Способ получения карбамидоформальдегидного конденсата

 

Использование: на предприятиях химической промышленности, производящих формальдегид или аминоальдегидные смолы и на деревоперерабатывающих производствах. Сущность изобретения: карбамидоформальдегидный конденсат получают смешиванием карбамида и водного раствора формальдегида в щелочной среде при рН 8,2 - 8,8 при молярном соотношении карбамид : формальдегид 1,2 - 2,0 : 1,0 с последующей конденсацией полученного раствора при 5 - 45^oC, охлаждением продукта конденсации и его вызреванием без доступа воздуха в течение не менее 3 ч. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к производству олигомерных синтетических полимерных материалов и может быть использовано на предприятиях химической промышленности, производящих формальдегид или аминоальдегидные смолы и на деревоперерабатывающих производствах.

Известен способ получения водных растворов мочевиноформальдегидных конденсатов конденсацией в щелочной среде при Т более 353К мочевины и избытка формальдегида с последующей вакуумной сушкой в течение 2 часов при Т 393К. Полученные конденсаты содержат до 60% сухого остатка.

Известен также способ получения продуктов поликонденсации мочевины и формальдегида, заключающийся в кипячении избытка водной смеси формальдегида по отношению к мочевине при их мольном соотношении 4 5,5 и рН 4 5,5 в течение 10 60 мин, с последующим дозреванием реакционной смеси при кипячении и рН 4 6 до достижения вязкости 8 20 пуаз и содержания сухого экстракта 60% Готовый продукт охлаждают, нейтрализуют и вакуумируют до содержания сухого экстракта 65% Известные способы трудоемки, требуют значительных энергозатрат, а транспортировка и эксплуатация этих форконденсатов осложняется их токсичностью, связанной с высоким содержанием свободного формальдегида.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения карбамидоформальдегидного конденсата с пониженным содержанием свободного формальдегида путем смешивания при рН 6,2 7,7 плава карбамида (к) и водного раствора формальдегида (ф) в слабокислой среде при мольном соотношении к ф 1 1,8 5,0 при 90 98^oC в течение 30 45 мин, c последующей нейтрализацией до рН 7,5 8,5 и выпаркой в сепараторе при 80 100^oC до содержания сухих веществ 50 75% Известный способ многостадийный, требует постоянной корректировки рН реакционной смеси, энергоемкий за счет высокой температуры конденсации и выпарки полученного конденсата.

Технической задачей изобретения является получение стабильного при хранении карбамидоформальдегидного конденсата с низким содержанием свободного формальдегида и повышенным содержанием сухого остатка при минимальных трудо- и энергозатратах.

Поставленная задача решается тем, что карбамидоформальдегидный конденсат получают смешиванием карбамида и водного раствора формальдегида в щелочной среде при рН 8,2 8,8 при молярном соотношении карбамид формальдегид 1,2 - 2,0 1,0 с последующей конденсацией полученного раствора при 5 45^oC, охлаждением продукта конденсации и его вызреванием без доступа воздуха в течение не менее 3 ч.

Сравнение предлагаемого способа с известным позволяет выявить следующие отличительные признаки: молярное соотношение реагентов; температуру и рН проведения реакции конденсации; условия доведения продукта конденсации до товарной готовности, а именно холодное вызревание без доступа воздуха.

Производство карбамидоформальдегидного конденсата широко известно в науке и технике. Однако, все известные способы его получения предполагают обязательный избыток водного раствора формальдегида по отношению к карбамиду. Кроме того, реакцию конденсации осуществляют, как правило, при температуре кипения раствора, а для снижения содержания свободного формальдегида и повышения содержания сухого остатка обязательна выпарка или вакуумирование продукта конденсации при нагревании.

В предлагаемом нами способе получения карбамидоформальдегидного конденсата реакцию осуществляют в избытке карбамида при температуре не более 45^oС в щелочной среде с последующим вызреванием предварительно охлажденного продукта конденсации без доступа воздуха. Это позволяет уменьшить трудо- и энергозатраты при производстве конденсата за счет снижения температуры конденсации и сокращения количества операций (устранение стадий выпарки продукта конденсации и многократного изменения рН реакционной среды), улучшить экологию его производства и уменьшить загрязнение окружающей среды при хранении, транспортировке и переработке конденсата за счет уменьшения выделения свободного формальдегида как в процессе производства, так и в готовом продукте.

Таким образом, нами предложен новый способ получения конденсата, позволяющий получить неожиданный результат. Это позволяет нам сделать вывод о соответствии заявляемого способа критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовка сырья.

В разбавитель заливают (8,5 ± 0,3) м³ воды, закачивают через мерник расчетное количество концентрированного раствора едкого натра (42%) насосом для получения 3 4% -ного раствора NaOH. Контроль за загрузкой осуществляют по показаниям уровнемера. После загрузки концентрированного раствора едкого натра и воды проводят перемешивание в течение 25 30 мин, после чего определяют плотность и массовую долю едкого натра в растворе. Приготовленный раствор щелочи подают насосом через фильтр в мерник.

Карбамид (марки А) поступает в цех с помощью системы транспортеров, измельчается и поступает в весовой дозатор.

Формальдегид технический 37% (формалин) нейтрализуют до рН 8,2 8,8 путем подачи его расчетного количества (8,2 м³) из мерника в реактор, снабженный мешалкой и змеевиком. В змеевик реактора подают захоложенную воду с температурой 8 14^oC, и расчетное количество 3%-ного раствора едкого натра.

Получение конденсата.

Конденсат готовят в реакторе объемом 30 м³, снабженном змеевиком для подвода пара и воды и мешалкой, приборами для замера температуры и уровня.

Загрузку сырья в реактор осуществляют при молярном соотношении карбамид формальдегид 1,2 1,6; 2,0 1,0. Рецептура загрузки сырья для получения конденсата при молярном соотношении карбамид формальдегид 1,6 1,0 приведена в табл. 1.

Расчет загрузки исходного сырья по остальным молярным соотношениям проведен аналогичным образом по известным формулам.

В реактор при перемешивании подают расчетное количество предварительно нейтрализованного формалина и карбамид, включают обогрев реактора и нагревают реакционную массу до 5 45^oC, а затем охлаждают путем подачи в змеевик реактора захоложенной воды и определяют рН раствора. В случае необходимости рН раствора корректируют до заданного значения. Полученный продукт конденсации перекачивают насосом в герметичную расходную емкость и выдерживают до вызревания не менее 3 ч. Показатели полученных конденсатов приведены в табл. 2.

Приготовление контрольных конденсатов.

Приготовление конденсационных растворов и условия реакции конденсации аналогично предыдущему примеру. Конденсат готовят при молярном соотношении карбамид формальдегид 1,0 4,8; 1,1 1,0; 2,2 1,0. Данные приведены в табл. 3.

Проведение реакции при молярном соотношении карбамид формальдегид 1 4,8 в заявляемых условиях (табл. 4) приводит к тому, что продукт конденсации имеет высокое содержание свободного формальдегида при низкой концентрации сухих веществ. Проведение реакции в режиме меньшего или большего заявляемого нами избытка карбамида (1,1 1; 2,2 1) приводит к тому, что продукт конденсации хотя и имеет сопоставимые с заявляемыми показатели по содержанию свободного формальдегида, метилольных групп и сухого остатка, однако они не стабильны при хранении.

Охлажденный продукт конденсации подвергают вызреванию без доступа воздуха. При его вызревании в течение более 3 ч, раствор стабилизируется по составу и содержанию моно- и диметилолмочевины, что обеспечивает достаточно высокую стабильность при хранении. При вызревании раствора менее 3 ч, получаемый конденсат не стабилен при хранении и имеет высокое содержание свободного формальдегида.

Таким образом, осуществление способа получения карбамидоформальдегидного конденсата в режиме, отличном от заявляемого, приводит к тому, что продукт конденсации имеет высокое содержание свободного формальдегида, низкую концентрацию сухих веществ и малые сроки хранения. Проведение способа в заявляемых режимах позволяет получить стабильные конденсаты с низким содержанием свободного формальдегида при минимальных трудо- и энергозатратах.

Формула изобретения

1. Способ получения карбамидоформальдегидного конденсата путем смешивания карбамида и водного раствора формальдегида, его конденсации при нагревании в щелочной среде, отличающийся тем, что смешивание ведут при молярном соотношении карбамида и формальдегида 1,2 2,0 1,0, соответственно, а полученный после конденсации продукт подвергают вызреванию без доступа воздуха.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конденсацию карбамида и формальдегида ведут при 5 45^oC.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что конденсацию карбамида и формальдегида ведут в щелочной среде при pH 8,2 8,8.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вызревание продукта конденсации ведут не менее 3 ч при температуре рабочего помещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3