【文章內(nèi)容簡介】 丙烷在 80℃下攪拌溶解，然后降溫至℃，滴加 30％的 NaOH。堿滴加完后保溫反應(yīng) 一段時(shí)間，然后減壓回收未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷。接著再次降溫到 5O℃，滴加 l5％ 的 NaOH，加完后保溫反應(yīng)。反應(yīng)完畢，加入苯，升溫溶解，然后靜置水洗，上層的樹脂苯溶液真空吸入脫水釜，殘液再加苯萃取一次，棄去下層鹽水溶液，萃取液仍吸入脫水釜。最后蒸出苯，得到清澈透明的樹脂。此外還有一次加堿法 ，即將堿改成一次滴加完，然后再蒸餾未反應(yīng)的環(huán)氧氯丙烷。這種方法工藝成熟，目前國內(nèi)的 E一 44樹脂多是采用這種工藝生產(chǎn)。 二步法工藝 Vogel Tomas 提出的工藝是：將雙酚 A、環(huán)氧氯丙烷，同時(shí)加入三苯基膦鹵化物或 三苯基膦作催化劑，升溫使體系在 40～ 120℃發(fā)生醚化反應(yīng)，生成氯醇醚。當(dāng)羥基轉(zhuǎn)化率達(dá)到 80％ ～ 90％ 后，在 2O～ 9O℃ 以下一次性加入 NaOH水溶液，進(jìn)行閉環(huán)反應(yīng)。然后，在減壓下蒸盡環(huán)氧氯丙烷。加入有機(jī)溶劑，溶解粗產(chǎn)物，再加入水水洗至中性，靜置分去水層，最后蒸餾除去苯，得到樹脂產(chǎn)品。二步法也可以選擇銨鹽、膽堿作為催化劑 ,無機(jī)鹽 ，含硫有機(jī)化合物 ?？紤]到價(jià)格因素，國內(nèi)企業(yè)選用銨鹽的居多。 與一步法比較，二步法反應(yīng)時(shí)間短，操作穩(wěn)定，溫度波動(dòng)小，易于控制．產(chǎn)生的三廢少，質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)率高，可生產(chǎn)系列環(huán)氧樹脂 ，對于國內(nèi)企業(yè)來說，對現(xiàn)有設(shè)備稍作改動(dòng)就可以上馬，是很經(jīng)濟(jì)的方法。該法最大的優(yōu)點(diǎn)是將開環(huán)閉環(huán)分步進(jìn)行，而且可以在無水條件下進(jìn)行開環(huán)，盡可能的減少了副反應(yīng)的發(fā)生。而且催化劑也有一定的選擇性，可使產(chǎn)物量子多為線型結(jié)構(gòu)，不易引起聚合反應(yīng)。該法的缺點(diǎn)是從樹脂中除去催化劑困難，而催化劑有一定的乳化作用，還對樹脂的固化過程有影響，能縮短樹脂的使用壽命，加大固蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 化反應(yīng)的放熱量，因此要嚴(yán)格控制它的用量，并設(shè)法減少在樹脂中的殘留。 但本設(shè)計(jì)由于產(chǎn)量低所以采用一步法。 、主要原材料 表 11 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的主要原材料及規(guī) 格 原材料名稱 結(jié)構(gòu)式 分子量 M 質(zhì)量指標(biāo) 雙酚 A (BPA) 228 外觀：白色粒狀（或粉狀）結(jié)晶體熔點(diǎn)℃：≥ 色度號（鉑－鈷）：≤ 40 環(huán)氧氯丙烷 （ ECH） Cl 外觀：無色透明液體 純度wt％：≥ 密度（ 20℃） g/cm3： ～ 色度（ PtCo） :≤ 15 甲苯 （ TOL) CH3 92 純度 wt％：≥ 餾程℃： 109～ 112 密度（ 20℃） g/cm3:～ 色度（ PtCo）號：≤ 15 液堿 NaOH 40 NaOH 含量 wt％：≥ 48 Fe2O3含量 wt％：≤ 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)的主要原材料的性質(zhì) BPA：白色片狀或粒狀晶體，不溶于水，能溶于醇、 醚、丙酮及堿性溶 中，室溫下微溶于甲苯、二甲苯，加溫下溶解度急劇增加。 ECH：是一種易揮發(fā)、無色透明液體，有毒！對皮膚有灼傷作用，能嚴(yán)重刺激眼睛，具有和氯氣相似的刺激性氣味，有麻醉性，能溶解于醇、醚及甲苯中，微溶于水。比重１ .18，純品沸點(diǎn) ℃。取樣化驗(yàn)時(shí)，要取上層。 液堿：淡紫色液體，無機(jī)械雜質(zhì)，強(qiáng)堿性，腐蝕性較強(qiáng)。 甲苯：無色有芳香性氣味的易燃液體，有毒！不溶于水，能溶于醇、醚和丙酮。比重 ，純品沸點(diǎn) ℃，取樣化驗(yàn)時(shí)，要取下層。 OH. CHCH3 CCHH3 HO— —CC— O 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 章 初步工藝流程設(shè)計(jì) 工藝流程框圖： 上一章已對工藝路線進(jìn)行了選擇，在此基礎(chǔ)上全面而細(xì)致地分析了整個(gè)生 產(chǎn)過程的組成和順序如下圖所示： 700C 雙酚 A 環(huán)氧氯丙烷 循環(huán)使用 NaOH 環(huán)氧氯丙烷 苯 下層鹽腳 NaOH 成品 溶解 反應(yīng) 減壓 溶解 反應(yīng) 回流 冷卻 靜置 過濾 脫苯 萃取 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ： 1. 把雙酚 A投入溶解釜中，然后通過環(huán)氧氯丙烷，將夾套通水蒸氣的溫度加熱升溫到70OC 左右。 2. 溶解后，用泵壓入帶攪拌的反應(yīng)釜內(nèi)，開始攪拌，并滴加堿液?？刂品磻?yīng)溫度為5055OC，維持一定時(shí)間至反應(yīng)結(jié)束后，再在 100 減壓至 ，回收過量環(huán)氧氯丙烷供循環(huán)使用。 3. 回收結(jié) 束后再次加入苯溶解，在 65~700C 下再次加堿液，反應(yīng)結(jié)束后用夾套水冷卻，靜置，把苯溶液抽吸到回流脫水釜內(nèi)，下層的鹽腳可以加苯萃取一兩次，抽吸后放掉。 4 在回流脫水釜內(nèi)回流至蒸出的苯清晰天水珠為止。然后冷卻，靜置 . 經(jīng)過濾器至貯槽，沉降后抽人脫苯釜脫除苯，先常壓無液溫 110OC 以上開始減壓至 140143OC 無餾出液為止，放料，即得成品。 圖 21一步法合成環(huán)氧樹脂工藝流程圖 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 章 物料衡算 計(jì)算條件與數(shù)據(jù)理： 1. 設(shè)每年生產(chǎn) 300 天，則每天的產(chǎn)量為： Md= (2020t247。 )/ 300= 1t（ 1000kg）環(huán)氧樹脂為基準(zhǔn) 由消耗定額 雙酚 A/t環(huán)氧樹脂得 雙酚 A的消耗量 m=*1t=700kg 由投料比得，各物料配方如下表 31 表 31 原料單耗表 原料名稱 投料比例質(zhì)量百分比 每噸消耗量（ kg） 環(huán)氧氯丙烷 雙酚 A 苯 液體燒堿 50 12 26 12 700 700 3. 原料規(guī)格及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下： 表 3— 2 原料規(guī)格及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表 名稱 分子量 凈含 含水分 含 惰性雜質(zhì) 環(huán)氧氯丙烷 98% % % 雙酚 A 95% 3% 2% 苯 96% % % 液體燒堿 % % % 雙酚 A型環(huán)氧樹脂 99% % % 注：以 上數(shù)據(jù)除直接在工廠收集到的以外，其他參照《中國化工醫(yī)藥產(chǎn)品大全》 (卷一，卷二 )和 化工原料商品手冊 。 原料用量計(jì)算： 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 反應(yīng)過程中的反應(yīng)物純量計(jì)算： 為了較好地把握全過程，先假設(shè)理想情況進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算 各反應(yīng)物的純量。這里所說的純量是指既不包括反應(yīng)物及產(chǎn)品中的雜質(zhì)和反應(yīng)物過量的量，不包括每步反應(yīng)損失掉的產(chǎn)品量。這是一種理想情況，在后面的計(jì)算中將恢復(fù)到實(shí)際情況，考慮所含雜質(zhì)的量、反應(yīng)物過量的量，以及反應(yīng)的收率等具體的問題并進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。 由原料單耗可得每批原料用量如下表： 表 3— 3 原料用量表 名稱 純物質(zhì) (Kg) 含雜質(zhì)總用量 (kg) 環(huán)氧氯丙烷 雙酚 A 苯 液體燒堿 縮合工段物料衡算： 一次反應(yīng)： 圖 31 (1)對于輸入物料分四股，分別如下： ① 98%的環(huán)氧氯丙烷中： 環(huán)氧氯丙烷： 水： %= 不溶雜質(zhì)： %= ② 95%的雙酚 A中： 雙酚 A： 水： 3%= 不溶雜質(zhì)： 2%= 98%環(huán)氧氯丙烷 95%雙酚 A NaOH 苯 5 反應(yīng)釜 5 環(huán)氧氯丙烷 雙酚 A 5 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ③ %的 NaOH 中： NaOH： 水： %= 不溶雜質(zhì)： %= ④ 96%的苯中： 苯： Kg 水： %= 不溶雜質(zhì)： %= (2)對于輸出物料的計(jì)算如下： ①隋性雜質(zhì)質(zhì)量不變： +++= ②苯質(zhì)量不變： 反應(yīng)的總方程式如下： 由上反應(yīng)方程式 ： x/*=y/40*=z/370*1=m/ *=n/18*=* 可得： x= y= z= m= n= 所以反應(yīng)后的各物料質(zhì)量如下 : ③環(huán)氧氯丙烷 : = 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ④環(huán)氧樹脂： ⑤ NaOH： 49631658= 以上計(jì)算可得到下列物料平衡表 : 表 3— 4縮合反應(yīng)物料平衡表 輸入物料 純物質(zhì) 質(zhì)量 (Kg) 輸出物料 質(zhì)量 (Kg) 98%的 環(huán)氧氯 丙烷 環(huán)氧氯丙烷 環(huán)氧氯丙烷 水 惰性雜質(zhì) 環(huán)氧樹脂 95% 的 雙酚 A 雙酚 A 水 苯 惰性雜質(zhì) %的 NaOH NaOH 惰性雜質(zhì) 水 惰性雜質(zhì) 水 96%的苯 苯 水 NaCl 惰性雜質(zhì) NaOH 總計(jì) ： 圖 3— 2 回收框圖 設(shè)冷卻回收率為 97%： 對于輸入物料為一股： 環(huán)氧氯丙烷： Kg 對于輸出物料為一股： 環(huán)氧氯丙烷： 97%= 由以上計(jì)算可得下列物料平衡表： 反應(yīng)釜所出物料 5 冷卻器 5 98%環(huán)氧氯丙烷 5 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 表 35 回收物料平衡表 輸入物料 純物質(zhì) 質(zhì)量 (Kg) 輸出物料 質(zhì)量（ kg) 98% 的環(huán)氧氯丙烷 環(huán)氧氯丙 烷 環(huán)氧氯丙烷 總計(jì) 收率： 97% 環(huán)氧樹脂收集： 進(jìn)出料框圖如下： 水及少量的堿和鹽 雜質(zhì) 回收苯 圖 3— 3環(huán)氧樹脂回收進(jìn)出料框圖 設(shè)環(huán)氧樹脂的收 率為 94％，最后得到 99%的環(huán)氧樹脂 (其中含水 %，含雜質(zhì) %)，則 99%的環(huán)氧樹脂： 環(huán)氧樹脂： 94%= Kg 水： %= Kg 雜質(zhì)： %= 由以上計(jì)算可得下列物料平衡表 表 3— 6環(huán)氧樹脂回收物料平衡表 輸入物料 質(zhì)量（ Kg） 輸出物料 純物質(zhì) 質(zhì)量（ Kg） 環(huán)氧樹脂 成品 環(huán)氧樹脂 收率： 97% 環(huán)氧樹脂 苯 NaCI 水及少量的堿和鹽