Способ получения карбамидоформальдегидного конденсата

 

Использование: в деревообрабатывающем производстве. Сущность: карбамидоформальдегидный конденсат получают смешением карбамида и формальдегида (водный раствор) при их молярном соотношении (0,8 - 2,0) : 1 в щелочной среде при PH 8,2 - 8,8 при 5 - 45^oC. Полученный раствор конденсата охлаждают и стабилизируют путем холодного вызревания в течение не менее 3 ч. Щелочная среда создается щелочным агентом, в качестве которого используют аминосоединение или его смесь с водой или гидроксидом щелочного металла. Получают стабильные конденсаты с низким содержанием свободного формальдегида, высоким содержанием сухих веществ при минимальных трудо- и энергозатратах, с низкой температурой замерзания. 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 температуре более 353 K мочевины и молярного избытка формальдегида с последующей вакуумной сушкой в течение 2 ч при 393 K. Полученные конденсаты содержат до 60% сухого остатка [1] Известен также способ получения продуктов поликонденсации мочевины и формальдегида, заключающийся в кипячении избытка воды смеси формальдегида по отношению к мочевине при их молярном соотношении 4 5,5 и pH 4 5,5 в течение 10 60 мин, с последующим дозреванием реакционной смеси при кипячении и pH 4-6 до достижения вязкости 8-20 П и содержания сухого остатка 60% Готовый продукт охлаждают, нейтрализуют и вакуумируют до содержания сухого остатка 65% [2] Известные способы трудоемки, требуют значительных энергозатрат, а транспортировка и эксплуатация этих конденсатов 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 pH 6,2 7,7 плава карбамида (к) и водного раствора формальдегида (ф) в слабокислой среде при молярном соотношении к:ф 1 (1,8 5,0) при 90 98^oC в течение 30 45 мин, с последующей нейтрализацией до pH 7,5 8,5 и выпаркой в сепараторе при 80 100^oC до содержания сухих веществ 50 75% [3] Известный способ многостадийный, требует постоянной корректировки pH реакционной смеси, энергоемкий за счет высокой температуры конденсации и выпарки полученного конденсата.

Технической задачей изобретения является получение стабильного при хранении карбамидоформальдегидного конденсата с пониженным содержанием свободного формальдегида и повышенным содержанием сухого остатка при одновременном снижении температуры замерзания конденсата.

Поставленная задача решается тем, что карбамидоформальдегидный конденсат получают смешиванием карбамида и водного раствора формальдегида в щелочной среде при молярном соотношении карбамид формальдегид 0,8 2,0 1,0 с последующей конденсацией полученного раствора, охлаждением продукта конденсации и его холодным вызреванием, причем в качестве щелочного агента используют аминосоединение или его смесь с водой или гидроксидом щелочного металла.

Конденсацию раствора ведут при pH 8,2 8,8 и температуре 5 45^oC, а вызревание ведут в течение не менее 3 ч.

Производство карбамидоформальдегидного конденсата широко известно в науке и технике. Однако, все известные способы его получения предполагают обязательный большой мольный 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. Предлагаемый способ предусматривает новое молярное соотношение карбамида и формальдегида, для создания щелочной среды используют аминосодержащие соединения или их смеси с водой и гидроксидами щелочных металлов. Это позволяет достичь не только снижения содержания свободного формальдегида в продукте конденсации, но и снизить его температуру замерзания, т.е. достичь нового технического результата.

В предлагаемом нами способе получения карбамидоформальдегидного конденсата реакцию осуществляют при температуре не более 45^oC в последующим вызреванием предварительно охлаждающего продукта конденсации. 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 pH 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 из готового продукта.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовка сырья.

Карбамид поступает в цех с помощью системы транспортеров, измельчителя и поступает в массовый дозатор. В смеситель, снабженный мешалкой и змеевиком, заливают из мерника 8,2 м³ технического формалина, содержащего 37% формальдегида. В змеевик смесителя подают захоложенную воду с температурой 8 - 14^oC. Затем при перемешивании в смеситель через мерник-дозатор заливают такое расчетное количество щелочного агента, чтобы величина pH нейтрализованного формалина достигала значения 8,2 8,8.

В качестве щелочного агента используют аммиак водный технический, 25% (аммиачная вода), водные растворы полиэтиленполиаминов марок А, Б, В, Г (технические дистиллированные 2, 3, 4 фракции), этаноламинов, таких как моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, гексаметилентетрамин (уротропин), гидроксидов щелочных металлов или их смеси.

Получение конденсата.

Конденсат готовят в растворе объемом 30 м³, снабженном змеевиком для подвода пара и воды, мешалкой, приборами для замера температуры и уровня. Загрузку сырья в раствор осуществляют при молярном соотношении карбамид формальдегид равном 0,8; 1,4; 2,0:1,0. Расчет загрузки исходного сырья по заявляемым молярным соотношениям проводят по известным формулам.

В реактор при перемешивании подают расчетное количество предварительно нейтрализованного формалина и карбамид, включают обогрев реактора и ведут процесс при температуре реакционной массы 5 45^oC, а затем охлаждают путем подачи в змеевик реактора захоложенной воды и определяют pH раствора. В случае необходимости pH раствора корректируют до заданного значения. Для корректировки pH используют щелочной агент. Данные приведены в табл.2 (примеры 1 4). Полученный продукт конденсации перекачивают насосом в герметичную расходную емкость, охлаждают и подвергают холодному вызреванию. 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. Показатели полученных конденсатов приведены в табл. 1 и табл.3 (содержание свободного формальдегида и метилольных групп определено через 3 ч после окончания реакции).

Приготовление контрольных конденсатов.

Приготовление конденсационных растворов и условия реакции конденсации аналогично предыдущему примеру. Конденсат готовят при молярном соотношении карбамид: формальдегид 1,0:4,8; 0,7:1,0; 2,1:1,0. Данные приведены в табл.2 и табл.3.

Проведение реакции при молярном соотношении карбамид формальдегид 1:4,8 в заявляемых условиях (пример 4, табл.2 и 3) приводит к тому, что продукт конденсации имеет высокое содержание свободного формальдегида при низкой концентрации сухих веществ.

Проведение реакции в режиме меньшего заявляемого нами соотношения карбамида и формальдегида (<0,8) приводит к тому, что продукт конденсации хотя и имеет сопоставимые с заявляемыми показателями по содержанию свободного формальдегида, метилольных групп и сухого остатка, однако, температура замерзания конденсата сопоставима с прототипом.

Проведение реакции в режиме большего заявляемого нами соотношения карбамида и формальдегида (>2,0) приводит к значительному снижению стабильности конденсата при хранении.

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

Источники информации 1. Экономический патент ГДР N 209710, МКИ 3 C 08 G 12/12, 1984 г.

2. Заявка Франция N 2338956, МКИ 3 C 08 G 12/12, 1977.

3. А.Е. Анохин. Заменитель формалина при экологически чистом производстве карбамидных смол. Деревообрабатывающая промышленность, 1990,N 12, с. 11-12 прототип.

Формула изобретения

1. Способ получения карбамидоформальдегидного конденсата путем смешения карбамида и водного раствора формальдегида, конденсации в щелочной среде, отличающийся тем, что конденсацию проводят при мольном соотношении карбамида и формальдегида 0,8 2,0 1, полученный раствор конденсата охлаждают и стабилизируют путем его холодного вырезания, причем в качестве щелочного агента используют аминосоединение или его смесь с водой или гидроксидом щелочного металла.

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

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что конденсацию карбамида и формальдегида проводят при pH 8,2 8,8.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что вызревание продукта конденсации ведут в течение не менее 3 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1