脲醛树脂制造所用的尿素与甲醛
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一、脲醛树脂的概述脲醛树脂英文名:urea-formaldehyde resins商品名:Beetle。
到线性脲醛低聚物。
反应第一步生成一和二羟甲基脲,然后羟甲基与95℃左右反应,甲醛/尿素之摩尔比为 1.5~2.0用酸催化,易导致凝胶。
二、脲醛树脂的特点脲醛树脂一般为水溶性树脂,较易固化、耐光性好、长期使用不变色,热成型时也不变色、坚硬、耐刮伤、耐弱酸弱碱及油脂等介质。
有一定的韧性、耐水性和电性能较差,耐热性也不高。
三、脲醛树脂的分类A按填料种类分1表示a-纤维素;2表示玻璃纤维填料;3表示合成纤维填料;4表示矿物质及其他纤维填料;5表示其他类型填料B按表观性状分P表示粉状压注料;T表示粉状半透明压注料;G表示粒状压注料;I表示粒状压塑料;F表示纤维状压注料。
C按主要用途分A表示一般用途;B表示餐具用,具有耐热水性;C表示电器用,具有优良的电性能(包括耐电弧性);D表示抗高冲击场合用,E表示其他特殊用途。
D颜色色号由三位数组成,百位数代表色系100~199表示白色;200~299白色黄(米)色;300~399表示绿色;400~499表示蓝色;500~599表示红色;600~699表示棕色;700~799表示灰(黑)色。
四、脲醛树脂的性质(1)由于含有大量的羟甲基和酰氨基,能溶于水,并有较好的粘接性能。
对许多种基材使用都很方便,并且能同其他许多种材料在一起使用。
(2)室温或加热100°C以上很快固化,而且可使用酸性催化剂来加速固化过程,以缩短生成周期。
(3)脲醛树脂固化后胶层没有颜色,也可以使用染料和颜料任意着色。
(4)耐溶剂性好,硬度高,耐热性好。
(5)毒性较小,但固化时会放出刺激性甲醛。
(6 ) 耐光性好,耐老化,脆性大,固化过程易产生内应力引起龟裂。
(7)制造容易,价格便宜,使用方便。
五、脲醛树脂的用途及产品(一)、用途:12、用作木材胶粘剂(占脲醛树脂总量的80%以上)。
……(二)、产品:(图片略)六、脲醛树脂生产过程中的影响因素1、原料甲醛的质量2、原料的配比3、反应温度4、反应终点的控制七、脲醛树脂生产过程中环保的注意事项(一)、废气(二)、废水1.回收循环利用2.化学处理3.釜垢及碱洗废液八、实验目的(1)、了解缩聚反应机理。
脲甲醛生产工艺脲甲醛是一种重要的有机化工产品,广泛用于合成树脂、草酸脲、草甘膦等化工产品。
下面是脲甲醛的生产工艺的简述。
1. 原料准备:脲甲醛的主要原料是脲和甲醛。
脲是由尿素经过热解或气相脱水得到的,可以通过尿素的加热脱水或脲醛法制备。
甲醛可以通过甲醛溶液或多聚甲醛整理剂提供。
2. 反应装置:脲甲醛的生产通常采用串级反应和连续分离工艺。
串级反应在两个催化剂床之间有循环冷却。
连续分离是通过连续分离器将反应物分离并收集脱水的产物。
3. 反应过程:脲和甲醛在反应器中反应生成脲甲醛。
通常在反应过程中,应控制温度和压力,提高反应效率。
一般来说,反应温度应保持在60-80摄氏度,反应压力为0.1-1.0兆帕。
同时,还需要加入适量的催化剂来促进反应。
4. 分离和精制:在反应结束后,需要进行分离和精制过程,以获得高纯度的脲甲醛。
首先通过冷却和减压将反应产物分离。
然后,将分离出的脱水产物经过过滤、洗涤和干燥等工艺处理,提高脱水产物的纯度。
5. 尾气处理:在脲甲醛生产过程中产生的尾气含有甲醛和一些有机物,需要进行处理。
常用的方法是通过脱硫、燃烧和洗涤等工艺去除尾气中的有害物质,减少环境污染。
6. 产品储存和包装:经过精制和净化后的脲甲醛可以储存在密封的容器中,以防止水分和杂质的污染。
在包装过程中,需要使用防潮和防晒材料,确保产品的质量。
以上是脲甲醛的生产工艺的简述。
脲甲醛的生产过程需要注意控制温度和压力,保持合适的反应条件,以提高产率和产品质量。
此外,还要进行尾气处理,以减少环境污染。
最后,储存和包装环节也是很重要的,需要保证产品的质量和安全性。
实验步骤
1. 将1000mL的烧杯放在集热式恒温加热磁力搅拌器上,准备好pH计。
2.称取60g37%甲醛水溶液,用10%的氢氧化钠溶液调节甲醛pH=8.5~9,称取三份尿素,质量分别为16.6g、8.3g、8.3g。
3. 在烧杯中放入第一份尿素和调节好pH的甲醛水溶液,搅拌至溶解。
升温至60℃加入第二份尿素,再继续升温至80℃加入第三份尿素,此温度下反应30min。
4. 用10%的甲酸溶液调节反应体系的pH值,使pH=4.8左右,继续维持温度在80℃进行缩合反应,并且随时取脲醛胶滴入40℃的温水中,观察此时的溶解情况。
5. 温水中出现雾化现象后立即降温终止反应再用10%的氢氧化钠溶液调节
pH=8.5~9。
正常情况下得到澄清透明的脲醛胶。
6. 将称量好的0.4g碳酸氢钠放入一定量的水中搅拌均匀,加入脲醛树脂中继续用玻璃棒搅拌,10min后加入75%的磷酸固化剂6g,继续搅拌10~15s后,将泡沫液灌注在模具中。
灌注前,将甘油均匀的涂抹于模具内壁,以便脱落。
7.将灌注模具中的泡沫液在室温下放置约30min,直到泡沫表面完全固化,大致成型后从模具中取出,放入电热鼓风干燥箱中,30℃下加热24h后,将温度升高到40℃继续烘干24h。
取出泡沫块进行称量,然后在45℃下继续干燥,每隔1h称量一次,直到泡沫块质量不变。
8. 最后将干燥好的泡沫块切割到需要
的大小,进行测试吸水率等。
脲醛树脂制备精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-脲醛树脂的制备1、原材料对质量的影响脲醛树脂是由尿素、甲醛、催化剂等合成,原材料对脲醛树脂的质量有很大的影响,必须严格控制。
、尿素尿素中的杂质如缩二脲、游离氨和硫酸盐对脲醛树脂的反应和性能影响较大1)、缩二脲是尿素在制造过程中高温时两个尿素分子缩合脱去一个分子氨而产生的。
缩二脲的含量应小于%,若超过这个范围,则对脲醛树脂的耐久性影响较大,如含量为1%时,2个月之后脲醛树脂的粘接强度有明显下降。
2)、游离氨在生产尿素时,反应不完全,游离氨含量就高。
游离氨含量不应大于%,超过之后就会使初始反应液PH增高,直接影响脲醛树脂的粘接强度和耐久性。
3)、硫酸盐含量尿素中的硫酸盐一般以硫酸铵的形式存在,硫酸铵与甲醛能发生如下的反应2(NH2)2SO4 + 6CH2O→(CH2)6N4+ 2H2SO4+ 6H2O,由此可见硫酸盐含量越高,在加热和缩聚过程中反应介质PH值降低的极限值,并伴有热量放出。
这样,在加成阶段就会使反应液在最初失去透明而成乳白色,生成了不溶于水的亚甲基脲沉淀,此时合成反应已不能再继续进行。
尿素中的硫酸盐含量也影响脲醛树脂的粘接强度,当含量大于%时,储存24h粘接强度就开始下降。
因此,尿素中硫酸盐的含量不大于%。
、甲醛甲醛溶液的浓度,甲醇、甲酸和铁的含量对脲醛树脂的合成与性能有一定的影响。
1)、甲醛含量其他条件相同。
甲醛含量高,反应速度快,树脂固含量亦高;反之,甲醛含量低,反应速度慢,树脂固含量低,如果甲醛含量低,为了提高固含量就要脱水,不仅廷长了操作时间,也消耗大量能源,所以要求甲醛含量为~%(质量)2)、甲醇含量甲醛溶液中的甲醇含量一般为6%~12%,一部分是由于制造时甲醇氧化不完全残留的,另一部分是为防止甲醛聚合,作为阻聚剂人为加入去的。
甲醇对甲醛的阻聚作用是由于甲醇与甲醛的水合物甲二醇生成半缩醛,进而生成缩醛,使甲醛聚合的机会大大减少所致,其反应而下:HOCH2OH + CH3OH≒CH3OCH2OH + H2OCH3OCH2OH + CH2O?≒CH3OCH2OCH3+ H2O除阻聚作用外,甲醇还影响树脂的缩聚反应速度和储存稳定性。
高分子材料科学与工程
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影响脲醛树脂质量的因素都有哪些?
1、原料尿素与甲醛的质量直接影响脲醛胶的质量稳定
2、反应温度和时间影响脲醛胶的质量
3、介质的PH 值影响脲醛胶的质量
4、尿素与甲醛的投料比影响脲醛胶的质量
1)脲醛树脂胶存在问题耐水性、抗老性、粘结强度、甲醛、龟裂
2)为了克服这些缺点,已经有较多关于利用苯酚、聚乙烯醇、三聚氰胺、硫脲等改性剂对脲醛树脂胶粘剂进行改性的研究报道
3)但为了控制树脂中游离甲醛含量,一般甲醛和尿素的摩尔比不超过2:1
4)氧化淀粉的作用:脲醛树脂之所以耐水性和抗老化性差是因为其分子中存在大量的亲水性活性基团-CH2OH 基,-CONH 因此,它在水中尤其在热水中,分子结构中活性基团易水解,大大降低了脲醛树脂的耐水性。
因为缩醛结构具有耐酸、耐水、耐氧化剂的特点,从而提高了粘接强度、耐水性及耐老化性。
5)甲醛与尿素摩尔比越大,产品粘附性越好。
甲醛与尿素摩尔比增大,则耐水性降低。
甲醛含量越高。
稳定性随摩尔比增大而下降。
甲醛与尿素摩尔比为1.5:1时所得产品综合性能较好。
6)配方比例:氧化淀粉改性脲醛树脂胶中当甲醛与尿素摩尔比为1.5:1氧化淀粉加入量为10%时所得胶粘剂综合性能较好,为实际应用中的合适配比。
故接近最佳配方的配比为:甲醛(36%)125g ;尿素60g ;氧化淀粉10.5g ;氨水适量;草酸适量。
脲醛树脂合成反应式嘿,朋友们!今天咱们来聊聊脲醛树脂的合成反应式,这就像是一场奇妙的化学魔法秀呢!首先啊,脲(尿素,CO(NH₂)₂)和甲醛(HCHO)就像是两个准备一起搞事情的小伙伴。
脲醛树脂合成的第一步就像是一场羞涩的牵手。
尿素的氨基(-NH₂)和甲醛的羰基(C = O)开始有了反应,反应式大概是这样的:CO(NH₂)₂ + HCHO → H₂N - CO - NH - CH₂OH。
这就好比是两个性格不同的人开始互相试探,尿素伸出了自己的氨基小手,甲醛则大方地用羰基迎接,然后生成了这个有点复杂的产物,就像两个小伙伴组合成了一个新的小团队,这个小团队还有点不稳定,就像刚搭起来的积木,轻轻一碰可能就变样。
接着呢,这个生成的产物还不安分,它会继续和甲醛反应,就像一个贪吃的家伙看到了更多的美食(甲醛)。
反应式就变成了:H₂N - CO - NH - CH₂OH + HCHO → H₂N - CO - NH - CH₂ - O - CH₂OH。
这时候就像是这个小团队又吸收了一个新成员,变得更加庞大和复杂,就像一个小蚂蚁窝逐渐变成了一个大蚁巢。
然后呀,这个过程还会不断重复,就像一个无限循环的游戏。
这些分子不断地连接、组合,越来越多的尿素和甲醛分子加入进来。
再看这个反应,它的分子们就像一群勤劳的小蜜蜂,忙忙碌碌地构建着脲醛树脂这个大蜂巢。
随着反应的进行,会逐渐形成长链状的分子结构,这就像用一根根小木棍搭起了一座长长的桥梁。
在反应的过程中,温度和酸碱度就像是指挥这场化学音乐会的指挥家。
如果温度或者酸碱度不合适,就像指挥家乱了节奏,整个反应就会变得乱七八糟,就像一群舞者突然没了音乐的节奏,乱成一团。
而且哦,这个反应的速度有时候快得像一阵龙卷风,有时候又慢得像一只蜗牛在爬。
这取决于很多因素呢,就像我们跑步的速度取决于我们的体力、心情还有路况一样。
随着反应的深入,分子之间的连接越来越紧密,就像一群小伙伴紧紧地抱在了一起。
脲醛树脂制造所用的尿素与甲醛的供应和计量脲醛树脂是人造板行业中使用的重要原料之一,对人造板的质量起着决定性的作用,而且在人造板的成本中占重要地以纤维板和刨花板为例,脲醛树脂的原料用量与木材用量之比 (质量比)约为 1:(7.5-8.5),但由于其单价较高,因此对成本的影响分别占 25%与 45%左右。
尿素和甲醛的原料价格高低、质量好坏及计量准确与否,对人造板生产企业的经济效益及产品质量影响巨大。
1 尿素1.1 尿素的计量在讨论这个问题之前,不妨先介绍一下国外大型企业是如何解决这个问题的。
2005年美国 GP 公司曾数次派代表团到我公司进行交流。
据介绍,他们采用的是特制的火车槽车装运散装尿素,每辆椭圆形槽车下有个锥形斗。
经火车地磅过秤后,即可将尿素通过锥形斗装入螺旋输送机中,再通过斗式提升机进入工厂的锥形储斗,储斗筒形侧壁有料位监视装臵,锥部侧壁装有活塞式空气振动器,支座上装有电子秤。
向胶罐加料时,启动储斗出口的旋转给料阀,通过电子秤上显示的质量变化即可得知向胶罐中加入的尿素质量。
其优点可归纳如下。
1.1.1 采用散装尿素可降低成本采用散装尿素,不使用包装袋,也不需要人工搬运尿素,可降低成本。
国内目前尚无散装尿素,均为袋装尿素,有 40kg /袋与 50kg/袋两种包装,包装材采用每吨包装费约为50-60元,人工装卸搬运费若以 10元/ t 计,则两者共需 60~70元/t。
一个年耗尿素 3万 t人造板生产企业,如能省下这笔开支,一年即可增加l80~2l0万元。
散装尿素的前提是要有货源,并且尿素流动性要好且无结块。
据了解,国内大型尿素装臵 (50万 t/年 )均有散装尿素库,而且由于生产稳定,各项操作指标控制严格,所以通常尿素均不结块。
但是,国内人造板生产企业一般没有进厂专用铁路线,采用上述铁路槽车有一定的困难,但可考虑采用特制的汽车槽车(或翻斗车改装 ),将尿素从散装尿素库装车后运至使用点。
附近有大型尿素装臵的人造板企业可考虑采用这个方案。
尿素与甲醛反应的化学方程式尿素与甲醛反应是一种重要的有机合成反应,在生物学、化学工程等领域有着广泛的应用。
尿素是一种含有两个氨基的有机化合物,化学式为(NH2)2CO,是一种无色无味的晶体,可溶于水和乙醇等溶剂。
甲醛是一种无色有刺激性气味的液体,化学式为HCHO,是一种常见的有机化合物。
本文将对尿素与甲醛反应的化学方程式进行详细的介绍。
1. 反应原理尿素与甲醛反应是一种酰胺化反应,即在酸催化下,尿素和甲醛之间发生亲核加成反应,生成尿素甲醛树脂。
具体反应机理如下:(NH2)2CO + HCHO → HOCH2NHC(O)NH2在反应中,尿素的两个氨基中的一个氨基与甲醛中的羰基发生亲核加成,形成一个酰胺键。
反应需要在酸催化下进行,催化剂可以是硫酸、氯化氢等酸性物质。
反应的理论产率为100%。
2. 反应条件尿素与甲醛反应需要在一定的条件下进行,包括反应温度、反应时间、催化剂等。
一般来说,反应温度在60-90℃之间,反应时间在2-4小时左右。
催化剂的种类和用量也会影响反应的效果,常用的催化剂有硫酸、氯化氢、硼酸等。
3. 应用领域尿素甲醛树脂是一种具有优良性能的有机高分子材料,具有耐水、耐酸、耐碱、耐高温等特点,是一种重要的化学原料。
在生物学、化学工程、建筑材料等领域有着广泛的应用。
(1)生物学领域:尿素甲醛树脂可以用于制备各种生物材料,如细胞培养基、骨髓移植用支架、人工血管等。
尿素甲醛树脂还可以用于制备各种生物传感器、生物芯片等。
(2)化学工程领域:尿素甲醛树脂可以用于制备各种化学反应器、催化剂等。
尿素甲醛树脂还可以用于制备各种化学传感器、光纤传感器等。
(3)建筑材料领域:尿素甲醛树脂可以用于制备各种建筑材料,如胶合板、人造板、木质复合材料等。
尿素甲醛树脂还可以用于制备各种装饰材料、防火材料等。
4. 反应机理尿素与甲醛反应的机理比较复杂,主要包括以下几个步骤:(1)羰基亲核加成:在酸催化下,尿素中的氨基与甲醛中的羰基发生亲核加成,形成酰胺键。
组分用量/g 组分用量/g工业甲醛(36%)960 氢氧化钠(30%)适量尿素(含氮量46.6%)370 甲酸(20%)适量制备将甲醛投入反应器,搅拌,用氢氧化钠溶液调PH值为7.5,加热至40℃时,加入占总量3/4的尿素,在50-60min内将温度升至90℃,保持20min。
加入剩余的尿素,在90℃下反应40min。
用甲酸调PH值为5.3-5.6,于92℃保温30min,之后逐渐升温至97℃。
当黏度达到要求后,立即用氢氧化钠溶液调PH值为7.5-8。
真空脱水,当脱水量达到甲醛含水量的65%时停止脱水。
降温,同时用氢氧化钠溶液调PH值为7-8。
当降温至50℃时放料。
用途本胶在家具的生产过程中主要用作锯末的黏结材料。
以本胶、锯末、装饰纸为原料,制作桌面、凳椅面、建筑组合件等模压木制品,生产工艺简单,生产成本低,而且美观、牢固、耐水性能优良。
但就目前情况而言,传统工艺生产的产品存在耐水性,耐老化性和韧性较差的缺点,特别是在环境意识和要求日渐提高的今天,传统工艺产品在生产和使用过程中大量逸出游离甲醛,污染环境,将会严重地制约和限制该产品的使用。
工艺方法工艺配方:甲醛,尿素(摩尔比)=1.36:1 三聚氰胺1%(物料总量),聚乙烯醇1%(物料总量),20%氯化铵7%(物料总量),变性淀粉3%(物料总量)将配方中的甲醛投入反应釜,用30%的NaOH调PH值为8—8.5,加入第一批尿素(尿素总量的40%),反应15分钟,加入三聚氰胺,控制温度85℃,反应30—40分钟,以20%NH4CL调PH值5—5.5,加入PVA,再加入第二批尿素(总量的50%),控制温度85±5℃,反应40—60分钟,调PH值为7—8,加入剩余的尿素,反应10—20分钟,调PH值7—8,冷却在40℃以下,加入填料,搅拌均匀后出料。
工艺过程注意问题1、PH值偏低时缩聚时易生成不溶性的聚甲基脲而产生沉淀,且易凝胶,故缩聚时,应严格控制PH5—5.5。
脲醛树脂制造所用的尿素与甲醛的供应和计量脲醛树脂是人造板行业中使用的重要原料之一,对人造板的质量起着决定性的作用,而且在人造板的成本中占重要地以纤维板和刨花板为例,脲醛树脂的原料用量与木材用量之比 (质量比)约为 1:(7.5-8.5),但由于其单价较高,因此对成本的影响分别占 25%与 45%左右。
尿素和甲醛的原料价格高低、质量好坏及计量准确与否,对人造板生产企业的经济效益及产品质量影响巨大。
1 尿素1.1 尿素的计量在讨论这个问题之前,不妨先介绍一下国外大型企业是如何解决这个问题的。
2005年美国 GP 公司曾数次派代表团到我公司进行交流。
据介绍,他们采用的是特制的火车槽车装运散装尿素,每辆椭圆形槽车下有个锥形斗。
经火车地磅过秤后,即可将尿素通过锥形斗装入螺旋输送机中,再通过斗式提升机进入工厂的锥形储斗,储斗筒形侧壁有料位监视装臵,锥部侧壁装有活塞式空气振动器,支座上装有电子秤。
向胶罐加料时,启动储斗出口的旋转给料阀,通过电子秤上显示的质量变化即可得知向胶罐中加入的尿素质量。
其优点可归纳如下。
1.1.1 采用散装尿素可降低成本采用散装尿素,不使用包装袋,也不需要人工搬运尿素,可降低成本。
国内目前尚无散装尿素,均为袋装尿素,有 40kg /袋与 50kg/袋两种包装,包装材采用每吨包装费约为50-60元,人工装卸搬运费若以 10元/ t 计,则两者共需 60~70元/t。
一个年耗尿素 3万 t人造板生产企业,如能省下这笔开支,一年即可增加l80~2l0万元。
散装尿素的前提是要有货源,并且尿素流动性要好且无结块。
据了解,国内大型尿素装臵 (50万 t/年 )均有散装尿素库,而且由于生产稳定,各项操作指标控制严格,所以通常尿素均不结块。
但是,国内人造板生产企业一般没有进厂专用铁路线,采用上述铁路槽车有一定的困难,但可考虑采用特制的汽车槽车(或翻斗车改装 ),将尿素从散装尿素库装车后运至使用点。
附近有大型尿素装臵的人造板企业可考虑采用这个方案。
为了降低成本、减少包装袋的能耗和对环境的污染,应逐步倡导和推广散装尿素,就像推广散装水泥一样。
1.1.2 电子秤自动计量可减少误差使用电子秤自动计量,可减少人工读数误差。
但是,我国人造板生产企业大多自设树脂车间,袋装尿素进厂时虽已经过汽车地磅秤量,但在投料前一般均不再秤量,而是通过加料斗中所加入的尿素袋数,估算出所加尿素的质量,这就存在着许多误差。
国内只有少数厂家的尿素加料斗、甲醛计量罐或制胶罐支座上安装有电子秤,对尿素或甲醛投料的准确计量颇为有益,这个办法今后应推广使用1.2 尿素的质量指标 1.2.1 尿素纯度与水分脲醛树脂的质量对纤维板的各项质量指标,特别是甲醛释放量具有决定性的作用。
为了降低纤维板中甲醛的释放量,需要采取多种措施,其中最有效的手段就是降低脲醛树脂中甲醛与尿素的 n(F)m(U) 比值。
但n(F)/n(U)比值的降低也是有限度的,过低的 -(F)m(U)比值会导致树脂不能很好地交联成网状结构,从而使人造板的胶合强度下降,同时会产生树脂储存时间短和固化时间长等不良后果。
n(F) (U) 比值的细微变化均会导致树脂质量较大的波动,从而影响板材的质量。
在 n(F)/n(u)比值较低的胶水中川(F)/n(U)比值的准确性就显得非常重要。
脲醛树脂的原料是尿素和甲醛,甲醛较易测定,一般均根据所测定的浓度调整投料量。
要控制 n(F) (u)比值,除甲醛外,还必须了解尿素的纯度。
但尿素包装袋上印制的含氮量并不能反映尿素的纯度。
首先,尿素中的杂质缩二脲及亚甲基二脲均含氮;其次,尿素含氮量是按干基折算的,当含水较多时,就与实物含氮量有较大的差别。
但很多人并不了解这一点,往往被包装袋上印制的含氮量所迷惑,以为含氮≥46%,尿素纯度就≥98.56%(实物含氮量/理论含氮量-46~6.67),实际上扣除水分及其它杂质后,尿素的纯度就大打折扣了。
另外要说明的是,一些用甲醛处理的包膜缓效尿素,往往含有较多的亚甲基二脲。
人们经常可以看到包装袋内的尿素结成像冰一样的硬块,根据笔者的经验,其水分含量至少在 2%或更多。
如果包装袋未破损,则其水分只能推断为尿素生产过程中所带来的,而不是在储存过程中所产生的。
也就足说 50kg一袋的尿素实际只含 49 或更少些,即实际尿素价格已上涨了 2%。
一个年耗尿素 3万t的人造板企业,一年内可能多开支一百多万元向尿素生产厂家购买水分。
对结块严重的尿素,投料时还必须额外消耗人工将结块进行破碎处理,以免卡住加料斗。
即使这样,还难免结块尿素人釜,造成反应过程中局部尿素浓度过高,导致局部物料配比失控。
当然尿素堆放过久也会有结块现象,但如果水分不超标,其结块一拍即散,说明只是表面受压粘接,与上述情况完全不同。
l-2.2 缩二脲据研究,在制备低 n(F)/n(U)比值的脲醛树脂,若缩二脲含量大于 l%时,则树脂在贮存过程中羟甲基含量会明显降低lI1,从而影响其粘接性能。
在生产中还可以看到,在制造低 n(F)/n(U)比值的 E1级脲醛树脂过程中,若缩二脲 >1%时,除具有上述情况外,所制得的脲醛树脂稳定性差,存放 1d就有少许白色沉淀物产生。
1.3 尿素的定点供应由于人造板生产企业化验力量有限,尿素的质量想通过化验把关并不容易。
尿素含氮量及缩二脲含量分析要使用特定仪器,即使尿素中的水分含量也要采用卡尔〃费休法测定(不能简单采用烘干法测定);另外,还要培养训练有素的化验员。
在实验室中很容易控制的 n(F)/n(U)比值,到了工业化大生产中却成了一个工程问题。
如何保证投料时尿素计量的准确性,从而正确控制 n(F) (U)比值值得进一步探讨。
我国虽是一个尿素的生产大国,但尿素生产企业众多,其工艺流程、生产规模及管理水平差别甚大。
严格来说,脲醛树脂应采用工业级尿素,根据 GB2440—2001标准中的相关规定,工业一级品尿素中含氮量≥463%,缩二脲 40.9%,水中不溶物≤ 0.01%,游离氨 40.02%,铁 40.0005%,水分 40.5%,这是比较合适的。
但国内 99%以上的尿素均为农用尿素,生产工业级尿素需要特设的流程来保证质量指标,价格也相对提高。
因而通常只选用农用尿素一级品或优级品,其缩二脲含量分别为≤1.0%与 0.9% (详见 GB2440—2001)。
但由于国内中小尿素生产企业的管理与自控水平不高、生产不稳定且波动大,包装袋上印制的含氮量、质量及产品等级等指标不一定与袋内实物相符合。
那么如何来保证尿素的质量呢?笔者建议,在中国特定的条件下,可考虑采用购买名牌产品的办法,定点供应,即尽可能选用大装臵 (单套≥50万 t/年 ) 生产的尿素,其理由如下所述。
(1)尿素中的缩二脲主要是在尿素蒸发过程中产生,2分子尿素在高温下缩合成 1分子缩二脲并放出 1分子氨。
尿素生产的最后一个工序,是将浓度为 74%的尿液在高温 (130-138℃)及高真空 (3~10kPa)下连续蒸发浓缩到 99.7%的浓度,然后在造粒塔高空喷洒而出,冷却造粒。
其蒸发温度、压力及浓度正好适合缩二脲的生成,因而尿素中含有缩二脲是不可避免的。
但在连续蒸发的过程中,停留时间愈短,缩二脲的含量就愈低;而对产量低的生产装臵而言,由于尿液在蒸发过程中停留时间较长,因此缩二脲的含量就较高、游离氨的含量也可能较高。
而采用日本改良 C法生产的结晶尿素(沸腾干燥脱水 ),因其生产工艺流程特殊,所得尿素中缩二脲含量大幅下降(≤0.5%),但国内很少有这样的生产企业。
(2)尿素中的水分也受制于尿素蒸发过程。
大型尿素生产装臵由于自控精度高、温度及真空度波动较小,所以生产相对较稳定,因而较能保证水分不超标 (≤0.5%);而中小尿素生产装臵难免有蒸发温度及真空度的波动,其水分必然经常超标,难以稳定,这对农用而言也许无害,但工业用却未必合适。
(3)以天然气为原料的大型尿素生产装臵,其原料天然气成分相对较均匀、杂质较少,因而尿素中其它杂质(如硫酸盐 )也就能控制在较低的水平。
(4)从袋装尿素的计量准确性来说,自控程度高的自动包装机可做到每袋包装质量误差为±0.4%,但也有不少企业每袋包装质量误差为±1%(通常正偏差较少,而负偏差较多)。
如果袋装计量误差为一1%,水分误差为一2%那么实际投料比就会比所要求的投料比有一3%的出入,这对 n(F)/n(U)比值的控制带来了难以容忍的不确定性。
2 甲醛2.1 甲醛的供应国内人造板生产企业所用的甲醛均为含甲醛37%的水溶液。
考虑到运输成本,含水 63%的甲醛溶液长途运输并不经济。
因此很多人造板生产企业外购甲醇、自制甲醛,造成甲醛生产企业布点分散、规模偏小,为节省投资都采用银法工艺。
由甲醇制备甲醛只有一步氧化反应,工艺并不复杂,但利润率却很高,通常 2-3年即可收回投资。
由于甲醛生产属于化工行业,而某些人造板生产企业的领导,对危险性较大的化工生产望而生畏,于是往往将甲醛厂包给别人,不但损失了一大块利润,而且原料质量不一定能得到保证。
2006年 8-11月及 2007年 9-10月,由于种种原因造成甲醛价格从 1600元/t涨至 2100元/t,很多不自产甲醛的人造板企业大吃苦头,短短几个月就损失了数百万元。
国外情况则有所不同,他们认为各厂自制的甲醛并不是最佳选择。
一些大公司采用甲醇消耗定额较低的铁钼法工艺生产甲醛。
为了保证安全和降低运输费用,他们一般不向人造板生产企业出售甲醛水溶液,而是出售浓度为 85%的脲醛预缩液,所以要求甲醛浓度不是 37%而是 50%。
一个 10万 t/年甲(37%)的生产企业,铁钼法比银法工艺可减少甲醇消耗约 2000t/年 (600万元/年 ),同时副产的高压蒸汽还有较高的利用价值。
2.2 甲醛的计量在计量方面,通常装运甲醛的汽车槽车是通过地磅秤量的。
然而从甲醛贮罐向制胶罐投料时,除少数厂家通过胶罐支座上的电子秤计量外,多数厂家是从计量槽液位臵读出加料体积数。
而该体积不仅与当时的气温有关,还与读数人员的位臵、标尺精度等有关,因而计量误差较大。
对安装电子秤有困难的企业,不妨可在甲醛管道上加装精度较高的、数字显示的电磁流量计(蜗街、蜗轮电磁流量计),从而读出瞬时流量与累积量以供复核。
2.3 甲醛的质量指标在甲醛质量指标的控制方面,除甲醛浓度外,就是甲醇、酸及铁离子的含量。
过去因为转化率较低,甲醛水溶液中往往含有 6%-12%的甲醇。
随着技术的不断进步,甲醛转化率不断提高,甲醛水溶液中的甲醇含量可降至0.5%左右。
但是,为了避免气温较低时甲醛在贮存或运输过程中的自聚,有些企业根据气温高低的不同,要求甲醛中必须添加一定量的甲醇,以延长树脂的贮存期。
但当甲醇含量提高时,反应速率会降低。