Способ выделения фенольной смолы из надсмольной воды производства фенольных смол

 

Использование: в производстве фенольных (фенолоформальдегидных) смол, которые находят применение в качестве связующих при изготовлении деталей технического назначения и слоистых пластиков, фрикционных, антифрикционных, абразивных изделий, в литейном деле. Сущность изобретения: выделение фенольной смолы из надсмольной воды производства фенольных смол осуществляют пропусканием надсмольной воды при температуре, обеспечивающей пребывание смолы в жидком состоянии, через один или более слоев стойкого к воздействию надсмольной воды и смолы субстрата, имеющего по всему объему множество протоков. Затем надсмольную воду отстаивают и разделяют фазы. Температуру надсмольной воды, пропускаемой через субстрат, поддерживают в интервале 10 - 100^oС, предпочтительно 40 - 80^oС. В качестве субстрата может быть использован тканый или нетканый материал, сетка, волокно, вата, насыпной материал, пористый материал со сквозными порами, комбинации этих материалов. Слои субстрата имеют одинаковый или различный состав и структуру. Фенольные смолы были получены непрерывным и периодическим способом по технологии получения фенолформальдегидных смол новолачного и резольного типа. Способ позволяет в 100 - 120 раз интенсифицировать процесс выделения, удешевить процесс и повысить полноту выделения смолы. 5 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству фенолоформальдегидных смол, применяющихся в качестве связующих в различных областях техники, в том числе в электротехнической промышленности для изготовления деталей технического назначения и слоистых пластиков, в машиностроительной промышленности для производства фрикционных, антифрикционных, абразивных изделий, в литейном деле для изготовления литейных форм и стержней и др.

В процессе производства фенольных смол образуется так называемая надсмольная вода, которую отделяют от смолы путем дистилляции или декантации, а затем удаляют в качестве отхода производства.

Надсмольная вода представляет собой двухфазную систему, в которой сплошной фазой является вода, содержащая фенол, формальдегид и другие растворимые вещества, а дисперсной фазой частицы фенольной смолы. Как показали наши исследования, размер частиц фенольной смолы составляет от 1 до 100 мк, а их содержание в надсмольной воде доходит до 2 Надсмольная вода, образующаяся в количестве 600 900 кг на 1 т смолы, подлежит тщательной очистке от всех содержащихся в ней вредных веществ.

Известны многочисленные способы обезвреживания и утилизации фенола и формальдегида, содержащихся в надсмольной воде [1 и 2] Известен способ выделения фенольной смолы из надсмольной воды производства фенольных смол путем отстаивания и разделения фаз [3] В промышленной практике выделение смолы из надсмольной воды осуществляют как первую стадию очистки надсмольной воды путем длительного отстаивания надсмольной воды с последующим разделением образовавшихся слоев. При этом отстоявшуюся смолу обычно возвращают в технологический цикл производства фенольных смол для увеличения выхода целевого продукта.

К недостаткам известного способа следует отнести: низкую интенсивность процесса выделения смолы из надсмольной воды, обусловленную большой продолжительностью отстаивания от нескольких часов до многих суток; необходимость использования отстойников большого объема, что также обусловлено длительностью отстаивания.

Задачей изобретения является интенсификация и удешевление процесса выделения фенольной смолы из надсмольной воды производства фенольных смол, а также увеличение полноты выделения смолы из надсмольной воды.

Задача решается тем, что в способе выделения фенольной смолы из надсмольной воды производства фенольных смол путем отстаивания и разделения фаз надсмольную воду при температуре, обеспечивающей пребывание смолы в жидком состоянии, предварительно пропускают через стойкий к воздействию надсмольной воды и смолы субстрат, имеющий по всему объему множество протоков.

Температура надсмольной воды, пропускаемой через субстрат, составляет 10 100^oС и существенным образом связана с молекулярной массой и содержанием свободного фенола в смоле.

Предпочтительный температурный интервал 40 80^oС. Как правило, для поддержания температуры в этом пределе осуществляют нагрев охладившейся надсмольной воды или ее охлаждение.

В качестве субстрата, через который пропускают надсмольную воду, может быть применен материал, выбранный из группы, содержащей тканый или нетканый материал, сетку, волокно, вату, насыпной материал (например, песок, щебень, насадочные элементы), пористый материал со сквозными порами (например, пористое стекло, пенопласт, а также комбинации названных материалов).

Фактически субстратом могут быть вещество или материал, имеющие по всему объему множественные протоки, в том числе любые твердые, мягкие, эластичные, рыхлые вещества и материалы натурального или искусственного происхождения.

Множественные протоки по всему объему субстрата могут быть образованы за счет зазоров между элементами, формирующими субстрат или созданы в монолитном материале путем его обработки, например, механической перфорации, протравливания и др.

В соответствии с изобретением надсмольную воду можно пропускать через один слой субстрата, толщина которого предпочтительно должна быть в пределах 10 1500 мм.

Возможно также пропускать надсмольную воду последовательно через два и более слоев субстрата. Слои субстрата могут иметь одинаковые или различные состав и структуру.

Существенным требованием к субстрату является устойчивость к воздействию надсмольной воды и смолы: субстрат не должен растворяться в надсмольной воде или смоле, вступать в химическое взаимодействие с ними, допустимо лишь некоторое набухание субстрата.

Предлагаемый способ может быть использован для выделения смолы из надсмольной воды, полученной в непрерывном или периодическом процессах получения фенольных смол как резольного, так и новолачного типа. Возможно также применение заявленного способа для выделения смолы из смесей указанных выше надсмольных вод.

Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами (см. таблицу), ограничивающими однако его объем, но описывающие наиболее предпочтительные варианты реализации заявленного способа.

Пример 1.

Надсмольную воду, образовавшуюся в непрерывном производстве фенольных смол новолачного типа (содержание смолы в надсмольной воде 1,5 среднечисленная молекулярная масса смолы 474, содержание свободного фенола в смоле 19,5 ), отделенную от смолы путем декантации, непрерывно пропускают самотеком при температуре 23^oС и расходе 5 кг/ч через цилиндрический вертикальный аппарат диаметром 80 мм, снабженный двумя перфорированными решетками, между которыми помещен субстрат в виде слоя стекловолокна. Толщина слоя стекловолокна 45 мм.

Прошедшую через субстрат жидкость направляют самотеком в вертикальный цилиндрический флорентийский сосуд (отстойник-разделитель непрерывного действия) диаметром 150 мм и высотой 170 мм. Слой жидкой смолы, который стекает самотеком из нижней части флорентийского сосуда, возвращают в технологический цикл производства фенольной смолы, смешивая с сырой смолой, направляемой в выпарной аппарат. Очищенную от смолы надсмольную воду, стекающую самотеком из верхней части флорентийского сосуда, направляют на очистку от вредных примесей.

Условия выделения и результаты приведены в таблице.

Пример 1а (контрольный).

Выделение смолы из надсмольной воды, образовавшейся в непрерывном производстве новолачных фенольных смолы (характеристики смолы и надсмольной воды см. выше), осуществляют путем отстаивания в горизонтальной цилиндрической емкости объемом 0,2 м³ в течение 55 ч.

Время выдержки отсчитывают с момента начала поступления надсмольной воды в пустую емкость.

Пример 2.

Надсмольную воду, образовавшуюся в непрерывном производстве фенольных смол новолачного типа (содержание смолы в надсмольной воде 1,2 среднечисленная молекулярная масса смолы 582, содержание свободного фенола в смоле 4,0), отделенную от смолы путем декантации, непрерывно пропускают самотеком при температуре 55^oС и расходе 1 т/ч через цилиндрический вертикальный аппарат диаметром 500 мм, снабженный двумя перфорированным решетками, между которыми помещен субстрат в виде слоя стекловолокна. Толщина слоя стекловолокна 124 мм.

Прошедшую через субстрат жидкость направляют самотеком в горизонтальный цилиндрический флорентийский сосуд диаметром 1000 мм и высотой 1500 мм. Жидкую смолу, стекающую из нижней части флорентийского сосуда, возвращают в технологический цикл производства фенольной смолы, смешивая с последней перед направлением в выпарной аппарат. Надсмольную воду, стекающую из верхней части флорентийского сосуда, подают на очистку от вредных примесей.

Пример 2а (контрольный).

Выделение смолы из надсмольной воды, образовавшейся в непрерывном промышленном производстве фенольных смол (характеристики смолы и надсмольной воды см. выше) осуществляют путем отстаивания в вертикальном цилиндрическом аппарате емкостью 25 м³ в течение 124 часов. Время выдержки отсчитывают с момента начала поступления надсмольной воды в опорожненную емкость.

Примеры 3 11.

Процессы выделения смолы осуществляют аналогично описанному в примерах 1 и 2 с применением того же оборудования, но с использованием других субстратов и их комбинаций. Сведения по примерам приведены в таблице.

Как показали исследования, в результате прохождения надсмольной воды, содержащей крохотные частицы смолы, через субстрат, имеющий по всему объему множество протоков, происходит значительное укрупнение частиц смолы. Именно это позволяет в сотни раз сократить продолжительность отстоя надсмольной воды и увеличить полноту выделения из нее смолы.

Способ по изобретению обеспечивает интенсификацию процесса выделения смолы в 100 180 раз, что позволяет соответственно уменьшить объем аппарата и в 10 12 раз снизить его стоимость. Так, стоимость аппарата из нержавеющей стали объемом 0,2 м³ по современным расценкам составляет 500 руб. а аппарата емкостью 10 м³ 5000 6000 руб.

Формула изобретения

1. Способ выделения фенольной смолы из надсмольной воды производства фенольных смол путем отстаивания и разделения фаз, отличающийся тем, что надсмольную воду при температуре, обеспечивающей пребывание смолы в жидком состоянии, предварительно пропускают через стойкий к воздействию надсмольной воды и смолы субстрат, имеющий по всему объему множество протоков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру надсмольной воды, пропускаемой через субстрат, поддерживают в интервале 10 100^oС.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру надсмольной воды, пропускаемой через субстрат, поддерживают в интервале 40 80^oС.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве субстрата применяют материал, выбранный из группы, содержащей тканый или нетканый материал, сетку, волокно, вату, насыпной материал, пористый материал со сквозными порами, а также комбинации названных материалов.

5. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что надсмольную воду пропускают последовательно через по крайней мере два слоя субстрата.

6. Способ по пп.4 и 5, отличающийся тем, что слои субстрата имеют одинаковые или различные состав и структуру.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5