp gian đoạn đơn phối liệu nhưsau :

Phenol 96% 100 phần trọng lượng

Focmandehyt 37% 70 phần trọng lượng

HC1 6N 1 phần trọng lượng

Đóng gói sản phẩm: 0,5%

Thời gian làm việc:

Tổng số ngày trong năm: 365 ngày

Nghỉ chủ nhật: 54 ngày

Nghỉ lễ, tết: 7 ngày

Nghỉ bảo dưỡng: 14 ngày

Tổng số ngày làm việc trong năm: ( 365-54-7-14)= 290 ngàyNăng suất thiết bị trong mộ ngày là: |2-= l,241(tấn/ngày)

2.I.2.I Cân bằng vật chất cho 1 tấn sản phẩm.

Từ số lượng một tấn sản phẩm tính ngược lại đé biết nguyên liệu đầu cầndùng

Công đoạn đóng gói sản phẩm

Công đoạn này tổn hao 0,5% nên sản lượng cần sản xuất trước khi đưa vào

Trang 18

Nguyên liệu Lượng vào (kg) Lượng ra (kg) Tổn hao (kg)

- Chuẩn bị nguyên liệu 30 phút

- Gia nhiệt cho nồi phản ứng 15 phút

- Cho Focmalin vào 15 phút

- Thời gian trùng ngưng 4 giờ

- Thời gian hút chân không 20 phút

- Chuẩn bị cho mẻ sau 90 phút

- Thời gian sấy và nghiền nhựa 20 phút

Công đoạn sấy:

Công đoạn này tổn hao 0,5% nên sản lượng trước khi sấy là:

-gệj - = 1010 (kg)

Lượng tổn hao là: 1010-1005 = 5 (kg)Công đoan lọc, tách nước:

Công đoạn này tổn hao 0,5% nên sản lượng càn thiết trước khi vào côngđoan nay là: ———— = 1015 (ke)

99,5Lượng tổn hao là: 1015-1010 = 5 (kg)Công đoạn đa tụ:

Công đoạn này tổn hao 1% nên sản lượng trước khi vào công đoạn này là:

—— = 1025,26 (kg)

Lượng tổn hao là: 1025,26-1015 = 10,26(kg)Công đoan nạp liệu:

Công đoạn này tổn hao 0,5% nên sản lương cần thiết trước khi vào công

đoạn này là: —— = 1030,4 (ke)

Lượng tổn hao là: 1030,4-1025,26 = 5,14 (kg)

+ Vậy tổn hao cả quá trình bằng tổn hao của công đoạn nạp liệu + công đoạn

đa tụ + công đoạn lọc tách + công đoạn sấy + công đoạn đóng gói sản phẩm (0,5 + 1 + 0,5 +0,5 +0,5) = 3%

Vậy tổn hao cả quá trình là 3%

Từ đơn phối liệu:

lOOkg phenol phản ứng với 27kg Focmalin và 1 kg HC1 thu được 113kg nhựaNovolac

Lượng Phenol 96% cần thiết để tạo ra 1030,4 kg nhựa Novolac là:

911,86.100

96949,85(£g)Lượng Focmanlin 100% cần để tạo ra 1030,4 kg nhựa Novolac la:

1030,4.27

113246,2(kg)Lưọng Focmanlin 37% cần để tạo ra 1030,4 kg nhựa Novolac là:

246,2.10037

2.1.2.3.Bảng cân bằng vật chất cho một năm sản xuất.

2.I.2.4 Tính cân bằng vật chất cho 1

mẻ 1 nồi

Thời gian sản xuất cho một mẻ là 7 giờ 10 phút ngày làm việc 2 ca mỗi ca mộtnồi phản ứng, vậy nguyên liệu dùng cho một mẻ một nồi bằng 1/2 nguyên liệudùng cho một ngày đêm

2.2 Tính toán thiết bị.

2.2.1 Tính toán thiết bị phản ứng chính.

2.2.1.1 Tính thể tích làm việc của thiết bị phản ứng chính:

Trang 19

Hỗn hợp phản ứng gồm ba cấu tử: Phenol, dung dịch Focmalin, xúc tácaxit HC1 Thể tích hỗn hợp phản ứng tính theo công thức sau:

Trong đó: /7,, p n là khối lượng riêng của tưng cấu tử trong dung dịch

Và a,, a2 an là nồng độ phần trăm khối lượng của từng cấu tử

Nhiệt độ làm việc trong tháp là 98°c

hoá học thương lấy 0,6 ^0,8

Chọn a = 0,7, vậy thể tích làm việc của thiết bị là Vlv=1,004 = 1,434(m3)

Thể tích làm việc của thiết bị là Vlv=l,5(m3)

Chọn đường kính thiết bị phản ứng là: 1.2 m

Trang 20

Chiều cao thiết bị phản ứng tính theo công thức: H=-^= —b—=l,325(m3)

5 1,1304Vậy lấy H=l,4m

2.2.1.2Tính toán cơ khí cho thiết bị phản ứng chính.

2.2.1.2.1.; Tính chiều dày thiết bị phản ứng chính.

Môi trường làm việc của tháp là môi trường axit, nồng độ axit <0,1% vànhiệt độ làm việc là 98°c Chọn loại vật liệu làm thiết bị phản ứng có tính chịuaxit là thép không gỉ X17H13M2T Thiết bị làm việc ở áp xuất thường nên chếtạo theo phương pháp hàn thân hình trụ

Chiều dày thân hình trụ được tính theo công thức sau:

2 [ < j ] ( p - p

Trong đó: (Ọ\ Là hệ số của thiết bị phản ứng theo phương pháp hàn Chọn

phương pháp hàn băng tay và hồ quang điện, kỉêu hàn giáp mối 2 bên

Theo [12- Tr362] được ọ= 0,95.

Dt: đường kính của thiết bị

P: áp suất làm việc của tháp

p= p*+p,Trong đó p,: là áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng

Trang 21

[ * K ] = ^ J Ị

[12-TY356]

[ Ơ C ] = Z L J J

"c

Trong đó: nK, nc - Hệ số an toàn theo giới hạn bền và giới hạn chẩy

ƠK, ơ c - Gới hạn bền khi keo và khi chẩy

c, : bổ sung do ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mon vật liệu của môitrường là môi trường axit có nồng độ <1% và thời gian làm việc của thiết bị

Trang 22

Do S-C<10 chọn s=5mm

• Kiêm tra ứng suất thử

Theo [12-Tr365] ứng suất tính theo áp suất thử phải thoả mãn điều kiện:

_[D / +(5 , -C)]P„ ^<Tr

ơ 2 ( S - C ) x p 1,2'Trong đó P0: áp suất thử tính toán

Trang 23

nạp liệu, cửa ra vào vệ sinh, nắp được nối với thân bằng bích nồi Thiết bị làmviệc ở áp suất thường và đặt đứng nên chọn đáy và nắp dạng elíp có gờ Chiềudày đáy và nắp tính theo công thức sau

3- D r p _Ọj_ +c3,8[ơ K ].k.(p h -P 2h b

Trang 24

py.106 D, kích thước nối

1.106 1200 1400 1325 1275 1219 d„ z h

C3: bổ sung do dung sai chiều dày

Chon giá trị [ơ-] theo giá trị nhỏ nhất =>[cr]=132.106 N/m2

Xét k<p„ = l32'10‘ 0,875.0,95 =946,33>50

p ' 113783,31Vậy có thế bỏ p ở mẫu số trong công thức tính s

< +(3

3,8 [ơ K ].k.(p h 2 h h

1,2,113783,31 1,2 *

3,8.132.1060,875.0.95'2.+ l,4=2,18mm.

S-C=2,18-l,4=0,79<10 Vậy lấy s tăng lên 2 đơn vị => chọn s=5mm

*Kiểm tra ứng suất thử

;T _[D l +2h b (S-C)ịP 0< <T c

7,6 k.(p h h b {S-C)

1,2'_ [1>22 +2.0,25.(5.10~ -1,4.10~3 3 )] 183975,53 22 33 1q6< 132.106 _1 10 106N/in27,6.0,875.0,95.0,25.(5.10~3 -1,4.10”3) ’ 1.2

Vậy s=5 mm thoả mãn yêu cầu bền do đó đáy và nắp dày 5mm

Chọn loại đáy và nắp elip có gờ:

Bề mặt trong F= 1,16m3 chiều cao gờ h=25mm

Chon bích liền bằng thép kiểu chữ I với các thông số sau:[12-Tr421]

Thiết bị làm việc ở áp suất P=1.10flN/m2

Như hình vẽ với thông số:

2 2.1.2.4.Tính công suất cánh khuây.

- Cánh khuấy trong môi trường lỏng thường được sử dụng rộng rãi trong cácngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm để tạo dung dịch huyền phù, để tăngcường các quá trình truyền nhiệt, chuyển khối và các phản ứng hóa học w

-Trong thực tế khi đánh giá một máy khuấy thường chú ý đến các yếu tố sau:+ Chọn cánh khuấy

+ Thời gian khuấy

+ Công tiêu tốn

+ Số vòng quay

+ Độ lớn của bề mặt truyền nhiệt

-Trong khuôn khổ đồ án nay chọn cánh khuấy dạng hình khung để tránhhiên tượng tỏa nhiệt cục bộ, làm đồng đều sản phẩm chống lắng cặn ở đáy vàthành thiết bị *

* dM : Đường kính cánh khuấy

Trang 25

d(mm) H(mm) HịOnm) M(kg)

dM=(0,85 -T- 0,98)D, chọn dM=0,9D => dM=0,9.1,2= 1,08m

* Chiều cao cánh khuấy: h=(0,9-ỉ-0,1 )1 =>h=0,9.1=0,9(m)

1: chiều cao mức chất lỏng cần khuấy trong thiết bị phản ứng

z : Chiều cao từ đáy thiết bị đến cánh khuấy:

ệ: hằng số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của chất lỏng.

phh: khối lưọng riêng của hỗn hợp phản ứng

* Công suất động cơ được xác định như sau

Nđc= - JL [ 11 -Tr620] 77: hiệu suất của động cơ, 77 =0,6 -ỉ-0,77

khối lượng riêng yơ=800-ỉ- 1900kg/m3.Dựa vào bảng quy chuẩn cánh khuấy chon cánh khuấy có các kích thước chínhnhư sau:

dM=l 060(mm)

n=0,3-0,97(vg/s)

N=0,01-3,02(kw)

dk=65(mm)

Trang 26

2 2.1.3 Tính bảo ôn

thiết bị.

Bảo ôn có tác dụng làm giảm bớt sự chuyền nhiệt ra ngoài môi trường từ bềmặt thiết bị phản ứng Đế đảm bảo nhiệt độ phản ứng và giảm tiêu tốn nănglượng như vậy làm giảm lượng hơi cần thiết để đun nóng thiết bị

Quá trình chuyền nhiệt xảy ra theo sơ đồ sau

Gọi tị: Nhiệt độ của chất tải nhiệt (nhiệt độ hơi nước bão hoà ở 120°C)

t T : nhiệt độ bề mặt bảo ôn giáp với không khí (°C)

t T : nhiệt độ thành thiết bị phía trong tháp (°C)

t2: nhiệt độ của không khí (°C)

ổl: chiều dày lóp vỏ áo (m)

ổha: chiều dầy lớp vỏ bảo ôn (m)

Ả t : hệ số truyền nhiệt của lớp vỏ áo(W/m.độ).

Ằ h : hệ số truyền nhiệt của lớp bảo ôn (W/m.độ)

+ Coi quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt ra môi trường là truyền nhiệtđẳng nhiệt và ổn định

Như vậy nhiệt tải đến thành thiết bị (qj), nhiệt tải do dẫn nhiệt qua thành (q2)vànhiệt tải do bức xạ từ thành thiết bị vào không khí (q3) sẽ bằng nhau

^qi=q2=q3

Trang 27

-c ỉ\ = V £-1 r = — = “ •

a,: hệ số cấp nhiệt của hơi đun nóng ,w/m2độ

A/,: hiệu số nhiệt độ giữa hơi và thành trong thiết bị , °c

+ Nhiệt tải ra qua tương được xác định như sau

q2=4^ [12-Tr3j

2>

Trong đó rc: nhiệt trở của cặn, m2.độ/w

S t , 5 b : chiều dày lớp áo và chiều dày lóp bảo ôn

A/, 1 A t-) t| Aíj ty

+ Nhiệt tải riêng về phía không khí xác định theo công thức:

Itổng nhiệt trở của thành , m2.độ/w

Trang 28

Chon nhiệt độ môi trường t 2 =25°c.

Giả thiết nhiệt độ mặt ngoài lớp bảo ôn là t T =40°c

Bề dầy của vỏ áo là: ỏ t =4 mm

* Tính (2,:

Các thông số của hơi nước bão hoà ở 2at và nhiệt độ t = 120°c

+ khối lượng riêng: P = ỉ,n99kg/m 3 [Il-Tr312]

cư: vận tốc hơi nước.

dtd: đường kính tương đương với thiết diện hình vằn khăn, dt[1=D-d

D : đường kính vỏ áo

Trang 29

d: đường kính thân thiết bị

ỊẤ: Độ nhớt của hơi.

Pr: Chuẩn số Pran Pr=^ [12-TY12].Ẫ

d= 1200+2.5=121Omm

Kiểm tra lai nhiệt độ bảo ôn

Hệ số truyền nhiệt ra môi trường:

ả + ík + ± 1 | 4.1Q-3

| 60.1Q-3

Trang 30

So với 40°c là sai số ~5% cho nên chấp nhận được

2.2.I.4 Tính tai treo của thiết bị.

- Thiết bị hoá chất dạng thùng, tháp, nồi phản ứng hay các thiết bị chứa đều

có sức nặng lớn do bản thân nó cũng như các vật liệu chứa bên trong Do vậy khilắp đặt co cấu giữ chúng phải chịu ứng suất uốn, cắt lớn và cũng phải chịu cácdung động khi làm việc

- Để giữ các thiết bị này có thể sử dụng chân đỡ, tai treo trong đó tai treo

có nhiều ưu điểm hơn cả vì nó gon nhẹ không làm vướng các cơ cấu khác phân

bố tải trong đều, giá thành rẻ

- Để xác định kích thước tai treo phù hợp phải tính tải trọng cần đỡ.m=mth+md+mn+mvo+mk+mbo+mngl+mbs

Trong đó - mth: khối lượng thân tháp

md: khối lượng đáy

mn: khối lượng lắp

mvo: khối lượng vỏ áo thiết bị

mdc: khối lượng cơ cấu khuấy

mb0: khối lượng bảo ôn

m khối lượng của nguyên liệu vào

mbs: khối lượng bổ xung (như khối lượng của tai treo, bu lông, bích

p p.^(D n -D?).h

Trong đó Dn=1200+2.5=1210=l,21(m)

Dt=1200=l,2(m)

Trang 31

Tra bảng [12-Tr313] khối lượng riêng của thép X17H13M2T là:

Dn= 1308+2.60= 1438= 1,428(m)

Dt= 1308= 1,308(m)

mto=200.1 ^ (l,4282 -1,3082 )=51,55(kg)

mk: khối lượng cánh khuấy và hệ dẫn động

Căn cứ vào kích thước, tra được khối lượng cánh khuấy là 50(kg) hệ dùng

1 cánh khuây vậy khối lượng cánh khuấy là 50(kg)

Khối lượng hệ dẫn động là 629(kg)

Trang 32

- Chọn tai treo loại 4 tai

Tải trong mỗi tai treo phải chiu là : 2756,11.9,81=6759,35(N)

s=8m m.

l=45mma=15mm

Trang 33

2.2.2 Tính thiết bị phụ.

2.2.2.I Thiết bị ngưng tụ.

+ Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ nước và các cấu tử rễ bay hơi,các chất ngưng tụ này sẽ quay trở lại thiết bị phản ứng tiếp tục phản ứng cho hiệusuất cao hơn, phản ứng triệt để hơn

+ Chọn thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm sử dụng tác nhân làm lạnh là nước

đi bên ngoài ống và hơi đi trong ống Hai lưu thể chuyển động ngược chiều nhau.Quá trình biến đổi nhiệt độ trong hai lưu thể như sau:

Tính toán lượng nhiệt trao đổi theo phương trình cân bằng nhiệt:

Q=G2.C Af[12-Trl96]

Trong đó: G2: khối lượng chất tải nhiệt

C: nhiệt dung riêng

Mặt khác Q=G J (IJ -i ị)

Trong đó Gp lượng nước bay hơi, (kg/s)

I,: nhiệt lượng riêng của hơi nước, (J/kg)

i,: nhiệt lượng riêng của nước, (J/kg)

Trang 34

Trong đó: C- Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ phản ứng 98°c

Theo [11 -Trl 65] => c= 1,00705.4,1868=4216,32 J/kg.độ

^=tCl-trf2

: nhiệt độ cuối của nước làm lạnh, tc =40°c.

t A : nhiệt độ đầu của nước làm lạnh, t A =25°c.

Trong đó: r: là ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước, 1-2333.103J/kg;

A: là hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng tụ ở100°c ; A=179

H: chiều cao của ống dẫn nhiệt H=0,5m

Atị: hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ và nhiệt độ thành

•Tính hệ số cấp nhiệt a2: ( về phía dung dịch )

Hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch

Để xác định được hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch cần dựa vào chế độ chảy củadụng dịch và cấu tạo của thiết bị

Trang 35

Nên hệ số cấp nhiệt được tính:

a,= Nu.Ẳ , w/m2độ

[12-Tr22]

Ả : hệ số dẫn nhiệt của dung dịch.

dt: đưòng kính trong của ống dt=0,032.0,0025=0,027m

Nu: chuẩn số nuxen của dung dịch được xácdịnh như sau:

- Độ nhớt của dung dịch {/Li).

Độ nhớt của dung dịch được xác định theo công thức:

lg//=x1.lg//1+(l-x1)lg//2 [11-Tr82]

Trong đó// ị, /LI 2: độ nhớt của phenol và nước ở nhiệt độ trung bình

Xji nồng độ phần mol của phenol

Tra ở [Il-Tr92]có: //,=2,057.10'3N.s/m2

Trang 36

Đổi nồng độ từ phần khối lượng sang phần mol:

Với A=4,22.10'8 đối với chất lỏng không kết hợp

M: khối lượng trung bình của dung dịch

C: nhiệt dung riêng của dung dịch

p: khối lượng riêng của dung dịch ở nhiệt độ trung bình, ttb =70°c.

c=25 64,41 J/kg.độ.

Do đó l =4,22.1O'8 25 64,41.1028,76 J 1028,76 = 249.05.10 3 w/m.độ.

91,892

Được xác định theo công thức

pr=^c = 2,047 lQ- 2564,41 3 = 21 08

2 249,05.10"3

• Chuẩn số Nuxen

Nu= 0,021 í Re0-8 Pr0’43 =0,021.1 oooo0’8.21,08°-43= 123,45

Trang 38

s a

thùng chứa phải được gia công bằng loại thép chiu axit, ở đây chọn loại thép

OX17T có các thông số sau: ơ k = 12.106 NI m2

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	1,9 MB