Кузина ОХТ полимеров

Эта схема может быть использована и для синтеза глифталей; для этого в нее необходимо включить оборудование для промежуточного хранения и дозировки глицерина.

С целью интенсификации процесса синтеза алкидов, сокращения потерь и энергозатрат, понижения температуры, способствующего улучшению качества алкидов, разрабатываются непрерывные технологические схемы и новые пленочные аппараты, вводятся автоматизированные системы расчета рецептур и регулирования технологического процесса.

51

Рисунок 9 – Полунепрерывная технологическая схема пентафталей и лаков на их основе: 1,2 – мерники-дозаторы; 3, 8,

9, 13 – реакторы; 4 – электродвигатель; 5,7 – трубчатые нагреватели; 6 – емкость-теплообменник; 10 – плавитель-дозатор; 11 – теплообменник; 12 – накопительные емкости; 14 – конденсатор; 15 – разделительный сосуд; 16 – смеситель; 17 – фильтр; 18 – цистерна.

52

2.3.2 Технология получения фенолоформальдегидов (резолы, новолаки)

Немодифицированные новолаки и резолы получают обычно одноаппаратным способом, при котором синтез и сушка фенолоформальдегида происходят в одном и том же аппарате. Процесс состоит из следующих стадий:

1)конденсация фенола с формальдегидом в присутствии аммиака;

2)обезвоживание и отгонка непрореагировавших мономеров в вакууме, растворение олигомера в этиловом спирте;

3)фильтрование лака.

Технологическая схема приведена на рисунке 10.

Исходное сырье (фенол или крезол, формалин, катализатор – аммиак) загружают в реактор 6 из мерников 1 и 3. Предварительно в мернике 3 приготовляют смесь формалина с аммиачной водой, которую подают из мерника 4. Затем включают перемешивание и обогрев реактора и нагревают реакционную массу до 70-80 °С. Дальнейшее нагревание массы происходит за счет выделяющейся теплоты реакции; для предотвращения перегрева реактор имеет змеевик с водяным охлаждением. В процессе синтеза теплообменник 7 работает как обратный холодильник, возвращая в реактор летучие продукты.

После достижения нужной степени поликонденсации останавливают мешалку, подключают теплообменник 7 к вакуум-ресиверу 8 и сушат продукт в вакууме. Для предотвращения загрязнения атмосферы формальдегидом и фенолом предусмотрена система улавливания, состоящая из вакуум-сборника 9, отделителя 11, холодильника 10 и бака-сборника 17 для сточных вод, которые затем направляют на очистку. На этой стадии процесса теплообменник 7 работает как прямой холодильник.

К высушенному фенолоформальдегиду, освобожденному также и от непрореагировавших фенола и формальдегида, добавляют из мерника 2 растворитель – этиловый спирт (в процессе вакуум-сушки масса достаточно охлаждается), тщательно перемешивают с олигомером, а затем готовый лак выгружают из реактора в бак-приемник лака 15, предварительно пропустив через фильтр 14. Затем лак поступает на фасовку или на склад.

53

Рисунок 10 – Технологическая схема изг отовления феноло-

формальдегидов: 1 – мерник трикрезола; 2 – дозатор этилово го спирта; 3 – мерник формалина; 4 – бак для аммиачной воды; 5 – центробежный насос; 6 – реактор; 7 – теплообменник; 8 – вакуум-ресивер; 9 – вакуум-приемник; 10 – холодильник; 11 – отделитель; 12 – вакуум-насос; 13 – шестеренчатые насосы; 14 –патронный фильтр; 15 – бак-приемник лака; 16 – фасовочный агрегат; 17 – бак для сточных вод.

54

Фенолоформальдегиды на основе замещенных фенолов (в частности, на основе п-трет-бутилфенола – ПТБФ) получаются по аналогичной технологической схеме, упрощенно показанной на рисунке 11. Синтез осуществляется в реакторе 1, снабженном мешалкой, паровой рубашкой и системой улавливания летучих продуктов. Замещенные фенолы в воде не растворяются, поэтому сначала в реактор 1 вводят 10%-ный раствор едкого натра (который вначале растворяют в емкости 5, а потом разводят до необходимой концентрации), нагревают его до 80 °С и постепенно добавляют ПТБФ для получения водорастворимого бутилфенолята натрия. При этом холодильник 2 работает как обратный. После растворения ПТБФ содержимое реактора охлаждают до 50–55 °С и начинают медленно добавлять формалин из мерника 4. Процесс конденсации проводят при 65 °С и контролируют по изменению вязкости реакционной смеси. Конденсат охлаждают до 50 °С и подкисляют его из мерника 7 раствором серной кислоты; после отстаивания подсмольную воду подают на очистку. Оставшуюся массу нагревают до 75 °С и промывают горячей водой до отсутствия ионов SO2-4; промывные воды также направляют на очистку.

Промытый олигомер сушат под вакуумом (остаточное давление менее 100 кПа) при 60 °С, водный конденсат через холодильник 2 и вакуумприемник 3 направляют на очистку. С целью завершения реакции поликонденсации продукт нагревают до 120 °С, далее температура за счет экзотермичности реакции поднимается до 140-145 °С. Эту операцию необходимо проводить особенно тщательно во избежание образования пространственного полимера. Затем поликонденсат охлаждают, добавляют растворитель (бутиловый спирт, ароматические углеводороды), и готовый лак выгружают через фильтр 9 в сборник 10, откуда подают его на склад или на фасовку.

55

Рисунок 11 – Технологическая схема получения фенолоформальдегидов на основе п-трет-бутилфенол а: 1– ректор; 2 –

теплообменник; 3 – вакуум-ресивер; 4 – мерник формалина; 5 – емкость для растворения щелочи; 6 – мерник для раствора щелочи; 7 – емкость для разбавления серной кислоты; 8

– насос; 9 – патронный фильтр; 10 – сборник-хранилище лака.

56

В производс тве фенолоформальдегидных пленкообразователей образуется значительное количество загрязненных промышленных сточных вод, требующих высокой степени очистки в связи с тем, что фенол является весьма токсичным и к тому же не биоразлагаемым веще ством. Схема одного из методов такой очистки, предусматривающего частичное возвращение реагентов в произво дственный цикл, приведена на рисунке 12. Эта схема применяется для очи стки сточных вод производства б утанолизированных фенолоформальдегидов, но в упрощенном варианте может быть использована при изготовлении немодифицированных пленкообразователей этого типа.

Рисунок 12 – С хема очистки промышленных сточных вод производства

фенолоформальдегидов: 1 – накопитель; 2 – реактор; 3 – ректификационная колонна; 4,5 – холодильники; 6-9 – емкости.

Смесь промышленных сточных вод направляется в накопитель 1, а затем в куб 2 ректификационной колонны 3, являющ ейся одновременно реактором. Туда ж е добавляется до 1% едкого натра от массы обрабатываемой воды для создания щелочной среды. Зат ем смесь нагревают до кипения, выдерживают 20-30 мин и начинают ректификацию и отбор

57

летучих фракций.

При температуре кипения в щелочной среде происходят несколько процессов: конденсация фенола с формальдегидом с образованием фенолоспиртов, альдольная конденсация формальдегида с образованием гексоз, образование фенолятов и некоторые другие. Продукты реакций разделяют на три потока: 1) кубовый остаток (содержащий соли), направляемый на уничтожение; 2) спиртовые погоны, которые подвергают разделению и возвращают в производство (бутиловый спирт на стадию бутанолизации, а воду – для промывки); 3) воду, содержащую водорастворимые фенолоспирты и возвращаемую в производство на стадию конденсации. При такой обработке сточных вод получается почти замкнутый водооборот.

2.3.3 Технология получения аминоформальдегидных олигомеров

Бутанолизованные мочевиноформальдегиды получают по технологической схеме, изображенной на рисунке 13. Процесс состоит из следующих основных стадий:

1)взаимодействие мочевины с формальдегидом в нейтральной или слабощелочной среде с получением метилольных производных;

2)отгонка под вакуумом воды (сушка олигомера);

3)этерификация олигомера бутиловым спиртом.

Вреактор 1, снабженный рамно-якорной мешалкой, загружают формалин; включив мешалку, нейтрализуют его аммиачной водой до рН 6-7

ипостепенно загружают мочевину. После полного растворения мочевины подают водяной пар в рубашку реактора и под вакуумом 87-100 кПа при 5065 °С отгоняют через вакуум-сборник 4 половину воды, введенной с формалином и аммиачной водой, собирая ее в емкости 5. Затем, сняв вакуум

ипереключив холодильник 2 на обратный, при работающей мешалке загружают бутиловый спирт и фталевый ангидрид (катализатор). По достижении рН 4,5-5,5 выдерживают реакционную смесь при 90 °С в течение 1 ч, охлаждают до 50 °С и под вакуумом 87-100 кПа при 5065 °С отгоняют воду и избыток бутилового спирта. Расслаивающийся конденсат поступает в разделительный сосуд 3, откуда бутиловый спирт возвращается в реактор, а вода, насыщенная бутиловым спиртом, стекает в приемник 5. Для полного обезвоживания реакционной смеси прекращают возврат влажного бутилового спирта и в случае необходимости вместо него добавляют в

58

и отфильтровывают на фильтре 8. Готовый продукт собирается в емкости 9.

2.3.4Технология получения эпоксидных олигомеров

Вреакции образования олигоэпоксидов участвуют n молекул дифенилолпропана и минимум (n + 1) молекул эпихлоргидрина. Чем больше избыток эпихлоргидрина по сравнению со стехиометрическим количеством, тем ниже степень поликонденсации и молекулярная масса олигомера.

Низкомолекулярные эпоксиды с молекулярной массой 300-600 получают по технологической схеме, приведенной на рисунке 14.

Рисунок 14 – Технологическая схема получени я эпоксидов: 1, 4 –

реакторы; 2 – холодильники; 3 – сборник; 5 – разделительный сосуд; 6 – насосы; 7 – баксборник сточных вод; 8 – емкость-типизатор.

60