大規模制膠工藝及其設備制造技術

本發明專利技術涉及一種可大規模制膠的工藝，其步驟如下：１）將尿素和甲醛分別計量，甲醛能通過換熱器加熱到４０℃～８０℃后，進入反應釜，將計量后的尿素投入反應釜中，攪拌反應；２）將制成的膠液從反應釜中泵出，經過換熱器冷卻到所需溫度得成品膠。本發明專利技術還涉及為上述工藝設計的設備。本工藝是在投料的同時，對原料進行加熱，在出膠的同時對膠體進行冷卻，因此節省了大量的時間，生產周期僅需２～３小時即可。而且本工藝中加熱和冷卻時間均可很短，可避免反應過度，而且很容易控制反應溫度和反應時間，從而控制產品的質量。本工藝也便于自動化或半自動化控制，減少人工操作，從而減少因人為因素造成的質量不定。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種制膠工藝，具體地說是一種可大規模制膠的工藝；本專利技術還涉及為該工藝設計的設備。
技術介紹
現有的主要以尿素和甲醛為主要原料的制膠工藝，是首先將甲醛與尿素按比例計量后投入反應釜中，待全部原料投放完畢、即待反應釜裝滿后，才開始加熱使之反應。而且在上述工藝中，加熱過程是利用反應釜中的盤管或反應釜外的夾套完成，當加熱到反應所需溫度后，保持溫度直到反應完全，然后再利用盤管和夾套將產品冷卻，最后放膠。上述工藝的加熱和冷卻過程都必須由反應釜自身來完成，而且必須待所有原料投滿后，才能開始加熱，而制好膠后又需等待整個反應釜內的膠都冷卻到所需溫度時，才能開始放膠。這種整體同時加熱和整體同時冷卻的工藝浪費了大量的時間，使整個工藝過程所需時間太長；而且由于反應釜的結構問題使其中的盤管和夾套面積有限，從而使反應釜的加熱及冷卻能力有限，因此，上述工藝所需加熱和冷卻時間較長，延長了整個制膠工藝的周期，并且當反應釜內的反應已達到要求，需要冷卻時，由于所需冷卻時間較長(大型制膠設備一般超過三個小時)，而在此時間內，釜內原料會繼續反應，從而造成產品反應過度，影響產品的質量，如果提前冷卻，又有可能使距離盤管或夾套較近的產品反應不完全，質量同樣達不到要求。因此用上述工藝制出的膠質量不穩定，而且整個工藝過程很難控制。同時，設置于反應釜內的盤管既占據了大量空間，降低了反應釜的利用率，而且在制膠過程中盤管很容易掛膠，長時間的加熱容易在盤管上造成很厚的結垢，長時間的夾套加熱也易在反應釜壁上造成結垢，從而影響熱交換速度和效率，更加延長了加熱的時間。另一方面由于反應釜內盤管層疊，清理盤管和反應釜壁上的結垢非常困難，需消耗大量的人力、物力和時間，一般需要1～2天的時間才能完成。而層疊盤旋于反應釜內的盤管，加大了設備的維護難度，一但盤管出現故障，則可能導致整個反應釜報廢。而且利用盤管和夾套加熱，為了保證加熱均勻，反應釜的直徑不能太大，但現有的反應釜一般為短粗型，其高度與直徑之比(即高徑比)H/D均小于2，一般在1.5左右，這樣，現有的反應釜的容積有限，一般都在25m3以內，最大的也不能超過30m3，限制了現有制膠企業的規模。在制膠過程中，為了調整反應釜內的PH值，還需向反應釜內加入酸或堿溶液，現有的工藝及設備是直接將酸或堿溶液從反應釜上端開口注入，酸或堿溶液落到原料表面，經過攪拌后逐漸混合到原料中達到均勻。由于酸、堿溶液混入原料中的時間過長(一般需要10～20分鐘)，造成一些部分酸、堿過度，而另一些部分酸、堿不足，從而使反應不均勻，產品的質量不均勻。
技術實現思路
本專利技術將公開一種工藝周期短，易于控制產品質量的大規模制膠工藝，本專利技術還將公開為上述工藝而設計的制膠設備。本大規模制膠工藝與傳統的將稱量好的甲醛和尿素，一起投入反應釜后，在反應釜內加熱的工藝不同，是先將甲醛加熱后，注入反應釜中，并投入尿素，使尿素與甲醛溶解混合，并發生反應。當反應完成后，將膠液從反應釜中泵出后，進入換熱器使之冷卻，得成品膠。在上述加熱過程中，可以將甲醛加熱到40～80度，但最好加熱到60～70度。因為甲醛溫度太高時會發生揮發，而溫度太低，與尿素混合后溫度則達不到要求。由于本工藝是在投料的同時，對原料進行加熱，而在出膠的同時對膠體進行冷卻，因此節省了大量的時間，不需停下來等待加熱，或等待膠體冷卻，使原來需要4～5個小時的生產周期降到僅需2～3小時即可。而且由于設于反應釜外的換熱器的換熱能力可以按需要調整，因此本工藝中加熱和冷卻時間均可很短，而將反應后的膠體在短時間冷卻下來，則可避免反應過度，而且通過換熱器加熱、冷卻，則很容易控制反應溫度和反應時間，從而控制產品的質量。這種工藝也便于自動化或半自動化控制，減少人工操作，從而減少因人為因素造成的質量不定。在上述工藝中，由于在尿素和甲醛混合時，原料的溫度將有所下降，當混合后的溫度正好是反應所需溫度，則可以就此讓原料反應制膠，而當混合后的原料溫度達不到反應溫度時，可以在反應釜外設一個夾套進行輔助加熱，或將混合后的原料泵至換熱器中進行二次加熱，使原料達到反應溫度。由于本工藝中夾套的輔助加熱和換熱器的二次加熱時間很短，因此形成結垢的可能性較少，而由于反應釜內無盤管，經過處理的反應釜壁幾乎不掛膠，因此反應釜壁上沒有結垢或結垢很少，既使在反應釜壁上有結垢，其清理起來也很容易；而利用換熱器進行二次加熱時，若在加熱器中有少量結垢，也會在下一次加熱甲醛時，被甲醛沖洗干凈，因此本工藝中的熱交換速度及效率均很高。由于尿素與甲醛比重不同，混合時有可能造成混合不均勻，若僅依靠反應釜中呈水平攪拌的攪拌器混合，則需要較長時間，而且有可能經過長時間攪拌仍不能使原料完全混合均勻，這樣將極大地影響產品的質量。為了解決上述問題，本工藝采用由反應釜底泵出混合原料，再將其從反應釜上端開口注入的辦法，使之在垂直方向發生循環，從而達到混合均勻的目的。為實現上述工藝，本專利技術的制膠設備包括反應釜、換熱器和連接管道。在本專利技術所述的設備中，換熱器獨立于反應釜外，由管道將其與反應釜連接。該設備的結構如下由管道和輸入泵構成的甲醛輸入管道的進口與甲醛貯藏罐連接，甲醛輸入管道的出口與換熱器的進口連接。甲醛從貯藏罐中被泵至換熱器加熱，加熱到所需溫度后輸入反應釜中，甲醛可以從反應釜上端輸入反應釜中，也可從下端輸入反應釜中，因此，換熱器的出口與反應釜的上端進口連接；或者換熱器的出口與反應釜的下端進口連接；當然也可以是換熱器的出口同時與反應釜上端進口和下端進口連接。反應釜的底端也開有一個開口，該底端開口和貯膠槽由管道和循環泵連接。當反應完成且成品膠冷卻到所需溫度后，即可泵入貯膠槽中。換熱器一般用飽和蒸汽和冷卻水加熱及冷卻，冷卻水管和蒸汽管與換熱器中換熱裝置的進口連接。為了對反應釜中的混合原料進行輔助加熱或二次加熱，反應釜外可設有夾套，夾套的進口與冷水管和蒸汽管連接；或將反應釜底端開口和換熱器的進口用管道和循環泵連接。而為了使反應釜內混合原料垂直方向上混合均勻，反應釜底端開口與反應釜上端進口之間也可以由管道和循環泵連接。而為了使放膠完全，換熱器的進口還可與壓縮空氣管連接，以便在放膠時向內輸入壓縮空氣，將殘留膠液全部收回。為了保證在將反應釜制得很大時，仍能攪拌均勻，本設備中反應釜的高度與直徑之比H/D比現有反應釜的要大，它一般在2≤H/D≤6，最好在2.5≤H/D≤4，為使攪拌均勻，反應釜內在高度方向均勻分布有2個、3個、4個、5個或6個攪拌器，當然攪拌器的個數最好為3個、4個或5個。這樣與現有反應釜直徑相同的本反應釜的容積，可以比現有的反應釜的容積大很多，因此，本反應釜可以制成很大的容積，卻依然保證能加熱及攪拌均勻，如直徑D為2.8m的現有反應釜的容積為25m3，而本反應釜的容積可達80m3甚至更大；而與現有反應釜容積相同的本反應釜的直徑，這大大低于現有反應釜。這種直徑比大的反應釜可以節省場地，減少投資，降低成本，還方便運輸和安裝。而為了保證在調節PH值或添加其它輔料時，添入的輔劑可均勻加入反應釜中不同深度，本反應釜上還開設有添加劑注入口，添加劑注入口可以開設在反應釜上端，當然也可開設于其它位置，添加劑注入口上設有添加劑注入裝置，該添加劑注入裝置包括一個設置于反應釜上所開添加劑注入口中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
大規模制膠工藝，其步驟如下：１）將尿素和甲醛分別計量，甲醛通過換熱器加熱到４０℃～８０℃后，進入反應釜，將計量后的尿素投入反應釜中，攪拌反應；２）將制成的膠液從反應釜中泵出，經過換熱器冷卻到所需溫度得成品膠。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：俸江林，
申請(專利權)人：俸江林，
類型：發明
國別省市：45[中國|廣西]