微通道连续式脲醛树脂生产方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微通道连续式脲醛树脂生产方法及装置，属于脲醛树脂生产技术领域。解决了现有工艺生产效率低的问题，一级反应系统：将甲醛与尿素注入到缓冲罐，调节混合液pH值后进入微通道反应器；二级反应系统：混合液进入缓冲罐，并加入三聚氰胺，混合液进入微通道反应器，调节混合液pH值；三级反应系统：混合液进入缓冲罐，向缓冲罐中加入聚乙烯醇和尿素，测定混合液粘度，粘度合格的混合液进入微通道反应器，调节混合液pH值；四级反应系统：混合液进入缓冲罐，向缓冲罐中加入尿素，然后混合液进入微通道反应器，调节混合液pH值；脱水出料：将四级反应后的混合液送入真空脱水系统，出料灌装即可。本发明专利技术可用于生产脲醛树脂。

Microchannel continuous urea formaldehyde resin production method and device

The invention discloses a microchannel continuous urea formaldehyde resin production method and device, which belongs to the technical field of urea formaldehyde resin production. Solving the problem of low production efficiency of the existing process, the first stage reaction system: injection of formaldehyde and urea into the buffer tank and adjusting the pH value of the mixture into the microchannel reactor; the two stage reaction system: the mixture enters the buffer tank and adds melamine, the mixture enters the microchannel reactor, regulates the pH value of the mixture, and the three stage reaction. System: mixing liquid into the buffer tank, adding polyvinyl alcohol and urea into the buffer tank, determining the viscosity of the mixture, and entering the mixture of qualified mixture into the microchannel reactor and adjusting the pH value of the mixture. The four stage reaction system: the mixture enters the buffer tank and adds the urine to the buffer tank, and then the mixture enters the microchannel reactor. Adjust the pH value of the mixed liquid; dewatering and discharging: the mixture of the four stage reaction is sent to the vacuum dehydration system, and the filling can be discharged. The invention can be used for the production of urea formaldehyde resin.

【技术实现步骤摘要】
微通道连续式脲醛树脂生产方法及装置
本专利技术涉及一种微通道连续式脲醛树脂生产方法及装置，属于脲醛树脂生产

技术介绍
传统的脲醛树脂生产工艺是釜式反应，即整个反应过程均在一台反应釜中完成。这是目前通用的脲醛树脂的生产工艺，技术成型已有近100年，目前还在沿用。传统的脲醛树脂釜式反应具有以下缺点：首先设备占地面积大；其次釜式反应为周期式反应，单次投料数量多，反应过程的控制难度相对较大，一旦酸度调节失衡，反应釜内物料会在数秒内发生凝胶反应，造成整釜浪费，又或者温度控制不佳会导致釜内物料剧烈沸腾，这种情况下不仅会产生大量有害蒸汽，严重者会导致釜内物料溢出伤人。第三，由于釜式反应的单次投料数量大，原料投入后需要进行长时间的搅拌才能均匀，同时由于反应过程需要进行多次pH值调节以及各种添加剂的注入，这些辅料的注入也同样需要进行长时间的搅拌，这严重制约了生产速度的提高。第四，传统反应釜的加热方式基本都是夹套加热或者盘管加热，使用加热介质为蒸汽，由于反应釜本体由铸钢或者不锈钢制成，其本身的热导性较差，加热效率较低且耗能巨大。第五，反应釜因物料混合时间长，混合效率低，所以在进行如浓度、pH、固含量、温度等数据测量时会因混合不充分造成测量误差，而且这种情况下很难通过安装各种传感器来实现自动化控制。第六，虽然传统的脲醛树脂生产在反应过程中可以进行反应釜封闭运行，但是在投料、取样、观察、调和等几个过程中都需要开启反应釜上盖，这时操作人员几乎是完全暴露在有害气体中，而且还会导致反应釜周围产生大量污染，对人身健康造成损害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微通道连续式脲醛树脂生产装置，具有高导热、高耐腐的特性，有助于缩短反应周期，提高反应效率。本专利技术还提供了一种微通道连续式脲醛树脂的生产方法，可实现连续式反应，大大提高了反应效率。所述的微通道连续式脲醛树脂生产方法，其包括以下步骤：(1)一级反应系统：将甲醛与尿素经PLC配料控制器配料后同时注入到缓冲罐，利用pH调节装置调节混合液pH值，停留12-18分钟后混合液进入微通道反应器；(2)二级反应系统：一级反应后的混合液进入二级反应系统的缓冲罐，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐中加入三聚氰胺，停留2-5分钟后混合液进入二级反应系统的微通道反应器，利用pH调节装置调节混合液pH值；(3)三级反应系统：二级反应后的混合液进入三级反应系统的缓冲罐，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐中加入聚乙烯醇和尿素，测定混合液粘度，粘度合格的混合液进入三级反应系统的微通道反应器，利用pH调节装置调节混合液pH值；(4)四级反应系统：三级反应后的混合液进入四级反应系统的缓冲罐，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐中加入尿素，停留2-5分钟后混合液进入四级反应系统的微通道反应器，利用pH调节装置调节混合液pH值；(5)脱水出料：将四级反应后的混合液送入真空脱水系统，出料灌装即可。进一步地讲，整个反应过程中加入的甲醛与尿素的摩尔比是1.3-1.4:1，一级反应系统、三级反应系统以及四级反应系统加入的尿素比例是4:5:1。进一步地讲，所述的一级反应系统中混合液pH值为7.5-8，缓冲罐温度为38-42℃，微通道反应器温度为85-95℃；二级反应系统中混合液pH值为5.3-5.6，微通道反应器温度为92-100℃；三级反应系统中混合液pH值为7-8，微通道反应器温度为92-100℃；四级反应系统中混合液pH值为7-8，微通道反应器温度为35-45℃。进一步地讲，所述的一级反应系统和m级反应系统分别通过管道连接，m为2、3、4，一级反应系统由微通道反应器和配料罐组成，m级反应系统由微通道反应器、配料罐以及缓冲罐组成，缓冲罐分别与配料罐和微通道反应器连接。进一步地讲，所述的微通道反应器内部设有碳化硅反应管，微通道反应器末端通过压板密封，微通道反应器和压板之间设有导流板，导流板将碳化硅反应管串联成一个回路。进一步地讲，所述碳化硅反应管内部设有n个方形片，n为正整数，两个方形片相邻的边之间呈а角连接，其中0°<а<180°。进一步地讲，所述的m级反应系统和m-1级反应系统之间设有压力变速器和电磁流量计Ⅱ，缓冲罐和微通道反应器之间设有恒流柱塞式计量泵，所述的压力变速器、电磁流量计Ⅱ以及恒流柱塞式计量泵分别通过PLC流量压力控制器控制；所述微通道反应器上还设有pH调节装置和温度控制装置。进一步地讲，所述配料罐内部设有粉体原料仓和液体原料仓，粉体原料仓和液体原料仓的出料口分别与缓冲罐连接，所述粉体原料仓进料口和粉体管路连接，通过电动插板阀控制，液体原料仓进料口和液体管路连接，通过电动球阀Ⅰ控制，所述的电动插板阀和电动球阀Ⅰ分别通过PLC配料控制器控制，所述粉体原料仓出料口设有重量传感器和变频螺杆卸料器，液体原料仓出料口设有电磁流量计Ⅰ和电动球阀Ⅱ，所述的重量传感器、变频螺杆卸料器、电磁流量计Ⅰ和电动球阀Ⅱ分别由配料控制系统控制。进一步地讲，所述导流板上设有导流孔，导流孔由两个通孔和一个导流槽组成，通孔与碳化硅反应管联通，一个导流槽将两个通孔联通。进一步地讲，所述压板和导流板之间设有垫片，所述微通道反应器和导流板之间设有垫板，垫板和微通道反应器焊接，所述通孔内部还设有锥形密封垫和压紧端盖。进一步地讲，聚乙烯醇的加入量占甲醛与尿素总质量的1％；进一步地讲，三聚氰胺的加入量占甲醛与尿素总质量的1％；进一步地讲，所述方形片为拗片，两个拗片相邻的边在边长中点处垂直连接。本专利技术方法生产的脲醛树脂固含量控制在65％左右。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：本专利技术利用连续式微通道反应装置生产脲醛树脂，整个过程中利用PLC集成控制，各种参数的检测均由传感器配合自动化控制系统完成，不需要人员接触物料，不仅大大提高了反应控制的精确度，同时也保证了整个反应过程的操作安全性。本专利技术微通道反应器内的反应管为碳化硅反应管，具有高导热和高耐腐的特性，反应过程中能够迅速提高反应液温度，无需提前开机预热，随用随开，从而缩短了反应时间，提高了反应效率。本专利技术方法可连续生产，其“投料”和“反应”同时进行，液体在进入微通道反应器的同时就已开始进行高速混合以及反应，由于微通道反应器单位时间内反应液体有限，反应过程的控制极为方便，一旦微通道反应器内部或者出口传感器检测到异常问题，可以迅速对进口参数做及时调整，或者切断进料，中断反应过程。由于微通道反应器内部承载液量只有几百毫升至几公斤，所以不会产生任何安全问题。附图说明图1是本专利技术微通道连续式脲醛树脂生产装置的结构框图；图2是m级反应系统的结构框图；图3是所述微通道反应器结构爆炸图；图4是碳化硅反应管结构示意图；其中，1、微通道反应器；2、碳化硅反应管；3、垫板；4、导流板；5、锥形密封垫；6、压紧端盖；7、垫片；8、压板；9、反应液进口；10、反应液出口；11、通孔；12、导流槽；13、导流孔；14、方形片；15、配料罐；16、缓冲罐。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1所述的微通道连续式脲醛树脂生产方法，包括以下步骤：(1)一级反应系统：将甲醛与尿素经PLC配料控制器配料后同时注入到温度为40℃的缓冲罐16，利用pH调节装置调节混合液pH值为7.8，停留15分钟后混合液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微通道连续式脲醛树脂生产方法，其特征在于包括以下步骤：(1)一级反应系统：将甲醛与尿素经PLC配料控制器配料后同时注入到缓冲罐(16)，利用pH调节装置调节混合液pH值，停留12‑18分钟后混合液进入微通道反应器(1)；(2)二级反应系统：一级反应后的混合液进入二级反应系统的缓冲罐(16)，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐(16)中加入三聚氰胺，停留2‑5分钟后混合液进入二级反应系统的微通道反应器(1)，利用pH调节装置调节混合液pH值；(3)三级反应系统：二级反应后的混合液进入三级反应系统的缓冲罐(16)，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐(16)中加入聚乙烯醇和尿素，测定混合液粘度，粘度合格的混合液进入三级反应系统的微通道反应器(1)，利用pH调节装置调节混合液pH值；(4)四级反应系统：三级反应后的混合液进入四级反应系统的缓冲罐(16)，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐(16)中加入尿素，停留2‑5分钟后混合液进入四级反应系统的微通道反应器(1)，利用pH调节装置调节混合液pH值；(5)脱水出料：将四级反应后的混合液送入真空脱水系统，出料灌装即可。

【技术特征摘要】
1.一种微通道连续式脲醛树脂生产方法，其特征在于包括以下步骤：(1)一级反应系统：将甲醛与尿素经PLC配料控制器配料后同时注入到缓冲罐(16)，利用pH调节装置调节混合液pH值，停留12-18分钟后混合液进入微通道反应器(1)；(2)二级反应系统：一级反应后的混合液进入二级反应系统的缓冲罐(16)，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐(16)中加入三聚氰胺，停留2-5分钟后混合液进入二级反应系统的微通道反应器(1)，利用pH调节装置调节混合液pH值；(3)三级反应系统：二级反应后的混合液进入三级反应系统的缓冲罐(16)，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐(16)中加入聚乙烯醇和尿素，测定混合液粘度，粘度合格的混合液进入三级反应系统的微通道反应器(1)，利用pH调节装置调节混合液pH值；(4)四级反应系统：三级反应后的混合液进入四级反应系统的缓冲罐(16)，通过变频螺杆卸料器向缓冲罐(16)中加入尿素，停留2-5分钟后混合液进入四级反应系统的微通道反应器(1)，利用pH调节装置调节混合液pH值；(5)脱水出料：将四级反应后的混合液送入真空脱水系统，出料灌装即可。2.根据权利要求1所述的微通道连续式脲醛树脂生产方法，其特征在于：整个反应过程中加入的甲醛与尿素的摩尔比是1.3-1.4:1，一级反应系统、三级反应系统以及四级反应系统加入的尿素比例是4:5:1。3.根据权利要求2所述的微通道连续式脲醛树脂生产方法，其特征在于：所述的一级反应系统中混合液pH值为7.5-8，缓冲罐(16)温度为38-42℃，微通道反应器(1)温度为85-95℃；二级反应系统中混合液pH值为5.3-5.6，微通道反应器(1)温度为92-100℃；三级反应系统中混合液pH值为7-8，微通道反应器(1)温度为92-100℃；四级反应系统中混合液pH值为7-8，微通道反应器(1)温度为35-45℃。4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的微通道连续式脲醛树脂生产方法，其特征在于：所述的一级反应系统和m级反应系统分别通过管道连接，m为2、3、4，一级反应系统由微通道反应器(1)和配料罐(15)组成，m级反应系统由微通道反应器(1)、配料罐(15)以及缓冲罐(16)组成，缓冲罐(16)分别与配料罐(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡尊奎，赵玉龙，
申请(专利权)人：山东金德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37