脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法及设备技术

一种脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法，将旋转填料床外壳预热到５０～８０℃；开启旋转填料床并将转速调至２００～２５００ｒｐｍ；将预热后的脲醛树脂送入旋转填料床内；同时将气（汽）提气体从旋转填料床进气口引入；其中的游离甲醛扩散到气（汽）提气体中被气体带走，所述的气（汽）提气体为空气或水蒸气或氮气。本发明专利技术的方法可使醛树脂中９５％以上的游离甲醛脱除。本发明专利技术方法中所用的气体介质采用工业蒸汽或直接引入空气或氮气，使得工艺成本大大降低。处理量较大。本发明专利技术的脱除脲醛树脂中游离甲醛的设备，结构简单，易操作，与现有技术相比，用旋转填料床脱除脲醛树脂中甲醛具有脱除率高、能耗小、流程简单、开停车简便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法及实现该方法的设备。
技术介绍
脲醛树脂是以甲醛和尿素为基本原料，通过化学加成、缩聚反应得到的一种热固性树脂。脲醛树脂合成过程中的化学反应十分复杂，传统理论认为主要分为两个阶段第一阶段是加成反应阶段，即在中性或弱碱性条件下，尿素和甲醛进行羟甲基化反应生成稳定的一羟甲基脲和羟甲基脲等缩聚中间体；第二阶段为缩聚反应即树脂化阶段。生成具有亚甲基键或亚甲基醚键交替重复的高分子聚合物。我国传统方法生产脲醛树脂，甲醛与尿素的摩尔比为1.6-2.0∶1，此摩尔比甲醛过剩量大，产品中游离甲醛含量高；在第一阶段加成反应在水溶液中是可逆的，正逆反应达到平衡时，反应体系中总有一部分单体甲醛存在；在合成脲醛树脂过程中还存在副反应，形成亚甲基醚、半缩甲醛等，它们对热不稳定，在树脂使用过程中会分解释放出少量甲醛；另外木材本身在湿热的情况下以及脲醛树脂胶在固化、热压过程中也会释放出甲醛，但这只占释放量的很小一部分。所以，在使用由脲醛树脂胶粘剂生产的人造板如木工板、多合板的过程中释放甲醛，主要是由于脲醛树脂中游离甲醛过高所致。但是，因脲醛树脂胶原料易得、成本低、粘接强度高、固化时间短等优点，因而仍被广泛应用于家庭装修和人造板行业中。由于家庭装修及人造板材的大量使用，造成室内甲醛浓度过高，强烈地刺激人的眼、鼻和喉，严重地危害人们的身体健康。目前，降低脲醛树脂中游离甲醛的主要方法除改进脲醛树脂的配方和合成工艺外，还使用甲醛捕捉剂、合理选用固化剂和脱水工艺等。虽然这些方法对降低游离甲醛起到很大作用，但都属于“后处理”方法，并未从根本上清除脲醛树脂内含有的游离甲醛。此外，在使用甲醛捕捉剂时存在使脲醛胶的粘度、贮存稳定性以及胶液的初粘性下降等缺陷。其它降低脲醛树脂中游离甲醛的方法也存在诸多不足。另外，脱除脲醛树脂中游离甲醛的难题在于脲醛树脂的高分子聚合物系的粘度较大，高分子聚合物的长链对小分子游离甲醛的扩散运动具有束缚作用，物系的粘度极大地限制了游离甲醛单体在聚合物中的扩散。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种利用旋转填料床高速旋转所产生的超重力场条件下用气(汽)提的方法脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法以及实现该方法的设备。本专利技术的脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法，包括如下步骤将旋转填料床外壳预热到50～80℃；开启旋转填料床并将转速调至200～2500rpm；将预热后的脲醛树脂送入旋转填料床内；同时将气(汽)提气体从旋转填料床进气口引入；其中的游离甲醛扩散到气(汽)提气体中被气体带走，所述的气(汽)提气体为空气或水蒸气或氮气。所述的空气或氮气作为气提气体时其与脲醛树脂的气液体积比为500-1200m3标准体积气体/m3液体。水蒸气作为气提气体时，其与脲醛树脂的气液体积比为0.5-100m3(标准体积)气体/m3。所述的脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法，其中脲醛树脂的预热热温度为50～80℃；所述气(汽)提气体为80-120℃的空气或氮气或水蒸气；所述气(汽)提气体与脲醛树脂在旋转填料床内逆流或错流接触。所述的脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法，其中将脲醛树脂用温度为100-120℃，压力为0.25-0.35Mpa的水蒸气直接预热至80-110℃后引入旋转填料床内，所述的气提气体为常温或低于120℃的空气或氮气，所述气(汽)提气体与脲醛树脂在旋转填料床内逆流或错流旋接触。所述的脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法的设备，包括一个旋转填料床，在该旋转填料床的外壳有保温夹套，齿轮泵通过树脂加热器与旋转填料床的液体分布器连通，所述齿轮泵的另一端与脲醛树脂原料罐相连，旋转填料床的进气口与气体源相连，出气口直接排空或与真空泵相连。所述的脱除脲醛树脂中游甲醛的设备，其中的气体源为空气压缩机或制氮机。所述的脱除脲醛树脂中游离甲醛的设备，在空气压缩机或制氮机与进气口之间设置有气体加热装置。所述的脱除脲醛树脂中游离甲醛的设备，其中气体源为水蒸气发生器。所述的脱除脲醛树脂中游离甲醛的设备，在填料两侧、旋转填料床的内壳设置有气体挡环。本专利技术的脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法利用超重力条件下液体会被撕成液膜、液丝等极薄形态的特点，将脲醛树脂引入超重机装置，使得树脂中游离的甲醛最大限度地释放出来并扩散至从另一方向进入超重机装置的气体中，该方法可使醛树脂中95％以上的游离甲醛脱除。在超重机装置的外部设置一个水浴夹套，使得整个装置在工作期间保持最适宜的温度，有利于树脂在超重机旋转床内的移动并从装置中排出。本专利技术的方法中所用的气体介质采用工业蒸汽或直接引入空气或氮气，使得工艺成本大大降低。同时处理量较大。本专利技术的脱除脲醛树脂中游离甲醛的设备，结构简单，易操作，与现有技术相比，用旋转填料床脱除脲醛树脂中甲醛具有脱除率高、能耗小、流程简单、开停车简便等优点。附图说明图1是脱除脲醛树脂中游离甲醛的工艺及设备流程2是卧式旋转填料床结构示意3是卧式旋转填料床内部气体档环图4是图3的A-A视中1-原料罐 2-树脂流量计 3-通大气 4-出气口 5-液体进口6-水浴出口 7-保温夹套 8-液体分布器 9-水浴入口 10-进气口11-齿轮泵 12-蒸汽进口 13-树脂加热器 14-真空泵 15-旋转填料床 16-液体出口 17-空气加热器 18-鼓风机 19-成品罐 20-循环水泵 21-缓冲水槽22-气体挡环 23-填料具体实施方式以下对本专利技术的方法及实现该方法的设备作详细说明。脲醛树脂的特性是粘度高，流动性差，常温下其中的游离甲醛不易扩散。脲醛树脂又属一种热固胶，加热时间过长或温度过高，都会加速脲醛树脂进一步的缩聚反应，使树脂变粘或变硬而失去应用价值。因此进行工艺设计时必须控制加热温度与加热时间。本专利技术的工艺步骤中首先将脲醛树脂在树脂加热器中预热至50-80℃，这一温度下的脲醛树脂基本不会产生变性但可使液体的粘度有所降低，便于输送。另外还利于树脂下一步进入旋转填料床内的快速升温。然后将加热后的脲醛树脂引入旋转填料床中的旋转填料内，用100-120℃空气或蒸汽进行气(汽)提；本专利技术亦可将水蒸气直接送入脲醛树脂加热器中，用水蒸气加热脲醛树脂到100-110℃后输送到旋转填料床内，用常温或小于120℃空气引入旋转填料床气提。本方法的核心是采用旋转填料床技术脱除脲醛树脂中游离甲醛的工艺利用旋转填料床旋转所产生的离心力场(达到400多倍重力加速度)下，液膜变薄、液滴变小，产生巨大的相界面；液膜的更新速率也得到极大的提高；同时由于脲醛树脂受到剪切力的作用，液体“变稀”。这些都有利于树脂中游离甲醛的扩散；脲醛树脂在旋转填料床内经瞬间高温，羟甲基和次甲基醚键受热分解释放出甲醛。受热分解产生的甲醛和脲醛树脂中扩散出的甲醛一起进入气相中，被气(汽)体带走。所述旋转床填料的转速在200-2500rpm较为适宜。转速过低时，由于树脂的粘度较大难以在旋转填料内形成液体薄膜并且液膜的更新速率较慢，这样甲醛的脱除率会降低。转速高于2500rpm时，进入旋转填料床的脲醛树脂被很快甩出，在旋转填料床内停留时间过短，甲醛脱除效果不佳。进入旋转填料床的空气或氮气气体与脲醛树脂的体积比在500-1200m3(标准体积)气体/m3液体，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱除脲醛树脂中游离甲醛的方法，包括如下工艺步骤：将旋转填料床外壳预热到５０～８０℃；开启旋转填料床并将转速调至２００～２５００ｒｐｍ；将预热后的脲醛树脂送入旋转填料床内；同时将气（汽）提气体从旋转填料床进气口引入；其中的游离甲醛扩散到气（汽）提气体中被气体带走，所述的气（汽）提气体为空气或氮气或水蒸气。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘有智，刘振河，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]