Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa epoxy ED - 16 Với năng suất 1.200 tấn/năm

GVHD: GS.TSKH TrÇn VÜnh DiÖu §å ¸n tèt nghiÖp
PhÇn I: tæng quan vÒ nhùa epoxy.
Ch¬ng 1: Giíi thiÖu chung vÒ nhùa Epoxy.
Lêi më ®Çu.
Nhùa epoxy lµ nh÷ng ph©n tö oligome cã Ýt nhÊt 1 nhãm epoxy, cã kh¶
n¨ng chuyÓn ho¸ thµnh d¹ng nhùa nhiÖt r¾n (NNR), cã cÊu tróc kh«ng gian.
Do ®îc s¶n xuÊt tõ nhiÒu nguån nguyªn liÖu kh¸c nhau, nªn nhùa epoxy
cã nhiÒu lo¹i víi çc tÝnh chÊt vµ lÜnh vùc øng dung kh¸c nhau. Trong c«ng
nghiÖp, nhùa epoxy ®îc s¶n xuÊt tõ d¹ng láng nhít ®Õn d¹ng r¾n, ®îc ph©n biÖt
qua mét sè chØ tiªu nh: khèi lîng ph©n tö, ®é nhít, nhiÖt ch¶y mÒm, ®¬ng lîng
epoxy hoÆc hy®roxyl.
Khi cha ®ãng r¾n, nhùa epoxy ®îc øng dông ®Ó lµm chÊt æn ®Þnh vµ ho¸
dÎo cho PVC, hoÆc ®îc sö dông nh hîp chÊt trung gian ®Ó ®iÒu chÕ çc s¶n phÈm
kh¸c.
Do nhãm epoxy cã ho¹t tÝnh cao, nhùa epoxy dÔ tham gia ph¶n øng ®ãng
r¾n víi çc t¸c nh©n kh©u m¹ch hoÆc polyme ho¸ víi çc t¸c nh©n xóc t¸c ®Ó
chuyÓn thµnh d¹ng nhiÖt r¾n.
Tuú thuéc vµo cÊu tróc nhùa epoxy, chÊt ®ãng r¾n vµ ®iÒu kiÖn ®ãng r¾n,
cã thÓ nhËn ®îc çc s¶n phÈm cã ®Æc tÝnh: bÒn ho¸ chÊt, chÞu nhiÖt, chÞu t¸c
®éng c¬ häc, çch ®iÖn..., øng dông lµm vÐcni, s¬n, keo kÕt cÊu, chÊt dÎo gia c-
êng vµ ®Æc biÖt lµm nhùa nÒn cho vËt liÖu composite. Víi u ®iÓm næi bËt vÒ ®é
bÒn c¬ häc, nhÑ, dÔ gia c«ng, söa ch÷a, vËt liÖu composite trªn c¬ së nhùa epoxy
víi chÊt gia cêng sîi, h¹t, bét...®· ®îc øng dông thay thÕ mét phÇn çc chi tiÕt
kim lo¹i, hîp kim trong tµu, thuyÒn, «t«, m¸y bay vµ tµu vò trô, nh»m môc ®Ých
gi¶m träng lîng, gi¶m tiªu hao nhiªn liÖu vµ n¨ng lîng.
Theo Bé Quèc Phßng vµ trung t©m nghiªn cøu vò trô NASA(Mü), hiÖn
nay, çc chi tiÕt kÕt cÊu tõ vËt liÖu composite epoxy - sîi gia cêng, chiÕm b×nh
qu©n 1000 pound (453,6 kg) trong mét m¸y bay chiÕn ®Êu. H·ng Boeing còng sö
dông vËt liÖu composite tõ nhùa Epoxy ®Ó thay thÕ mét sè chi tiÕt kÕt cÊu chÞu
lùc trong çc m¸y bay Boeing ®êi míi 757, 767.
Do cã nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖt, ®ång thêi ®Ó ®¸p øng nhu cÇu sö dông s¶n
lîng nhùa epoxy trªn thÕ giíi trong nh÷ng n¨m ®Çu thËp kû 80 lµ mét triÖu
tÊn/n¨m, ®Õn nh÷ng n¨m 1994 lµ 6,01 triÖu tÊn/n¨m.
1.1. LÞch sö ph¸t triÓn.
Nhùa Epoxy lµ nh÷ng oligome cã Ýt nhÊt mét nhãm α-epoxy cã kh¶ n¨ng
chuyÓn ho¸ thµnh polymer víi cÊu tróc kh«ng gian 3 chiÒu.
SVTH: Lª Quang Huy Líp: CNVLPolyme_ K453

Nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu ®Çu tiªn vÒ nhùa epoxy ®îc tr×nh bµy trong
çc b¶n s¸ng chÕ vµo nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû XX.
Hîp chÊt epoxy ®îc ph¸t hiÖn ®Çu tiªn t¹i Mü tõ thÕ kû XX. Tuy nhiªn
trong thêi gian nµy çc c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ ph¶n øng cña çc hîp chÊt
epoxy chØ coi nã nh lµ mét chÊt trung gian trong tæng hîp h÷u c¬.
N¨m 1909 nhµ ho¸ häc Nga Prilaschajen ®· ph¸t hiÖn ra ph¶n øng gi÷a
olefin vµ peroxit benzoil ®Ó t¹o thµnh çc hîp chÊt epoxy.
Th¸ng 12/1934 H.schlack (§øc) ®· tæng hîp ®îc nhùa epoxy tõ bis-
phenol A vµ epyclohydrin, nhùa nµy cã thÓ ®ãng r¾n b»ng mét ®¬ng lîng amin.
Nhng trong thêi gian Êy Shlack cha thÊy ®îc gi¸ trÞ cña s¸ng chÕ ®ã. Gi¸ trÞ ®Ých
thùc nhùa epoxy sö dông sau ®ã mét sè n¨m. HÇu nh ®ång thêi vµ ®éc lËp víi
nhau hai nhµ s¸ng chÕ Pierre Castan vµ Synvan Greenlee ®· nhËn thÊy gi¸ trÞ cña
nhùa epoxy nh chóng ta thÊy hiÖn nay.
N¨m 1938 Pierre castan ®· c«ng bè b»ng s¸ng chÕ m« t¶ ph¬ng ph¸p ®iÒu
chÕ Diglycydyete ®i tõ bis –phenol A, ®· nhËn ra tÝnh chÊt quÝ b¸u nhùa nhËn
®îc lµ cã ®é b¸m dÝnh tuyÖt vêi víi nhiÒu lo¹i vËt liÖu sau khi ®ãng r¾n b»ng
mét lîng anhydrit phtalic (AP).
N¨m 1940 çc s¶n phÈm cña Castan nh nhùa ®óc hµm r¨ng ®· ®îc ®a ra
thÞ trêng vµ b»ng s¸ng chÕ cña «ng chuyÓn nhîng cho c«ng ty Ciba Geigy. Trong
héi trî triÓn l·m t¹i thôy sÜ n¨m 1946 c«ng ty nµy ®· biÓu diÔn viÖc sö dông keo
gi¸n epoxy ®Ó d¸n çc mÉu hîp kim nhÑ vµ vµo thêi gian ®ã ®· cung cÊp nhùa
epoxy ®Ó ®óc cho 4 c«ng ty ®iÖn lùc cña Thôy SÜ.
N¨m 1994 khèi lîng nhùa epoxy trªn thÞ trêng thÕ giíi t¨ng 13%, trong
lóc ®ã khèi lîng s¶n xuÊt t¨ng 17% vµ ®¹t tíi 6,01 triÖu tÊn.
Tõ n¨m 1992 ®Õn n¨m 1997 tèc ®é t¨ng trëng nhùa epoxy kho¶ng 3,7% ë
Mü, 2,5% ë T©y ¢u, 4% ë NhËt. TÝnh trung b×nh 3 vïng lµ 3,1-3,2%. Çc c«ng
ty s¶n xuÊt nhùa epoxy lín nhÊt lµ: Shell, Dow chemiscal vµ Ciba Geigy, c¶ 3
c«ng ty chiÕm 70% s¶n phÈm thÕ giíi.
1.2. Çc th«ng sè ®Æc trng cho nhùa epoxy.
1.2.1. Hµm lîng nhãm epoxy.
Hµm lîng nhãm epoxy (HLE) lµ träng lîng nhãm epoxy cã trong 100g
nhùa vµ ®îc biÓu thÞ b»ng %.
1.2.2. Gi¸ trÞ epoxy.
Gi¸ trÞ epoxy(GTE) lµ sè ®¬ng lîng cña oxy epoxy cã trong 100g nhùa.
GTE =
16
yîngoxyepoxHµml
.

Trong ®ã: Hµm lîng oxy epoxy = HLE.
43
16
1.2.3. §¬ng lîng epoxy.
§¬ng lîng epoxy (DLE) lµ sè gam nhùa epoxy chøa mét ®¬ng lîng nhãm
epoxy:
DLE =
HLE
.10043
.
Ngoµi ra cßn cã mét sè th«ng sè kü thô©t ®îc giíi thiÖu cho mét lo¹i nhùa
epoxy nh: ®é nhít, chØ sè khóc x¹, ®¬ng lîng hydroxyl.
Ch¬ng 2: qu¸ tr×nh tæng hîp nhùa epoxy.
2.1. Nguyªn liÖu ®Ó tæng hîp nhùa epoxy.
Nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt este glyxit vµ polymer cña chóng lµ phenol ®a
chøc vµ c¸c hîp chÊt chøa epoxy.
Nh÷ng chÊt chøa nhãm hydroxyl cã thÓ dïng ®îc lµ: rezosin, hydro
quinol, xaligenin, dioxydiphenyl propan(bis phenol A), dioxy diphenyl sunfon,
nhùa phenol-focmaldehit d¹ng novolac vµ rezolic…
Nhng s¶n xuÊt réng r·i trong c«ng nghiÖp c¸c níc trªn thÕ giíi hiÖn nay lµ
lo¹i nhùa ngng tô tõ bis phenol A vµ epiclohydrin trong m«i trêng kiÒm.
2.1.1. Epiclohydrin.
Trong c«ng nghiÖp epiclohydrin ®îc s¶n xuÊt theo 2 ph¬ng ph¸p.
2.1.1.1. §i tõ propylene qua ba giai ®o¹n.
CH3
-CH=CH2
+Cl2
6000
C,18atm CH2
=CH-CH2
Cl
CH2
=CH-CH2
Cl +HOCl Cl-CH2
CH-CH2
OH Cl
CH2
-CH-CH2
Cl + NaOH Cl-CH2
-CH CH2
+NaCl +H2
O
Cl OH O
O
(EP)

2.1.1.2. §i tõ glixerin qua 2 giai ®o¹n.
S¶n phÈm epyclohydrin nhËn ®îc lµ chÊt láng kh«ng mµu, mïi h¾c, ®éc, tû
träng 1,18 g/ml, nhiÖt ®é s«i 1170C.
2.1.2. Bis-phenol A (diphenylol propan).
Bis-phenol A nhËn ®îc tõ ph¶n øng gi÷a phenol vµ axeton trong m«i trêng
axit m¹nh ë 10-500C theo ph¶n øng:
Bis-phenol A d¹ng bét mµu tr¾ng ,kh«ng tan trong níc, tan trong axeton,
rîu, nhiÖt ®é nãng ch¶y 1550C- 1570C.
2.2. Ph¶n øng tæng hîp nhùa epoxy.
2.2.1. Ph¶n øng tæng hîp nhùa epoxy dian ®i tõ epiclohydrin vµ bis phenol A.
Ph¶n øng x¶y ra trong m«i trêng kiÒm, lµ hÖ thèng c¸c ph¶n øng x¶y ra
nèi tiÕp vµ song song. ph¶n øng x¶y ra theo 2 giai ®o¹n.
Giai ®o¹n 1: nhãm hydroxyl cña diphenylol propan kÕt hîp víi nhãm epoxy
cña epyclohydrin trong m«i trêng kiÒm, ph¶n øng to¶ nhiÖt ΔH=-17 kcal/mol.
CH3
|
ClCH2
CH CH2
O C O CH2
CH CH2
Cl + 2H2
O
| | |
OH CH3
OH
CH3
|
2CH2
CH CH2
Cl + HO C OH
O |
CH3
CH2
-CH-CH2
+ HCl xt CH2
-CH-CH2
+ H2
O
OH OH OH Cl OH Cl
CH2
-CH-CH2
+NaOH to
=12o
c CH2
-CH CH2
+NaCl+H2
O
Cl OH Cl Cl O
(EP)
CH3
|
2 HO + CH3
C CH3
HO C OH
| | |
O CH3
+ H2
O

Giai ®o¹n 2: clohydringlycol t¹o thµnh chøa nhãm hydroxyl ë vÞ trÝ α so víi
nguyªn tö clo. víi c¸ch bè trÝ c¸c nhãm chøc nh vËy, HCl dÔ dµng t¸ch ra vµ t¹o
thµnh nhãm epoxy míi theo c¬ chÕ thÕ nucleofin cña halozen b»ng Ion alc«glat.
Glyxydylete diphenylol propan chøa nhãm epoxy ph¶n øng tiÕp víi nhãm
hydroxyl cña diphenylol propan.
Hîp chÊt trung gian nµy tiÕp tôc ph¶n øng víi nhau ®Ó t¹o thµnh nhùa
epoxy cã c«ng thøc tæng qu¸t nh sau:
CH2
CH CH2
[ORO CH2
CH CH2
]n
ORO CH2
CH CH2
O | O
OH
CH2
CH CH2
ORO CH2
CH CH2
+ HOROH
O O
CH2
CH CH2
ORO CH2
CH CH2
OROH
O |
OH
CH3
|
CH2
CH CH2
O C O CH2
CH CH2
+ 2NaCl
O | O
CH3
+ 2H2
O
CH3
| NaOH
ClCH2
CH CH2
O C O CH2
CH CH2
Cl
| | |
OH CH3
OH
CH3
|
R: C
|
CH3

C«ng thøc tæng qu¸t nµy kh«ng ph¶n ¸nh ®îc nh÷ng ph¶n øng phô x¶y ra
trong qu¸ tr×nh tæng hîp nhùa vµ trong nhiÒu trêng hîp lµm cho nhùa cã cÊu t¹o
ph©n nh¸nh vµ ë cuèi ph©n tö chøa nhãm hydroxyl phenol vµ clohydrin.
Çc ph¶n øng phô x¶y ra trong qu¸ tr×nh tæng hîp nhùa epoxy:
Nhãm epoxy kh«ng nh÷ng ph¶n øng víi hydroxyl phenol mµ cßn ph¶n øng
víi nhãm hydroxyl t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh ph¶n øng:
Ph¶n øng trïng hîp nhãm epoxy trong m«i trêng kiÒm:
Ph¶n øng nµy lµm cho polymer cã cÊu tróc kh«ng gian. Qu¸ tr×nh tæng
hîp nhùa trë lªn phøc t¹p vµ cã thÓ lµm cho nhùa bÞ keo l¹i.
Ngoµi ra cßn cã çc ph¶n øng phô x¶y ra trong qu¸ tr×nh tæng hîp nhùa
epoxy nh: ph¶n øng thuû ph©n epyclohdrin díi t¸c dông cña kiÒm d t¹o thµnh
acogel –glyxit vµ glyxerin, ph¶n øng thuû ph©n nhãm epoxy t¹o thµnh nhãm
hydroxyl bËc 1 ë cuèi ph©n tö.
Do cã nhiÒu ph¶n øng x¶y ra trong qu¸ tr×nh tæng hîp nhùa. v× vËy chän
®iÒu kiÖn kÜ thuËt chÕ t¹o ete glyxit th× ®ång thêi ph¶i chó ý ®Õn çc ®iÒu kiÖn
kh¸c cã ¶nh ®Õn qu¸ tr×nh ph¶n øng.
Khi tæng hîp nhùa epoxy träng lîng ph©n tö thÊp thêng hoµ tan
diphenylol propan vµo mét lîng thõa epyclohdrin råi thªm dÇn dung dÞch kiÒm
O
OH + CH2
CH OCH2
CH CH2
CH
O |
OH
OCH2
CH
|
O CH2
CH
|
OH
~CH2
-CH-R-CH-CH2
~
O O
nCH2
-CH-R-CH-CH2
~CH2
-CH R CH-CH2
~
R=
O O
CH2
-CH R CH-CH2
O O
O O
CH3
-CH2
-O-
CH3
C -O-CH2
-

níc, nhiÖt ®é ph¶n øng 60-700C. Cã thÓ tæng hîp nhùa trong m«i trêng khÝ tr¬,
thªm kiÒm ng¾t qu·ng, khuÊy trong 16h, ®iÒu chØnh ®Ó PH=7, nh vËy tr¸nh ®îc
ph¶n øng trïng hîp nhãm epoxy. Cã thÓ dïng ph¬ng ph¸p 2 giai ®o¹n. ®Çu tiªn
cho diphenylol propan kÕt hîp víi epyclohdrin xóc t¸c Fridel-craff nh ZnCl2,
ph¶n øng x¶y ra nh sau:
Sau ®ã khö HCl trong m«i trêng kh«ng cã níc sö dông Na2SiO3:
2.2.2. ph¶n øng t¹o thµnh polyepoxy tõ epyclohydrin vµ nhùa phenol-focmaldehyt
d¹ng novolac hoÆc rezolic.
Qu¸ tr×nh t¹o nhùa polyepoxy gåm hai giai ®o¹n:
Giai ®o¹n mét: epyclohydrin kÕt hîp víi nhãm hydroxyl cña phenol.
Giai ®o¹n hai: khö clohydrin cña s¶n phÈm trung gian.
CH3
|
R: C
|
CH3
CH2
CH CH2
Cl + HOROH ZnCl2
HORO CH2
CH CH2
Cl
O |
OH
CH2
CH-CH2
O CH2 CH2
-O
O-CH2
CH-CH2
O-
R R R
n
CH2
-CH CH2
O
O
CH2 CH2
OH
HH
OH OH
R R R
n
+ n Cl-CH2
-CH-CH2
O
HORO CH2
CH CH2
Cl Na2
SiO3
HORO CH2
CH CH2
+ HCl
| O
OH

§Ó dÔ dµng ph¶n øng cÇn dïng thõa epyclohydroxy vµ KOH ë thÓ r¾n hay
pha thµnh dung dÞch trong rîu. Thùc tÕ thêng dïng dung dÞch kiÒm trong níc v×
kinh tÕ vµ dÔ dµng khèng chÕ h¬n.
§iÒu chÕ nhùa polyepoxy cã thÓ tiÕn hµnh theo hai ph¬ng ph¸p:
Ph¬ng ph¸p thø nhÊt: cho epyclohydrin t¸c dông trùc tiÕp víi nhùa
phenol–focmaldehyt d¹ng novolac hoÆc rezolic.
Ph¬ng ph¸p thø hai: cho phenol t¸c dông víi epyclohydrin tríc vµ ®a tô víi
focmaldehyt.
Trong trêng hîp thø hai, ngoµi NaOH cã t¸c dông khö HCl t¹o thµnh
trong s¶n phÈm trung gian cßn cho thªm NaCl lµm xóc t¸c (®¶m b¶o nång ®é
kiÒm kh«ng ®æi ) chän çc ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh ph¶n øng nh sau:
Phenol : epoclohydrin : NaOH = 1:1:1 ( tû lÖ ph©n tö nång ®é NaOH 10%).
NhiÖt ®é ph¶n øng: 95%
Thêi gian ph¶n øng: 2h
2.2.3. Ph¶n øng t¹o thµnh nhùa epoxy b»ng çch epoxy ho¸ çc hîp chÊt kh«ng
no.
Epoxy ho¸ çc hîp chÊt kh«ng no cã thÓ theo hai çch:
Epoxy ho¸ çc hîp chÊt kh«ng no b»ng çc peraxit h÷u c¬ nh: peraxetic,
erformic, perpropionic…
Cho axit hydro cloric t¸c dông lªn nèi ®«i, sau ®ã dïng kiÒm khö HCl ®Ó
t¹o thµnh vßng epoxy.
§èi víi trêng hîp dïng peroxit ®Ó epoxy ho¸, ngêi ta cßn c¨n cø vµo tr×nh
tù ®iÒu chÕ peroxit ®Ó ph©n chia ra ph¬ng ph¸p 1 giai ®o¹n hay hai giai ®o¹n.
Ph¬ng ph¸p 1 giai ®o¹n: ®iÒu chÕ peraxit vµ epoxy ho¸ ®ång thêi tøc lµ
cho H2O2, axit h÷u c¬ vµ hîp chÊt kh«ng no vµo cïng mét giai ®o¹n ph¶n øng.
Theo ph¬ng ph¸p nµy rót ng¾n ®îc thêi gian ph¶n øng xuèng 2,5-3 lÇn vµ gi¶m
lîng axit h÷u c¬ xuèng 25-30 lÇn.
∼ CH CH ∼ + NaOH ∼ CH CH ∼ + NaCl + H2
O
| | O
OH Cl
∼ CH = CH ∼ + HOCl ∼ CH CH ∼
| |
OH Cl
~CH=CH~ RCOOOH ~HC CH~
O

Ph¬ng ph¸p 2 giai ®o¹n: ®iÒu chÕ peraxit tríc tõ H2O2 vµ axit h÷u c¬ råi
dïng peraxit h÷u c¬ võa nhËn ®îc ®Ó epoxy ho¸. Ph¶n øng tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é
25-60oC, trong çc dung m«i h÷u c¬ (benzene, toluene, clorofoc… ) hay kh«ng
cã dung m«i, khi tiÕn hµnh qu¸ tr×nh epoxy ho¸ nh vËy lÇn lît x¶y ra ba ph¶n
øng sau:
T¹o thµnh peraxit
Më nèi ®«i t¹o thµnh vßng epoxy
Ph¸ vßng epoxy díi t¸c dông cña axit h÷u c¬
Xóc t¸c tèt nhÊt cho qu¸ tr×nh epoxy ho¸ lµ nhùa trao ®æi ion cationit: poly
sunfor styrene. chÝnh nh÷ng lo¹i nhùa nµy lµ chÊt xóc t¸c cã hiÖu øng cho qu¸
tr×nh t¹o thµnh peraxit h÷u c¬ vµ kh«ng lµm ®øt m¹ch polymer còng nh më vßng
epoxy. Sö dông nhùa trao ®æi ion nh vËy do kh«ng t¹o thµnh muèi nªn dÔ dµng
t¸ch vµ röa s¹ch s¶n phÈm epoxy ho¸, kh«ng mang thªm ®é Èm vµo m«i trêng
ph¶n øng nªn kh«ng ¶nh hëng tíi chÊt lîng s¶n phÈm, xóc t¸c dÔ dµng t¸ch ra
khái m«i trêng ph¶n øng b»ng çch läc vµ cã thÓ hoµn nguyªn ®îc.
C«ng thøc chung cña hîp chÊt epoxy ho¸ cã d¹ng:
Nh÷ng chÊt sö dông ®Ó epoxy ho¸ nh: polybutadien vµ ®ång trïng hîp cña
butadiene víi styrene, acrylonitril, metylmetacrylat… polyeste tæng hîp kh«ng
no, polyolefin kh«ng no vµ mét sè s¶n phÈm lÊy tõ dÇu má. S¶n phÈm epoxy ho¸
cyclopentadien vµ dÉn xuÊt cña chóng mang l¹i nhiÒu høa hÑn v× cã nhiÒu tÝnh
chÊt ho¸ häc vµ lý häc tèt.
2.3. Çc chÊt ®ãng r¾n cho nhùa epoxy.
Nhùa epoxy chuyÓn sang tr¹ng th¸i kh«ng nãng ch¶y, kh«ng hoµ tan cã
cÊu tróc m¹ng líi kh«ng gian 3 chiÒu díi t¸c dông cña çc chÊt ®ãng r¾n. çc
chÊt nµy ph¶n øng víi çc nhãm chøc cña nhùa epoxy, ®Æc biÖt víi nhãm epoxy.
RCOOH + H2
O2
RCOOOH + H2
O
∼ CH = CH ∼ + ( RCOO)-
OH+
[∼C+
H CH∼] RCOO-
|
O Hδ+
∼CH CH∼ + RCOOH
O
∼ CH CH ∼ + RCOOH ∼ CH CH ∼
O | |
HO OCOR
∼CH2
CH CH CH2
CH2
CH CH CH2
CH2
CH = CH CH2
CH2
CH CH2∼
| | O |
HO OCOR CH CH2
O

V× chÊt ®ãng r¾n tham ra vµo cÊu tróc m¹ng líi cña polymer nªn ®ãng r¾n lµ ph-
¬ng ph¸p quan träng ®Ó biÕn tÝnh vËt liÖu epoxy.
ChÊt ®ãng r¾n cho nhùa epoxy gåm hai lo¹i: xóc t¸c vµ kh©u m¹ch (ph©n
lo¹i nµy lµ t¬ng ®èi v× xóc t¸c còng d·n ®Õn kh©u m¹ch). ChÊt ®ãng r¾n lo¹i
kh©u m¹ch lµ chÊt ®ãng r¾n ®a chøc vµ cã kh¶ n¨ng ph¶n øng víi nhãm epoxy,
hydroxyl cña ph©n tö epoxy ®Ó chuyÓn sang m¹ng kh«ng gian. ChÊt ®ãng r¾n
kh©u m¹ch gåm cã çc hîp chÊt ®a chøc lo¹i amin, axit phenol, tiol, izoxianat.
ChÊt ®ãng r¾n lo¹i xóc t¸c lµ chÊt cã kh¶ n¨ng kh¬i mµo ph¶n øng trïng hîp
nhãm epoxy, ®iÓn h×nh lµ çc amin bËc 3, çc axit lewis: BF3, PF5 vµ xóc t¸c
phèi trÝ. §Æc biÖt cã hîp chÊt ®a chøc cã thÓ ®ãng r¾n nhùa epoxy ®ång thêi
b»ng ph¶n øng kh©u m¹ch vµ trïng hîp.
2.3.1. ChÊt ®ãng r¾n amin.
Do cã nhiÒu u ®iÓm, cã ý nghÜa thùc tiÔn nªn amin lµ chÊt ®ãng r¾n phæ
biÕn nhÊt vµ øng dông réng r·i nhÊt cho nhùa epoxy. Ph¶n øng ®ãng r¾n nhùa
epoxy bµng amim cã thÓ cã hoÆc kh«ng cã xóc t¸c. Trong ®a sè trêng hîp ®ãng
r¾n xÈy ra kh«ng cã xóc t¸c nhê nguyªn tö Hydro linh ®éng ë nhãm amin céng
hîp vµo Oxy epoxy, t¹o thµnh nhãm Hydroxyl bËc 2:
Tuú tõng ®iÒu kiÖn, çc amin bËc 3 cã thÓ khëi ®Çu trïng hîp nhùa epoxy:
~R-NH2
+ ~R-NH-CH2
-CH-CH2
~
~R-NH-CH2
-CH-CH2
~ + R-NCH2
-CH-CH2
~
CH2
CH-CH2
~
O OH
OH
CH2
CH-CH2
~
O OHCH2
CH-OH
~CH2
R-CH-CH2
+ NR3
’ R-CH-CH2
-N+
R3
’
R-CH-CH2
-N+
R3
’ + R-CH-CH2
R3
’N+
-CH2
-CH-O-CH2
-CH-R
Ph¶n øng lÆp l¹i nh vËy vµ s¶n phÈm cã c«ng thøc tæng qu¸t:
R3
’N+
-CH2
-CH-O-CH2
-CH-O-CH2
-CH-R
O O-
O- O O-
R
R n
R O-

Çc nhãm Hydroxyl bËc 2 ë nhiÖt ®é thêng kh«ng ph¶n øng víi nhãm
epoxy nhng cã thÓ xóc tiÕn ®¸ng kÓ ph¶n øng gi÷a amin vµ nhãm epoxy.
Çc chÊt ®ãng r¾n amin m¹ch th¼ng ,phæ biÕn nhÊt lµ hexametylen
diamin NH2(CH2)6NH2 vµ çc s¶n phÈm ngung tô gi÷a ammoniac vµ dicloetan cã
c«ng thøc nh sau:
NH2(CH2CH2NH)nH
n = 1: etylendiamin(EDA)
n = 2: dietylentriamin (DETA)
n = 3: trietylentetramin (TETA)
Çc polyamine m¹ch th¼ng lµ nh÷ng chÊt láng cã ®é nhít thÊp cã thÓ
®ãng r¾n nhùa epoxy ë c¶ nhiÖt ®é thêng vµ nhiÖt ®é cao. Tæ hîp epoxy – amin
th¼ng cã thêi gian sèng ng¾n 1-2 h ë nhiÖt ®é thêng. Theo lý thuyÕt nhãm amin
ph¶n øng víi epoxy theo tû lÖ ®¬ng lîng. Tuy nhiªn trong thùc tÕ hµm lîng amin
cã thÓ thay ®æi theo lîng tÝnh to¸n theo lý thuyÕt vµ ®îc tÝnh theo c«ng thøc thùc
nghiÖm sau:
G =
0543,
K).n/M(E
Trong ®ã:
G: Lîng chÊt ®ãng r¾n amin tÝnh cho 100g nhùa
E: Hµm lîng nhãm epoxy trong nhùa (%)
n: Sè nguyªn tö H2 ho¹t ®éng cña amin
K: HÖ sè thùc nghiÖm lÊy K = 1 – 1,2
43,05: Khèi lîng ph©n tö nhãm epoxy
Çc amin ph©n tö thÊp thêng dÔ hót Èm, rÊt ®éc, dÔ bay h¬i, t¹o muèi
cacbamat víi CO2 trong kh«ng khÝ Èm, nªn vËt liÖu thêng cã tÝnh chÊt c¬ lý thÊp,
dÝnh bÒ mÆt do kh«ng ®îc ®ãng r¾n triÖt ®Ó.
Ph¶n øng t¹o thµnh cacbamat:
§Ó kh¾c phôc nh÷ng nhîc ®iÓm nµy ngêi ta thêng biÕn tÝnh çc amin
th¼ng b»ng çch xyanetyl ho¸ amin bËc 1 b»ng acrylonitryl hoÆc sö dông chóng
díi d¹ng adduct.
Ph¶n øng xyanetyl ho¸ ®îc biÓu diÔn nh sau:
H2
O + CO2
H2
CO3
H2
CO3
+ H2
N ∼ ∼ NHCOOH + H2
O
∼ NHCOOH + ∼ NH2
∼ NH3
+
O-
CONH ∼
H2
N(CH2
CHNH)2
H + CH2
= CH CN NC CH2
CH2
NH(CH2
CH2
NH)2
H

Trong m«i trêng Èm ®Ó lîi dông chÝnh h¬i Èm lµm xóc t¸c cho ph¶n øng
®ãng r¾n, thêng sö dông adduct cña amin víi mono vµ di epoxy víi xeton. Amin
ph¶n øng trø¬c víi xeton t¹o ra hîp chÊt ketimin
Khi trén hîp víi nhùa epoxy, ketimin kh«ng g©y ph¶n øng ®ãng r¾n. Khi
cã h¬i Èm, nhãm – C= N – dÔ bÞ thuû ph©n t¹o ra xeton vµ amin ban ®Çu.
Amin nµy xÏ ®ãng r¾n nhùa epoxy. Do ®ã ketimin cßn ®îc gäi lµ ®ãng r¾n Èn
(latent).
Mét lo¹i adduct kh¸c nhËn ®îc khi cho nhùa epoxy ph¶n øng víi lîng d
amin ë 75 -100oC nh:
Adduct cña DETA víi butylacrylat:
Adduct cã u ®iÓm h¬n so víi amin ban ®Çu: Ýt bay h¬i, tØ lÖ adduct víi nhùa
epoxy cã thÓ dao ®éng trong mét kho¶ng nªn thuËn lîi h¬n khi sö dông, mÆt
kh¸c tÝnh chÊt cña vËt liÖu nhËn ®îc còng cao h¬n.
Polyamit diamin (amino polyamine) còng lµ mét adduct cña amin nhËn ®-
îc tõ ph¶n øng gi÷a diaxit bÐo vµ polyamine cã khèi lîng ph©n tö thÊp, thÝ dô:
adduct cña diaxit linoleic vµ DETA, TETA ®îc øng dông réng r·i trong chÕ t¹o
líp phñ epoxy cho tÇu biÓn.
Ph¶n øng:
Ngoµi nh÷ng lo¹i nªu trªn cßn cã nh÷ng chÊt ®ãng r¾n lµ dÉn xuÊt cña
amin bËc1, bËc2, còng ®îc sö dông phæ biÕn nh:
CH2
CH CH2
ORO CH2
CH CH2
+ 2H2
NCH2
CH2
NHCH2
CH2
NH2
O O
[H2
NCH2
CH2
NHCH2
CH2
NHCH2
CH CH2
O]2
R
|
OH
∼ R NH2
+ O=C R’ R N = C R’ + H2
O
| |
R” R”
H2N(CH2)2NH(CH2)2NHCH2CH2COOC4H9
H2
NR1
NH2
+ HOOCR2
COOH H2
NR1
NHCOR2
COOH + H2
O
Tæng qu¸t ta cã: H(HNR1
NHCOR2
CO]n
OH Polyamit

Lµ nh÷ng chÊt láng cã ®é nhít thÊp, t¸c dông víi epoxy t¹o thµnh nhùa
nhiÖt r¾n cã nhiÖt ®é ho¸ thuû tinh cao Tg >1500C
ChÊt ®ãng r¾n amin th¬m. Nh÷ng amin th¬m phæ biÕn nhÊt dïng cho ®ãng
r¾n nhùa epoxy nh:
H2
N C = N CN Dicyan diamit (DXDA)
|
NH2
H2
N(CH2
)3
N(CH3
)2
Dietylenamino propylamin (DEPA)
NH
H2
C CH2
| | n amino etyl piperazin (AEP)
H2
C CH2
N CH2
CH2
NH2
ChÊt ®ãng r¾n vßng no:
NH2
Cyclohexan diamin 1,2
NH2
CH3
H2
N |
C NH2
4(2-aminopropyl) 1 metyl cyclohexan-amin
H3
C |
CH3
NH2
m- phenylendiamin
NH2
H2
N CH2
NH2
4,4’- Diaminodiphenylen metan
O
||
H2
N S NH2
4,4’-Diaminodiphenyl sunfon
||
O

Amin th¬m cã kh¶ n¨ng ph¶n øng thÊp h¬n polyamine m¹ch th¼ng. Qu¸
tr×nh ®ãng r¾n xÈy ra ë nhiÖt ®é cao (>1500C), trong kho¶ng thêi gian dµi. Cã thÓ
t¨ng qu¸ tr×nh ®ãng r¾n nÕu cho thªm çc chÊt xóc t¸c cho proton hoÆc çc axit
Lewis (BF3, SnCl4, TiCl4 …) nhùa nhËn ®îc sau khi ®ãng r¾n cã nhiÖt ®é ho¸ thuû
tinh cao vµ ®é bÒn ho¸ chÊt rÊt cao.
2.3.2. ChÊt ®ãng r¾n axit vµ anhydrit.
Nhùa ®ãng r¾n b»ng axit, anhydrite cho phÐp nhËn ®îc vËt liÖu cã tÝnh
chÊt c¬ häc, bÒn nhiÖt, ®Æc biÖt lµ tÝnh çch ®iÖn cao h¬n hÇu hÕt çc hÖ epoxy
®ãng r¾n b»ng amin. Tuy nhiªn ®é bÒn kiÒm kÐm h¬n so víi trêng hîp ®ãng r¾n
b»ng amin. Tuú tõng trêng hîp nhùa epoxy ®ãng r¾n b»ng axit, anhydrite cã thÓ
sö dông xóc t¸c hoÆc kh«ng.
2.3.2.1. §ãng r¾n khi kh«ng cã xóc t¸c.
Khi ®ãng r¾n nhùa epoxy b»ng aixt cacboxylic kh«ng cã xóc t¸c cã thÓ
xÈy ra 4 ph¶n øng sau:
Anhydrit ph¶n øng víi nhùa epoxy khi kh«ng cã xóc t¸c x¶y ra theo hai
giai ®o¹n: giai ®o¹n ®Çu nhãm OH cña nhùa epoxy më vßng anhydrit t¹o este
axit. Ph¶n øng x¶y ra nh sau:
CH2
CH CH2∼
+ RCOOH R C O CH2
CH CH2∼
O || |
O OH
R C O CH2
CH CH2∼
+ RCOOH R C O CH2
CH CH2∼
+ H2
O
|| | || |
O OH O OCOR
R C O CH2
CH CH2∼
+ CH2
CH CH2∼
R C O CH2
CH CH2∼
|| | O || |
O OH O O CH2
CHCH2∼
|
OH
H2
O + CH2
CH CH2
∼ CH2
CH CH2∼
O | |
HO OH
CH2
CH CH2∼

O O
C C
O + CH2
CH CH2∼
O
C  COOH
O OH

Sau ®ã nhãm cacboxyl míi sinh sÏ ph¶n øng víi nhãm este t¹o dieste:
Nhãm OH míi t¹o thµnh sÏ më vßng anhydrite b¾t ®Çu mét chu kú tiÕp theo.
2.3.2.2. Khi cã xóc t¸c.
Ph¶n øng ®ãng r¾n nhùa epoxy b»ng anhydrit thêng ®îc xóc t¸c ®Ó më
vßng anhydrit nhê amin bËc 3, hoÆc axit Lewis. Khi cã amin bËc 3, ph¶n øng
diÔn ra nh sau:
CH2
CH CH2∼
CH2
CH CH2∼
 
O O
C C = O
O + CH2
CH CH2∼
COOH O C = O

O CH2
CH CH2
∼

OH
O
O 
C C N+
R3
O + R3
N
C C O-
O 
O O O
 
C N+
R3
C N+
R3
+ CH2
CH CH2
∼
C O-
O C O CH2
CH CH2∼
  
O O OH
O
C O
O 
C C N+
R3
O
C O CH2
CH CH2∼
 
O O
C = O
C = O
O-

Çc chÊt anhydrit thêng sö dông:
Hexahydrophtalic anhydrite cã nhiÖt ®é nãng ch¶y 35 – 36oC vµ hoµ tan
vµo nhùa epoxy ë nhiÖt ®é thêng. Khi sö dông 0,5% xóc t¸c benzyldimetylamin,
thêi gian ®ãng r¾n còng t¬ng tù nh chÊt ®ãng r¾n AP. Lîng yªu cÇu kho¶ng
80ptl/100ptl nhùa. ChÊt ®ãng r¾n nµy cho nhiÖt ®é biÕn d¹ng cao h¬n Ýt
nhiÒu(∼120oC) so víi AP, nhng gi¸ thµnh cao h¬n.
Anhydrit maleic Ýt ®îc sö dông v× nhùa nhËn ®îc dßn h¬n xong cã thÓ
phèi hîp víi anhydrit pyromelitic.
§èi víi nhùa epoxy trªn c¬ së diphenylol propan, ®Ó nhËn ®îc nhùa sau
khi ®ãng r¾n cã nhiÖt ®é biÕn d¹ng nhiÖt cao h¬n sö dông nhãm anhydrit cã
nhiÒu nhãm chøc h¬n nh: pyromelitic vµ trimelitic ®Ó t¨ng mËt ®é liªn kÕt
ngang. NhiÖt ®é biÕn d¹ng nhiÖt cña nhùa ®ãng r¾n b»ng anhydrit pyromelitic
kho¶ng 200oC.
Metylendic anhydrit cã mét sè u viÖt nhÊt ®Þnh. Khi ®ãng r¾n víi nhùa
epoxy trªn c¬ së diphenylol propan cã nhiÖt ®é biÕn d¹ng nhiÖt cao 202oC vµ tæn
hao träng lîng kh«ng ®¸ng kÓ khi t¨ng nhiÖt ®é. Do ë thÓ láng nªn dÔ dµng trén
hîp víi nhùa. Hµm lîng kho¶ng 80 ptl/100 ptl nhùa, nhng thêi gian ®ãng r¾n dµi
h¬n.
2.3.3. ChÊt ®ãng r¾n olygome.
ChÊt ®ãng r¾n d¹ng nµy lµ çc olygome ®a chøc nh nhùa phenol-
focmaldehyt d¹ng novolac vµ rezolic, ure-focmaldehyt vµ melamin-focmaldehyt.
Nhùa epoxy ®ãng r¾n b»ng çc lo¹i chÊt ®ãng r¾n nµy cã nhiÒu tÝnh chÊt tèt nh
Anhyrit hecxan hydro phtalic(AHHP)
CO
CO
O
CO
CO
OCH2
CH3
Anhydit metylendic(AMD)
CO
CO
O
Anhydrit phtalic(AP)
CH-CO
O
CH-CO
Anhydrit Maleic(AM)
O
CO
CO
COOH
Trimelitic
O
CO
CO
O
CO
CO
Pyromelitic

bÒn ho¸ häc (®Æc biÖt ®èi víi m«i trêng kiÒm ), bÒn nhiÖt vµ cã ®é bÒn ®iÖn (®iÖn
¸p ®¸nh thñng ) rÊt tèt nªn ®îc dïng phæ biÕn trong kü thuËt ®iÖn. §èi víi nhùa
phenol-focmaldehyt, qu¸ tr×nh ®ãng r¾n x¶y ra lµ do ph¶n øng ®ång thêi cña
nhãm hydrophenol vµ metylol víi nhãm epoxy vµ hydroxyl cña nhùa epoxy ë
150-180oC.
2.3.4. ChÊt ®ãng r¾n trïng hîp.
2.3.4.1. Trïng hîp cation.
§îc khëi ®Çu b»ng axit Lewis nh: BF3, SnCl4… nhng thêng sö dông réng
r·i çc phøc cña BF3 nh: BF3O(C2H5).
C¬ chÕ ph¶n øng:
Ngêi ta gi¶ ®Þnh r»ng, sù t¹o thµnh ion cacboni cã nhiÒu kh¶ n¨ng h¬n vµ
lµ trung t©m ho¹t ®éng tham gia vµo ph¶n øng trïng hîp:
2.3.4.2. Trïng hîp anion.
Trïng hîp cation lµ qu¸ tr×nh dÔ ®iÒu khiÓn h¬n ph¶n øng ®îc khëi ®Çu
b»ng çc alcogolat kim lo¹i kiÒm vµ amin bËc 3:
§èi víi çc alogolat kim lo¹i kiÒm:
§èi víi amin bËc 3:
BF3
+ O F3
B—
-O-CH2
-C+
H2 F3
B-
-O-CH2
CH2
O+O
(I) (II)
F3
B-
-O-CH2
-C+
H2
+ O F3
B-
-O-CH2
CH2
O+
F3
B-
OCH2
CH2
OCH2
C+
H2
Nhanh ChËm
RO-
Me+
+ O ROCH2
CH2
O-
Me+
~CH2
O-
Me+
+ O ~CH2
O-
.... O ~CH2
OCH2
CH2
O-
Me+
Me+
R3
N + CH2
-CH~ R3
N+
-CH2
-CH~
R3
N+
-CH2
-CH~ + CH-CH~ R3
N+
CH2
CH~
O O-
O- O OCH2
CH~
O-

Ch¬ng 3: tÝnh chÊt vµ øng dông cña nhùa epoxy.
3.1. TÝnh chÊt cña nhùa epoxy.
3.1.1. TÝnh chÊt ho¸ häc cña nhùa epoxy.
Nhùa epoxy cã hai nhãm chøc ho¹t ®éng: nhãm epoxy vµ nhãm hydroxyl.
Tuú thuéc khèi lîng ph©n tö (M) mµ nhãm chøc nµo chiÕm u thÕ. Víi nh÷ng
epoxy cã khèi lîng ph©n tö thÊp (M<1200) nhãm epoxy chiÕm ®a sè, cßn víi
nh÷ng epoxy cã khèi lîng ph©n tö lín (M>300) nhãm hydroxyl lµ chñ yÕu.
TÝnh ph©n cùc vµ søc c¨ng vßng t¹o cho vßng oxyt etylen cã ho¹t tÝnh
m¹nh do ®ã nhãm epoxy cã thÓ tham gia rÊt nhiÒu lo¹i ph¶n øng.
3.1.2. TÝnh chÊt lý häc cña nhùa epoxy.
Nhùa epoxy khi cha ®ãng r¾n lµ nhùa nhiÖt dÎo, tuú thuéc khèi lîng ph©n
tö mµ nhùa epoxy cã thÓ ë d¹ng láng (M<450), ®Æc (M<800), ®Õn r¾n (M>800),
cã thÓ tan tèt trong çc dung m«i h÷u c¬: xeton, hydrocacbon. Nhùa epoxy cã
thÓ phèi trén tèt víi çc lo¹i nhùa kh¸c nh: ureformaldehyt, polyester,
nitroxenlulo… hoÆc çc lo¹i nhùa kh¸c.
Nhùa epoxy cã thÓ chuyÓn sang cÊu tróc m¹ng líi kh«ng gian, cã träng l-
îng ph©n tö cao h¬n vµ tÝnh chÊt c¬ lý tèt h¬n khi t¸c dông víi çc chÊt ®ãng
r¾n. Ph¶n øng ®ãng r¾n cã thÓ x¶y ra ë nhiÖt ®é thêng hoÆc nhiÖt ®é cao. Nhùa
epoxy ®· ®ãng r¾n cøng vµ dßn, nhng ®é bÒn cña nhùa epoxy phô thuéc vµo
chiÒu dµi, b¶n chÊt ®o¹n m¹ch polymer n»m gi÷a hai nhãm epoxy. Polyme cã
m¹ch dµi sÏ bÒn h¬n so víi polyme cã m¹ch ng¾n h¬n cïng lo¹i, tuy nhiªn l¹i cã
mËt ®é liªn kÕt ngang (sè liªn kÕt ngang trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi) thÊp h¬n dÉn
®Õn cã ®é cøng thÊp h¬n, nh¹y h¬n ®èi víi sù tÊn c«ng cña dung m«i vµ chÞu
nhiÖt kÐm h¬n.
3.2. Çc lÜnh vùc øng dông chÝnh cña nhùa epoxy.
Nhùa epoxysau khi ®ãng r¾n lµ mét lo¹i vËt liÖu tæng hîp (polymer nhiÖt
r¾n) cã nhiÒu tÝnh chÊt quÝ b¸u. næi bËt nhÊt lµ kh¶ n¨ng b¸m dÝnh tèt vµo hÇu
hÕt çc lo¹i vËt liÖu, kÓ c¶ kim lo¹i vµ chÞu ®îc t¸c dông cña nhiÒu lo¹i ho¸ chÊt
(®Æc biÖt ®èi víi kiÒm), bÒn c¬ häc, bÒn nhiÖt, çch ®iÖn tèt, chÞu ®îc h¬i Èm, ®é
mµi mßn nhá, kh¶ n¨ng ®ãng r¾n tèt trong ®iÒu kiÖn ªm dÞu (nhiÖt ®é thÊp, ¸p
suÊt thÊp), ®é co ngãt thÓ tÝch sau khi ®ãng r¾n nhá, phèi trén tèt víi çc lo¹i
nhùa kh¸c.
V× vËy hiÖn nay nhùa epoxy ®îc sö dông réng r·i vµo çc lÜnh vùc kü
thuËt hiÖn ®¹i, ®Æc biÖt trong c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt liÖu, linh kiÖn m¸y, mµng
phñ chèng ¨n mßn, s¬n, vecni, keo gi¸n kÕt cÊu, vËt liÖu polymer compozit.

3.2.1. Mµng phñ b¶o vÖ.
Mµng phñ ¨n mßn trªn c¬ së nhùa epoxy ®îc dïng ®Ó b¶o vÖ çc thiÕt bÞ
b»ng thÐp trong çc nhµ m¸y ho¸ chÊt, thùc phÈm, läc dÇu … çc c«ng tr×nh x©y
dùng d©n dông: cÇu, cèng, ®Ëp …
Çc thïng chøa b»ng kim lo¹i vµ bÒ mÆt bª t«ng ®· thêng xuyªn ®îc s¬n
b»ng s¬n epoxy chèng ¨n mßn mµ vÉn gi÷ ®îc ®é tinh khiÕt cña çc chÊt chøa
®ùng trong ®ã nh: rîu vang, bia, chÊt tÈy röa, dÇu th« vµ çc s¶n phÈm trung gian
chÕ biÕn tõ chóng.
HÖ s¬n epoxy giµu kÏm vµ epoxy nhùa than ®¸ ®· ®îc dïng nhiÒu trong
c«ng nghÖ ®ãng tµu biÓn. Ngoµi ra mµng phñ epoxy còng ®îc dïng réng r·i ®Ó
b¶o vÖ bÒ mÆt èng thÐp dÉn dÇu, khÝ láng, níc muèi, dung dÞch kiÒm … s¬n
epoxy d¹ng bét còng ®îc sö dông ®Ó trang trÝ çc dông cô nhµ bÕp, buång t¾m,
s¬n «t«, xe ®¹p, xe m¸y…
3.2.2. Keo gi¸n.
Keo gi¸n epoxy ®îc sö dông trong nhiÒu çc lÜnh vùc, ®Æc biÖt lµ trong
c«ng nghiÖp hµng kh«ng, vò trô, tù ®éng ho¸, ®iÖn, ®iÖn tö, çc nghµnh kiÕn
tróc, nghÖ thuËt còng cÇn dïng ®Õn hÖ keo nµy do nh÷ng ®Æc tÝnh næi bËt cña nã.
Ngoµi viÖc dïng chñ yÕu ®Ó g¾n kÕt kim lo¹i, gèm xø, gç, bª t«ng,chÊt dÎo…
Keo gi¸n epoxy cßn ®îc dïng trong nghµnh y tÕ ®Ó g¾n x¬ng g·y, ch÷a
r¨ng.
3.2.3. VËt liÖu polyme compozit.
VËt liÖu polymer composite trªn c¬ së nhùa epoxy t¨ng cêng b»ng sîi
thñy tinh ®· ®îc dïng th«ng dông ®Ó chÕ t¹o çc thïng chøa axit, dung dÞch
kiÒm, dÇu má… víi gi¸ thµnh ban ®Çu nhá h¬n s¾t thÐp, nhÑ h¬n vµ ®é bÒn ¨n
mßn cao h¬n.
Nh÷ng ®êng èng chÕ t¹o tõ chÊt dÎo epoxy vµ v¶i thuû tinh kh«ng nh÷ng
®Ó b¶o qu¶n, vËn chuyÓn dÇu th«, níc sinh ho¹t, khÝ thiªn nhiªn mµ cßn dïng ®Ó
vËn chuyÓn níc th¶i, èng tho¸t khÝ ®éc, èng tho¸t khÝ trong nhiÒu nhµ m¸y ho¸
chÊt. Trong c«ng nghiÖp ®ãng tµu, ®· sö dông vËt liÖu composite trªn c¬ së nhùa
epoxy vµ sîi thuû tinh ®Ó chÕ t¹o vá bäc xuång, ca n« …Cã ®é bÒn cao, nhÑ, Ýt
b¸m bÈm.
Trong c«ng nghiÖp hµng kh«ng vò trô, vËt liÖu composite tõ epoxy víi çc
chÊt gia cêng d¹ng sîi (cacbon, graphit, polyamit, Bo …) ®· ph¸t triÓn m¹nh. Do
nh÷ng u viÖt vÒ ®é bÒn gi¸ thµnh rÎ, nhÑ so víi kim lo¹i mµ vËt liÖu polyme
composite trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y bay, tµu vò trô ®· ®îc sö dông nhiÒu

®Ó thay thÕ vËt liÖu kim lo¹i, lµm cho m¸y bay nhÑ h¬n, bay cao h¬n, xa h¬n vµ
tiªu hao nguyªn liÖu Ýt h¬n.
Trong 25 n¨m trë l¹i ®©y, s¶n lîng nhùa epoxy trªn toµn thÕ giíi t¨ng
nhanh (kho¶ng 30000tÊn/n¨m) vµ trong thêi gian gÇn ®©y ®¹t trªn 1triÖu
tÊn/n¨m.
Kho¶ng 1/4 sè lîng ®ã dîc sö dông lµm chÊt kÕt dÝnh ®Ó s¶n xuÊt vËt liÖu
polymer compozit cã ®é bÒn cao. HiÖn nay chÊt kÕt dÝnh epoxy chiÕm vÞ trÝ hµng
®Çu trong øng dông ®Ó s¶n xuÊt vËt liÖu compozit cã ®é bÒn cao.
Ph¶n øng tæng hîp nhùa Epoxy ED-16.
Ph¶n øng x¶y ra trong m«i trêng kiÒm, lµ hÖ thèng çc ph¶n øng x¶y ra
nèi tiÕp vµ song song. ph¶n øng x¶y ra theo 2 giai ®o¹n:
Giai ®o¹n 1: nhãm hydroxyl cña diphenylol propan kÕt hîp víi nhãm
epoxy cña epyclohydrin trong m«i trêng kiÒm, ph¶n øng to¶ nhiÖt ΔH=-17
kcal/mol.
Giai ®o¹n 2: clohydringlycol t¹o thµnh chøa nhãm hydroxyl ë vÞ trÝ α so víi
nguyªn tö clo. víi çch bè trÝ çc nhãm chøc nh vËy, HCl dÔ dµng t¸ch ra vµ t¹o
thµnh nhãm epoxy míi theo c¬ chÕ thÕ nucleofin cña halozen b»ng Ion alc«glat.
CH3
|
CH2
CH CH2
O C O CH2
CH CH2
+ 2NaCl
O | O
CH3
+ 2H2
O
CH3
| NaOH
ClCH2
CH CH2
O C O CH2
CH CH2
Cl
| | |
OH CH3
OH
CH3
|
ClCH2
CH CH2
O C O CH2
CH CH2
Cl + 2H2
O
| | |
OH CH3
OH
CH3
|
2CH2
CH CH2
Cl + HO C OH
O |
CH3

Glyxydylete diphenylol propan chøa nhãm epoxy ph¶n øng tiÕp víi nhãm
hydroxyl cña diphenylol propan.
Hîp chÊt trung gian nµy tiÕp tôc ph¶n øng víi nhau ®Ó t¹o thµnh nhùa
Epoxy cã c«ng thøc tæng qu¸t nh sau:
Trong ph©n tö nhùa Epoxy ED-16 th× hµm lîng nhãm Epoxy dao ®éng tõ
14÷16%, träng lîng ph©n tö kho¶ng 550
CH2
CH CH2
[ORO CH2
CH CH2
]n
ORO CH2
CH CH2
O | O
OH
CH2
CH CH2
ORO CH2
CH CH2
+ HOROH
O O
CH2
CH CH2
ORO CH2
CH CH2
OROH
O |
OH
CH3
|
R: C
|
CH3

nuíc cÊp
h¬i nuíc
hót ch©n kh«ng
®Õn b¬m
tï kho chóa
BÓ chóa
tï A
s¬ ®å d©y truyÒn c«ng nghÖ s¶n xuÊt nhôa epoxy
ThuyÕt minh d©y truyÒn s¶n xuÊt.

Nguyªn liÖu ®Çu toluene, epyclohydrin, dung dÞch NaOH 20% ®i qua tõ
thïng chøa 1,2 qua b¬m 3 vµo thïng lêng 4,5. Bisphenol A ®ùng trong thïng
thÐp kÝn. Röa nåi ph¶n øng thËt s¹ch. §Çu tiªn cho 30% lîng epyclohydrin vµo
nåi ph¶n øng 6, më m¸y khuÊy, van trªn ®êng ch©n kh«ng ®Ó hót Bisphenol A
vµo nåi ph¶n øng 6. sau ®ã cho nèt lîng Bisphenol A vµ epyclohydrin vµo. Më
van h¬i níc gia nhiÖt cho nåi ph¶n øng 30-35oC. TiÕn hµnh cho kiÒm trong
kho¶ng 8-10 giê ë nhiÖt ®é 60-70oC. Trong suèt qu¸ tr×nh ®a tô, hçn hîp ®¼ng
phÝ epyclohydrin – níc bay h¬i vµ ngng tô liªn tôc ë thiÕt bÞ lµm l¹nh 7 vµ
chuyÓn sang thïng ph©n tÇng 8, t¹i ®©y hçn hîp ph©n thµnh 2 líp: líp trªn lµ n-
íc, líp díi lµ epyclohydrin. Cho epyclohydrin hoµn nguyªn liªn tôc tõ thïng
ph©n tÇng vÒ nåi ph¶n øng cßn H2O th¶i ra ngoµi. Sau khi cho hÕt kiÒm, ®a tô
thªm 2h ®Ó n©ng cao hiÖu suÊt ph¶n øng. NÕu epyclohydrin cßn d tiÕn hµnh trng
epyclohydrin bay h¬i vµ ngng tô ë thiÕt bÞ lµm l¹nh 7. TiÕn hµnh röa nhùa dïng
toluen vµ níc cho vµo nåi ph¶n øng 6. KhuÊy vµ ra nhiÖt 30phót råi ®Ó l¾ng 1h
råi th¸o líp níc díi. LÇn röa thø 2 sôc CO2 tõ bu l«ng vµ nåi ph¶n øng 6 ®Ó trung
hoµ NaOH d. Sau ®ã tiÕn hµnh trng cÊt níc, më m¸y khuÊy vµ ®un nãng dung
dÞch, t¨ng dÇn ¸p suÊt ®Ó hçn hîp ®¼ng phÝ níc – toluene kh«ng s«i qu¸ m¹nh.
Duy tr× nhiÖt ®é nåi ph¶n øng 4 ë 84 – 900C. Toluen vµ níc th¸o ra ngoµi. Khi
lÊy mÉu thö chØ cßn toluene trong suèt vµ kh«ng ph©n líp th× kÕt thóc giai ®o¹n
trng níc. Sau ®ã dung dÞch nhùa ®îc chuyÓn qua thiÕt bÞ läc 10 ®Ó t¸ch muèi vµ
t¹p chÊt, sau ®ã dîc chuyÓn vµo nåi sÊy 11. Më m¸y khuÊy vµ tiÕn hµnh sÊy ë
nhiÖt ®é kh«ng qu¸ 1500C vµ ¸p suÊt 600mmHg.
Trong qu¸ tr×nh sÊy toluene bèc h¬i vµ ngung tô ë thiÕt bÞ lµm l¹nh 7 råi th¸o
vµo thïng chøa 12. Khi hµm lîng chÊt bèc < 1% th× kÕt thóc giai ®o¹n sÊy. Sau
®ã dung dÞch nhùa ®îc th¸o vµo thïng chøa nhùa cã n¾p ®Ëy kÝn 14.
PhÇn II: tÝnh to¸n.
ch¬ng 1: tÝnh to¸n kü thuËt
1.1. TÝnh phèi liÖu vµ c©n b»ng vËt chÊt.
1.1.1. Lùa chän ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt nhùa ED-16.
C¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt nhùa ED-16:
- Ngng tô tõ Epiclohydrin víi Bis Phenol A.
- Ph¶n øng t¹o thµnh Polyepoxy.

- Epoxy hãa çc hîp chÊt kh«ng no.
Nhng s¶n xuÊt nhùa ED-16 theo ph¬ng ph¸p ®a tô tõ Epiclohydrin víi Bis
Phenol A cho hiÖu suÊt cao, thiÕt bÞ ®¬n gi¶n, nguyªn liÖu ®Çu ®Ó tæng hîp çc
monome rÊt phong phó vµ phï hîp víi ®iÒu kiÖn ë ViÖt Nam.
S¶n xuÊt nhùa ED-16 theo ®¬n phèi liÖu sau:
B¶ng 1.
TT Tªn cÊu tö Nång ®é
%
LiÒu lîng
TÝnh theo ph©n tö TÝnh theo phÇn träng lîng
1 Bis phenol A 100 1 100
2 Epiclohydrin 100 2,31 93,4
3 NaOH 100 2,34 40,9
NaOH pha thµnh dung dÞch nång ®é 20%.
1.1.2. C©n b»ng vËt chÊt.
TÝnh tæn hao qua çc c«ng ®o¹n (sù tæn hao nµy ®îc rót ra tõ thùc tÕ s¶n
xuÊt).
Lêng : 0,3%
§a tô : 0,6%
Röa lÇn 1 vµ lÇn 2 : 1%
§ãng hép : 0,2%
Chng cÊt níc : 0,3%
Läc : 2%
Chng toluen : 0,3%
Thêi gian lµm viÖc:
Tæng sè ngµy trong n¨m: 365 ngµy
NghØ lÔ, tÕt : 6 ngµy
NghØ b¶o dìng: 19 ngµy
VËy sè ngµy lµm viÖc trong 1 n¨m lµ: 340 ngµy
Víi n¨ng suÊt 1200 tÊn/n¨m th× n¨ng suÊt thiÕt bÞ trong 1 ngµy lµ 1200 tÊn : 340
ngµy = 3,5294 tÊn = 3529,4 kg.
Qui çch nguyªn liÖu vµ s¶n phÈm
Nguyªn liÖu:
Bis phenol A:
+ Hµm Èm kh«ng qu¸ 3%.
+ NhiÖt ®é b¾t ®Çu nãng ch¶y kh«ng bÐ h¬n 1370C.
+ Hµm lîng Phenol tÝnh cho diphenylolpropan kh« kh«ng vît qu¸ 0,5%.
+ Trung tÝnh.
+ Hµm lîng muèi amon kh«ng qu¸ 0,04%.

Epiclohydrin:
+ Hµm lîng epiclohydrin kh«ng bÐ h¬n 97%.
+ PhÇn cã nhiÖt ®é s«i tõ 88 ®Õn 1150C kh«ng ®îc lín h¬n 16%.
+ PhÇn cã nhiÖt ®é s«i tõ 116 ®Õn 1170C kh«ng bÐ h¬n 80%.
+ PhÇn cã nhiÖt ®é s«i cao h¬n 1170C kh«ng ®îc lín h¬n 4%.
NaOH: hµm lîng kh«ng Ýt h¬n 92%.
Toluen: chÊt láng trong suèt kh«ng mµu, bay h¬i hÕt kh«ng cßn l¹i cÆn. Tû träng
ë 200C lµ 0.856-0,866. NhiÖt ®é chng cÊt tõ 109-111,20C.
CO2 vµ Níc.
Thµnh phÇn nhùa ED-16:
Cã ®é nhít cao, cã mµu s¸ng ®Õn mµu n©u s¸ng.
Hµm lîng chÊt bèc sau 3h ®un nãng ë 1000C lµ 1%.
Hµm lîng nhãm Epoxy: 14%18%.
Träng lîng ph©n tö: 550.
NhiÖt ®é ch¶y mÒm: -5 -3oC
B¶ng 2 (theo tiªu chuÈn cña Liªn X«)
%
LiÒu lîng
1 Bis phenol A 100 1 100
3 NaOH 100 2,34 40,9
B¶ng 3 (theo nguyªn liÖu sö dông)
%
LiÒu lîng
1 Bis phenol A 96,5 1 103,63
3 NaOH 92 2,34 44,46
1.1.2.1. TÝnh nguyªn liÖu cho 3529,4 kg s¶n phÈm.
Víi sè lîng 3529,4 kg s¶n phÈm ta tÝnh ngîc l¹i ®Ó biÕt ®îc lîng nguyªn
liÖu ®Çu cÇn dïng.
Trong 3529,4 kg s¶n phÈm nhùa ED-16 cã lîng chÊt bèc ≤ 1%. Do v©y l-
îng nhùa nguyªn chÊt lµ:
1,3494
100
99.4,3529
= (kg).
Trong c«ng ®o¹n ®ãng hép, tæn hao cho c«ng ®o¹n nµy lµ 0,2%. Do vËy l-
îng nhùa nguyªn chÊt tríc khi vµo ®ãng hép lµ:

1,3501
8,99
100.1,3494
= (kg).
C«ng ®o¹n sÊy nhùa (chng Toluen).Tæn hao trong c«ng ®o¹n nµy lµ 0,3%.
Do vËy lîng nhùa nguyªn chÊt tríc khi vµo c«ng ®o¹n nµy lµ:
6,3511
7,99
100.1,3501
= (kg).
C«ng ®o¹n läc tæn hao 2%. Do ®ã lîng nhùa tríc khi läc lµ:
3,3583
98
100.6,3511
= (kg).
Trong giai ®o¹n chng níc, tæn hao 0,3%.Do ®ã lîng nhùa tríc khi vµo giai
®o¹n nµy lµ:
1,3594
7,99
100.3,3583
= (kg).
Trong giai ®o¹n röa lÇn 1 vµ lÇn 2 tæn hao (0,5+0,5)%. VËy lîng nhùa tríc
khi röa lµ:
4,3630
99
100.1,3594
= (kg).
Gi¶ sö hiÖu suÊt qu¸ tr×nh ®¹t 92% vµ trong giai ®o¹n nµy tæn hao lµ
0,6%. Nh vËy lîng nguyªn liÖu ®Çu (Bis phenol A + Epiclohydrin) ®a vµo ®Ó thu
®îc 3630,4 kg nhùa ED-16 lµ:
9,3969
92
100.3,3652
= (kg).
Theo ®¬n phèi liÖu th× phÇn träng lîng cña Bis phenol A lµ 100PTL, phÇn
träng lîng cña Epiclohydrin lµ 93,4PTL (nång ®é c¸c cÊu tö lµ 100%).
VËy lîng Bis phenol A cÇn dïng ®Ó thu ®îc 3969,9 kg nhùa ED-16 lµ:
7,20529,3969.
4,93100
100
=
+
(kg).
Lîng Epiclohydrin cÇn dïng lµ:
2,19179,3969.
4,93100
4,93
=
+
(kg).

Do nång ®é Bis phenol A thùc tÕ lµ 96,5% nªn lîng Bis phenol A thùc tÕ
cÇn dïng lµ:
2,2127
5,96
100.7,2052
= (kg).
Lîng Epiclohydrin nång ®é 97% cÇn dïng lµ:
5,1976
97
100.2,1917
= (kg).
Lîng NaOH 92% cÇn dïng lµ:
6,912
63,103
46,44.2,2127
= (kg).
Lîng NaOH pha thµnh nång ®é 20% cÇn dïng lµ:
4563
20
100.6,912
= (kg).
Lîng Bis phenol A mÊt m¸t trong qu¸ tr×nh ngng tô lµ:
2127,2.0,006 = 12,8 (kg).
Lîng Epiclohydrin mÊt m¸t trong qu¸ tr×nh ngng tô lµ:
1976,5.0,006 = 11,9 (kg).
Lîng NaOH 20% mÊt m¸t trong qu¸ tr×nh ngng tô lµ:
4563.0,006 = 27,4 (kg).
Theo gi¶ thiÕt hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh lµ 92%.
Do ®ã lîng Bis phenol A d lµ:
2127,2.(1- 0,92) = 170,2 (kg).
Lîng Epiclohydrin d lµ:
1976,5.(1- 0,92) = 158,1 (kg).
Lîng NaOH 20% cßn d lµ:
4563.(1- 0,92) = 365 (kg).
Lîng Bis phenol A thu håi:
170,2 – 12,8 = 157,4 (kg).
Lîng Epiclohydrin thu håi:
158,1 -11,9 = 146,2 (kg).
Lîng NaOH 20% thu håi:
365 – 27,4 = 337,6 (kg).
Do d 337,6 kg NaOH 20% nªn ë c«ng ®o¹n röa ta cho khÝ CO2 vµo trung
hßa. (NaOH + CO2 = NaHCO3).

Lîng CO2 tÝnh nh sau:
3,74
40
2,0.6,337.44
= (kg).
Trong ®ã:
44: khèi lîng ph©n tö CO2.
40: khèi lîng ph©n tö NaOH.
Theo ®¬n phèi liÖu th× lîng Toluen ®a vµo trong qu¸ tr×nh röa lÇn 1 lµ:
169,4 PTL vµ lÇn 2 lµ: 84 PTL tÝnh cho 100 phÇn träng lîng Bis phenol A. nhng
thùc tÕ dïng 103 ,63 (PTL) Bis phenol A. Nªn lîng Toluen ®a vµo sau 2 lÇn röa
lµ:
598,262
100
63,103).844,169(
=
+
(PTL).
VËy lîng Toluen cÇn thiÕt ®a vµo röa nhùa lµ:
3,5390
63,103
2,2127.598,262
= (kg).
Trong c«ng ®o¹n röa nhùa (tæn hao trong c«ng ®o¹n nµy lµ 1%).
VËy lîng Toluen ra khái c«ng ®o¹n nµy lµ:
4,5336
100
99.3,5390
= (kg).
Trong giai ®o¹n nµy theo ®¬n phèi liÖu th× lîng níc ®a vµo lµ 114 PTL tÝnh
cho 100 PTL Bis phenol A. Nh vËy lîng níc cÇn dïng ®Ó röa nhùa lµ:
0,2425
100
2,2127.114
= (kg).
Lîng níc ra khái c«ng ®äan röa (vµo c«ng ®o¹n chng) lµ:
1,2400
100
99.0,2425
= (kg).
B¶ng 4: c©n b»ng cho c«ng ®o¹n röa.
Tªn cÊu tö Lîng vµo (kg) Lîng ra (kg) MÊt m¸t (kg)
Nhùa 3630,4 3594,1 36,3
Toluen 5390,3 5336,4 53,9
Níc 2425,0 2400,1 24,9
 11445,7 11330,6 115,1
Trong c«ng ®o¹n chng níc (tæn hao 0,3%).

VËy lîng Toluen ra khái c«ng ®o¹n nµy lµ:
4,5320
100
7,99.4,5336
= (kg).
Lîng níc ra khái c«ng ®o¹n nµy lµ:
9,2392
100
7,99.1,2400
= (kg).
B¶ng 5: c©n b»ng cho c«ng ®o¹n chng cÊt níc.
Tªn cÊu tö Lîng vµo (kg) Lîng ra (kg) MÊt m¸t (kg)
Nhùa 3594,1 3583,3 10,8
Toluen 5336,4 5320,4 16
Níc 2400,1 2392,9 7,2
 11330,6 11296,6 34
Trong c«ng ®oan läc (tæn hao 2%).
Do ®ã lîng Toluen ra khái c«ng ®o¹n läc (vµo c«ng ®o¹n sÊy) lµ:
5214
100
98.4,5320
= (kg).
B¶ng 5: C©n b»ng cho c«ng ®o¹n läc.
Tªn cÊu tö Lîng vµo (Kg) Lîng ra (Kg) MÊt m¸t (Kg)
Nhùa 3583,3 3511,6 71,7
Toluen 5320,4 5214 106,4
 8903,7 8725,6 178,1
Trong c«ng ®o¹n sÊy nhùa (tæn hao 0,3%).
Lîng Toluen cßn trong nhùa sau c«ng ®o¹n sÊy lµ:
3529,4.0,01 = 35,3 (kg).
VËy lîng Toluen ra khái c«ng ®o¹n sÊy (thu håi lîng Toluen) lµ:
1,51633,35
100
7,99.5214
=− (kg).
B¶ng 6: C©n b»ng cho c«ng ®o¹n sÊy.
Nhùa 3511,6 3501,1 10,5
Toluen 5214 5163,1 36,5

 8725,6 8664,2 47
Trong c«ng ®o¹n lêng (tæn hao 0,3%).
VËy lîng Bis phenol A cÇn dïng lµ:
6,2133
7,99
100.2,2127
= (kg).
Lîng Epiclohydrin cÇn dïng lµ:
5,1982
7,99
100.5,1976
= (kg).
Lîng Toluen cÇn dïng cho 2 lÇn röa lµ:
5,5406
7,99
100.3,5390
= (kg).
Lîng NaOH 20% cÇn dïng lµ:
7,4576
7,99
100.4563
= (kg).
B¶ng 7: c©n b»ng cho c«ng ®o¹n lêng.
Bis phenol A 2133,6 2127,2 6,4
Epiclohydrin 1982,5 1976,5 6
Dd NaOH 20% 4576,7 4563 13,7
Toluen 5406,5 5390,3 16,2
 14099,3 14057 42,3
B¶ng 8: c©n b»ng cho toµn bé qu¸ tr×nh (hiÖu suÊt qu¸ tr×nh lµ 92%).
Tªn cÊu tö Lîng vµo (kg) Lîng ra (kg)
Bis phenol A 2133,6
3529,4 kg nhùa Epoxy
ED -16 th¬ng phÈm
Epiclohydrin 1982,5
Dd NaOH 20% 4576,7
Toluen 5406,5
Níc 2425,0
CO2 74,3
1.1.2.2. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho mét mÎ s¶n xuÊt.
N¨ng suÊt 1 n¨m lµ 1200 tÊn.
N¨ng suÊt 1 ngµy ®ªm lµ 1200 : 340 = 3,5294 tÊn/ngµy = 3529,4 kg/ngµy.
Thêi gian thùc hiÖn hoµn chØnh mét mÎ gåm:
+ Thêi gian ®a tô: 12 giê.
+ Thêi gian röa 2 lÇn: 6 giê.

+ Thêi gian gia nhiÖt ban ®Çu: 2 giê.
+ Thêi gian n¹p liÖu vµ phôc vô: 4 giê.
Do vËy thêi gian s¶n xuÊt hoµn chØnh mét mÎ lµ 24 giê. Thêi gian 1 ngµy
®ªm lµ thêi gian s¶n xuÊt ra 3529,4 kg s¶n phÈm nhùa ED-16.
1.1.2.3. c©n b»ng cho 1 n¨m s¶n xuÊt.
Lîng Bis phenol A cÇn dïng lµ: 2133,6.340 = 725424 kg.
Lîng Epiclohydrin cÇn dïng lµ: 1982,5.340 = 674050 kg.
Lîng dung dÞch NaOH 20% cÇn dïng lµ: 4576,7.340 = 1556078 kg.
Lîng Toluen cÇn dïng lµ: 5406,5.340 = 1838210 kg.
Lîng níc cÇn dïng lµ: 2425,0.340 = 824500 kg.
Lîng CO2 cÇn dïng lµ: 74,3.340 = 25262 kg.
B¶ng 9:c©n b»ng cho 1 n¨m s¶n xuÊt.
Tªn cÊu tö Lîng vµo (kg) Lîng ra
Bis phenol A 725424
1200 tÊn nhùa Epoxy
ED -16 th¬ng phÈm
Epiclohydrin 674050
Dd NaOH 20% 1556078
Toluen 1838210
Níc 824500
CO2 25262
1.2. TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh.
1.2.1. Nåi ph¶n øng.
Chøc n¨ng cña nåi ph¶n øng:
Thùc hiÖn ph¶n øng ngng tô.
Röa nhùa b»ng Toluen vµ níc.
Chng cÊt níc.
§iÒu kiÖn lµm viÖc cña nåi ph¶n øng:

NhiÖt ®é lµm viÖc 60 – 70oC.
Chng cÊt ë nhiÖt ®é 70 – 80oC cuèi qu¸ tr×nh nhiÖt ®é t¨ng 110oC.
Kh¶ n¨ng gia nhiÖt:
Cã kh¶ gia nhiÖt b»ng ®iÖn, h¬i níc, nhng chän c¸ch gia nhiÖt b»ng h¬i níc v× nã
®Òu h¬i vµ cã gi¸ thµnh rÎ h¬n.
V× ®iÒu kiÖn lµm viÖc chÞu nhiÖt ®é, m«i trêng hãa chÊt nªn chän thÐp tÊm
X18H10T.
• TÝnh thÓ tÝch thiÕt bÞ.
Theo c©n b»ng cho mét mÎ s¶n xuÊt:
Bis phenol A (96,5%): 2133,6 kg.
Epiclohydrin (97%): 1982,5 kg.
Dd NaOH 20%: 4576,7 kg.
Toluen: 5406,5 kg.
Níc: 2425 kg.
Khèi lîng riªng.
Bis phenol A: ρ=866 kg/m3
Epiclohydrin: ρ=1188 kg/m3
Dd NaOH 20%: ρ=1219 kg/m3
ë nhiÖt ®é röa = 80oC th× Toluen cã khèi lîng riªng lµ: ρ=880 kg/m3
Níc: ρ=963 kg/m3
Khèi lîng nhùa ED-16: 3652,3 kg. Khèi lîng riªng lµ: ρ=1230 kg/m3
Mµ thÓ tÝch thiÕt bÞ tÝnh theo c«ng thøc V=M/ ρ
VËy thÓ tÝch thiÕt bÞ ®îc tÝnh nh sau:
63,11
963
2425
880
5,5406
1230
4,3630
2
2
=++=++=
OH
OH
Toluen
Toluen
nhua
nhua
MMM
V
ρρρ
(m3)
Gi¶ thiÕt hÖ sè ®iÒn ®Çy lµ 0,8. Do ®ã thÓ tÝch thiÕt bÞ thùc cÇn dïng lµ:
54,14
8,0
==
V
Vnåi (m3).
ë ®©y ta chän hai nåi ph¶n øng lµm viÖc song song. Do ®ã thÓ tÝch mçi nåi lµ:
14,54/2 = 7,27 (m3).
Ta chän ®êng kÝnh trong cña nåi ph¶n øng lµ: Dt=2 m.
VËy chiÒu cao cña thiÕt bÞ lµ:

32,2
2.14,3
4.27,7
.14,3
4.
22
===
tD
V
H (m).
Ta cã b¶ng kÝch thíc sau (s¸ch tiÕng Nga).
Dt Dp D H h h1 a S S1 F(m2)
2000 2200 280 2230 80 200 40 6 8 15,0
* TÝnh chiÒu dµy thiÕt bÞ ph¶n øng.
Chän h¬i níc b·o hßa ë ¸p suÊt Pn=2,025 at (B¶ng I-250- 16 )®Ó gia nhiÖt cho
thiÕt bÞ ph¶n øng.
P=2,025.9,81.104 = 19,87.104 N/m2.
Ta thö ®iÒu kiÖn ®Ó chän c«ng thøc tÝnh chiÒu dµy thiÕt bÞ:
1≤ l/Dt ≤ 8
523,0).( 4,0
≤
tt
n
D
l
E
P
Trong ®ã:
l = H + h + 1/3.hb.
H: chiÒu cao cña th¸p H=2,32 m.
chiÒu cao cña gê ®¸y elip h=40 mm.
hb: chiÒu cao phÇn låi cña ®¸y hb=500 mm.
Do ®ã l = 2,32+0,04+0,5.1/3=2,53 (m).
Dt: ®êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ.
Pn: ¸p suÊt bªn ngoµi bao gåm c¶ ®é ch©n kh«ng trong thiÕt bÞ, ¸p suÊt bªn trong
thiÕt bÞ lÊy lµ 1,6 at.
Pn=19,87.104+1,6.9,81.104=35,566.104 (N/m2)
Et: modun ®µn håi ë nhiÖt ®é t cña thµnh thiÕt bÞ
Et=20,8.1011 (N/m2).
1< l/Dt=2,53/2=1,265 <8
523,00022,0)
2
53,2
.
10.8,20
10.566,35
().( 4,0
11
4
4,0
≤==
tt
n
D
l
E
P
C¶ hai ®iÒu kiÖn trªn ®Òu tháa m·n. Nªn chiÒu dµy thiÕt bÞ tÝnh theo c«ng thøc
sau:
C
D
l
E
P
DS
t
t
n
t += 4,0
)..(.25,1
Trong ®ã C=C1+C2+C3 lµ hÖ sè bæ sung.

C1: hÖ sè bæ sung do ¨n mßn. XuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ¨n mßn vËt liÖu cña m«i tr-
êng vµ thêi gian lµm viÖc cña thiÕt bÞ (15÷20 n¨m), vµ do ¨n mßn c¶ hai phÝa)
nªn ta chän C1=1,3 mm.
C2=0
C3=0,5 mm lµ ®¹i lîng bæ sung do dung sai cña chiÒu dµy.
C=1,3+0,5=1,8 mm.
Nh vËy ta cã:
mCS 0073,00018,00055,00022,0.2.25,1 =+=+=
Ta chän S=8 mm.
HÖ sè bÒn (tra b¶ng XIII-3 vµ XII-4) ta cã:
ηk=2,6
ηc=1,5
σk=550.106 N/m2
σc=220.106 N/m2
Do ®ã giíi h¹n bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña thÐp X18H10T ®îc tÝnh nh sau:
η
η
σ
σ .][
k
t
k
k = (N/m2). (XIII-1-17)
η
η
σ
σ .][
c
t
c
c = (N/m2). (XIII-2-17)
η=1.
HÖ sè bÒn (tra b¶ng XIII-3-17 vµ XII-4-17) ta cã:
ηk=2,6
ηc=1,5
σk=550.106 N/m2
σc=220.106 N/m2
Do ®ã giíi h¹n bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña thÐp X18H10T ®îc tÝnh nh sau:
η
η
σ
σ .][
k
t
k
k = (N/m2). (XIII-1-17)
η
η
σ
σ .][
c
t
c
c = (N/m2). (XIII-2-17)

6
6
10.54,2111.
6,2
10.550
][ ==kσ (N/m2).
6
6
10.67,1461.
5,1
10.220
][ ==cσ (N/m2).
Ta thö l¹i chiÒu dµy th©n thiÕt bÞ theo c«ng thøc sau:
2,1).(2
)].([ 0 ct
CS
PCSD σ
ϕ
σ ≤
−
−+
= .
Trong ®ã Po=Pth+P1 lµ ¸p suÊt thö.
Pth=1,5.Pn lµ ¸p suÊt thö thñy lùc (b¶ng XIII-5).
P1=ρ.g.H lµ ¸p suÊt thñy tÜnh cña H2O.
ρ=1000: khèi lîng riªng cña H2O.
H=2,53 m lµ chiÒu cao cña thiÕt bÞ ph¶n øng.
g=9,81 m/s2 lµ gia tèc träng trêng.
P1=1000.9,81.2,53=24,82.103 (N/m2).
Pth=1,5.19,87.104=29,805.104 (N/m2).
P=Pth+P1=32,287.104 (N/m2)
ϕ=0,95.
Tõ ®ã ta tÝnh ®îc
)/(10.99,54
95,0).0018,0008,0.(2
10.287,32)].0018,0008,0(2[ 26
4
mN=
−
−+
=σ
)/(10.33,183
2,1
26
mNc
=<
σ
σ .
Do ®ã ta chän chiÒu dµy thiÕt bÞ lµ S=8 mm lµ thÝch hîp.
* TÝnh ®¸y vµ n¾p nåi ph¶n øng.
Do lµm viÖc chÞu ¸p suÊt ngoµi P=19,87.104 N/m2>7.104 N/m2. Do vËy ta
chän n¾p vµ ®¸y elip cã gê.
ChiÒu dµy ®¸y vµ l¾p elip tÝnh theo c«ng thøc sau:
C
h
D
PKK
PD
S
b
t
nhk
nt
+
−
=
.2
.
..]..[8,3
.
1 ϕσ
Trong ®ã hb=0,5 m lµ chiÒu cao phÇn låi cña ®¸y.
ϕh=0,95 (b¶ng XII-8-17) lµ hÖ sè bÒn cña mèi hµn híng t©m.

K: hÖ sè kh«ng thø nguyªn. Do ®¸y cã lç ®îc t¨ng cøng hoµn toµn nªn K=1.
K1=0,74.
Do 309,28995,0.74,0.1.
10.566,35
10.67,146
...
][
4
6
1 >==hKK
P
ϕ
σ
nªn ta cã thÓ
bá qua ®¹i lîng Pn ë mÉu.
VËy chiÒu dµy ®¸y elip ®îc tÝnh nh sau:
CCS +=+= 0036,0
5,0.2
2
.
95,0.74,0.1.10.67,146.8,3
10.566,35.2
6
4
(m).
LÊy C=1,8 mm
VËy S=0,0036+0,0018=0,0056 m. LÊy trßn S=6 mm.
KiÓm tra l¹i chiÒu dµy cña ®¸y vµ l¾p theo ¸p suÊt thö.
2,1)..(...6,7
)]..(.2[
1
0
2
c
hb
bt
CShKK
PCShD σ
ϕ
σ ≤
−
−+
= .
6
42
10.23,115
)0018,0006,0(5,0.95,0.74,0.1.6,7
10.287,32)].0018,0006,0(5,0.22[
=
−
−+
=σ (N/m2).
Ta thÊy σ < σk/1,2 = 183,33.106.
Do ®ã ta chän chiÒu dµy S=6 mm lµ thÝch hîp, nhng chiÒu dµy th©n nåi
ph¶n øng lµ 8 mm nªn ta chiÒu dµy ®¸y vµ l¾p elip lµ 8 mm cho ®ång bé víi
th©n.
Tra b¶ng (XIII-10-17) ta cã
Dt (mm) ht (mm) h (mm) BÒ mÆt trong
F (m2)
ThÓ tÝch V
(m3)
2000 500 40 4,6 1,173
* TÝnh vá ¸o nåi ph¶n øng.
Vá ®un nãng vµ lµm l¹nh b»ng H2O nªn ta chän thÐp CT3 ®Ó lµm vá ¸o vµ
hµn däc th©n thiÕt bÞ.
ChiÒu dµy vá ¸o tÝnh theo c«ng thøc trong trêng hîp chÞu ¸p suÊt trong
C
P
PD
S
n
nt
+
−
=
ϕσ ]..[2
.
(XIII-8-17).
Khi dïng thÐp tÊm ®Ó chÕ t¹o ta cã (b¶ng XII-4-17)
σk=380.106 N/m2
σc=240.106 N/m2
HÖ sè an toµn

ηk=2,6
ηc=1,5
ϕn=0,95
øng suÊt cho phÐp cña thÐp CT3 theo giíi h¹n bÒn x¸c ®Þnh theo c«ng
thøc (XII-1-17) vµ b¶ng (XIII-3-17).
6
6
10.15,1461.
6,2
10.380
.][ === η
η
σ
σ
k
k
k (N/m2)
øng suÊt cho phÐp giíi h¹n ch¶y theo c«ng thøc (XIII-2-17) vµ b¶ng XIII-
3-17
6
6
10.1601.
5,1
10.240
.][ === η
η
σ
σ
c
c
c (N/m2)
Ta lÊy gi¸ trÞ bÐ h¬n trong hai kÕt qu¶ tÝnh cña øng suÊt trªn
V× 5075,69895,0.
10.87,19
10.15,146
.
][
4
6
>==n
n
k
P
ϕ
σ
Do ®ã ta cã thÓ bá qua Pn ë mÉu. Nh vËy ta cã:
CC
PD
S
nk
nt
+=+=
95,0.10.15,146.2
10.87,19.2,2
]..[2
.
6
4
ϕσ
= 2,43.10-3 + C
C=C1+C2+C3
Chän C1=1mm C2=0 C3=0,22mm
VËy C=1,22mm
Tõ ®©y ta cã S=3,65 (mm)
Chän S=5 mm
KiÓm tra l¹i chiÒu dµy theo ¸p suÊt thñy lùc theo c«ng thøc sau:
n
t
CS
PCSD
ϕ
σ
)..(2
)].([ 0
−
−+
=
Trong ®ã Po=Pth+P1
Pth=1,5.P=29,805.104 (N/m2)
P1=ρ.g.H1
ë ®©y H1=2230 mm =2,23 m
P1=1000.9,81.2,23 =2,1876.104 (N/m2)
VËy P = Pth + P1= 31,9926.104 (N/m2)

6
4
10.17,98
95,0).00122,0005,0.(2
10.9926,31)].00122,0005,0(2,2[
=
−
−+
=σ (N/m2)
Ta thÊy σ < σc/1,2 = 200.106 (N/m2)
Do ®ã ta chän chiÒu dµy vá ¸o gia nhiÖt cho thiÕt bÞ ph¶n øng S=5 mm lµ
thÝch hîp.
* TÝnh çnh khuÊy vµ ®éng c¬ cho thiÕt bÞ ph¶n øng.
Chän çnh khuÊy d¹ng má neo do h×nh d¹ng cña nã phï hîp víi nåi ph¶n
øng vµ nã khuÊy trén ®îc chÊt láng cã ®é nhít cao, huyÒn phï ®Æc, cã cÆn bÈn,
tr¸nh ®îc l¾ng ®äng cÆn ë ®¸y thiÕt bÞ vµ tr¸nh ®îc sù ®èt nãng côc bé (khi trao
®æi nhiÖt nhê vá bäc).
D
d
hb
H
e
dm
Tra s¸ch: ’M¸y KhuÊy Trén Çn Ðp’ ta cã:
H=D b=0,1D
d=0,9D e=0,06D
h= 0,4D
D: lµ ®êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ ph¶n øng.
d = 0,9.2000=1800 mm
LÊy theo tiªu chuÈn (sthcI) d=1700 mm
b=0,1.2000=200 mm
e=0,06.2000=120 mm

H=D=2000 mm
h =0,4.2000=800 mm
Tra b¶ng IV-6 -16 ta cã
M«i trêng khuÊy µ=10-3÷10 N.s/m2
ρ=800÷1900 kg/m3
§êng kÝnh c¸nh khuÊy
d (mm)
Sè vßng n (vßng/s) C«ng suÊt N (Kw)
1700 0,3÷0,85 0,09÷6,95
Chän sè vßng quay lµ: n=0,4 vßng /s, do ®ã c«ng suÊt N=3,5 Kw
§êng kÝnh c¸nh khuÊy ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:
3
81,9
x
m
M
d =
Trong ®ã Mx: lµ momen xo¾n
n
N
M x
.14,3
.10.3 6
=
Trong ®ã N: lµ c«ng suÊt tiªu tèn
n: lµ sè vßng quay
VËy 8,94
4,0.14,3.81,9
5,3.10.3
3
6
==md (mm)
LÊy trßn dm =95 mm
Ta tÝnh c«ng suÊt më m¸y
Nc=Ng+Nm
Trong ®ã Nm=N=3,5 Kw lµ c«ng suÊt tiªu tèn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, c«ng
suÊt nµy dïng ®Ó th¾ng lùc ma s¸t
Ng=k.d5.n3.ρ
Mµ N=ξ.d5.n3.ρ
Do ®ã =
+
=
k
k
c
k
NN
ξ
ξ
. (1,5÷2).N
C«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn ®îc tÝnh nh sau:
N®c=Nc/η (IV-15-16)

η: lµ hiÖu suÊt ( kh¶ n¨ng truyÒn lùc tõ ®éng c¬ sang c¸nh khuÊy) thêng chän
η=0,6÷0,7 ë ®©y ta chän η=0,7
N®c=1,7.N/0,7=1,7.3,5/0,7=8,5 (Kw).
Chän ®éng c¬ nh·n hiÖu AO-32-2
n=1450 vßng/phót.
η=0,6÷0,7
Cosϕ = 0,84
Chän hÖ thèng dÉn ®éng πpubog 3.π-10-397 MH. 5860-66 cã c¸c chØ tiªu
kü thuËt sau:
N=10 Kw
W=39,7 pas/cek
d (mm) H (mm) H1 (mm) Khèi lîng (kg) P (N)
50 1884 710 330 7000
* TÝnh b¶o «n thiÕt bÞ.
T¸c dông cña líp b¶o «n lµ lµm gi¶m sù truyÒn nhiÖt ra ngoµi m«i trêng.
t1
tT1
t2
tT2
t1: nhiÖt ®é chÊt t¶i nhiÖt
tT2: nhiÖt ®é thµnh bªn b¶o «n
t2: nhiÖt ®é kh«ng khÝ
δt: chiÒu dµy tÊm thÐp
δbo: chiÒu dµy líp b¶o «n
δS δbo

Lt: hÖ sè truyÒn nhiÖt cña thÐp
Lbo: hÖ sè truyÒn nhiÖt cña líp b¶o «n
Ta coi qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt ë ®©y lµ truyÒn nhiÖt ®¼ng nhiÖt vµ æn ®Þnh.
NhiÖt t¶i riªng ®Õn thµnh thiÕt bÞ lµ q1
NhiÖt t¶i riªng dÉn qua thµnh q2
NhiÖt t¶i riªng do bøc x¹ tõ thµnh thiÕt bÞ vµo kh«ng khÝ q3
q1=q2=q3
ta cã q1=α1.∆t1
α1: hÖ sè dÉn nhiÖt cña h¬i ®un nãng (w/m2.®é)
∆t1: hiÖu sè nhiÖt ®é gi÷a h¬i vµ thµnh trong thiÕt bÞ oC
NhiÖt t¶i riªng qua têng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
r
t
q
∑
∆
= 2
2
(w/m2)
∆t2: chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a thµnh trong vµ thµnh ngoµi
∑r: tæng trë nhiÖt cña thµnh (m2.®é/w)
∆t2=tT1-tT2=t1-∆t1-tT2
bo
bo
t
t
crr
λ
δ
λ
δ
++=∑
rc: lµ nhiÖt trë cña cÆn bÈn (m2.®é/w)
mµ q1=q2=∆t2/∑r ⇒
1
211
1
2
q
ttt
q
t
r T−∆−
=
∆
=∑
NhiÖt t¶i riªng vÒ phÝa kh«ng khÝ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
qk =qb=αk.∆t3
αk: hÖ sè cÊp nhiÖt vÒ phÝa kh«ng khÝ
∆t3=tT2-t2 lµ hiÖu sè nhiÖt ®é gi÷a thµnh b¶o «n vµ m«i trêng.
αk ®îc tÝnh nh sau:
αk=9,3+0,058.tT2
Do q1=q2 nªn α1.∆t1=∆t2/∑r = α2.∆t2=αk.∆t3

⇒
1
3
1
.
α
α t
t k ∆
=∆
bo
bo
crr
λ
δ
λ
δ
++=∑
1
1
31
321
1
211
..
.
t
ttt
q
ttt
r
k
kTT
∆
∆−−
=
−∆−
=∑
αα
α
31
3121
..
.).(
t
ttt
r
k
kT
∆
∆−−
=∑
αα
αα
ChiÒu dµy cña líp b¶o «n lµ:
)](
..
.).(
.[
1
1
31
3121
λ
δ
αα
αα
λδ +−
∆
∆−−
= c
k
kT
bobo r
t
ttt
Chän vËt liÖu b¶o «n lµ ami¨ng cã: λbo=0,144 W/m2.®é (b¶ng I-125-16)
Sö dông h¬i níc b·o hßa ë ¸p suÊt P=2,025at ®Ó cung cÊp nhiÖt t1=120oC
(b¶ng I-250-16)
NhiÖt ®é m«i trêng kh«ng khÝ chän t2=25oC
Gi¶ sö nhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp b¶o «n lµ tT2=40oC
BÒ dµy cña vá ¸o gia nhiÖt ta ®· tÝnh ë trªn lµ: δ1=3 mm
+ tÝnh α1.
C¸c th«ng sè cña h¬i níc b·o hßa ë 2,025 at:
Khèi lîng riªng: ρ=1,1199 kg/m3 (b¶ng I-250-16)
§é nhít µ=133.10-7 N.s/m2 (b¶ng I-121-16)
HÖ sè dÉn nhiÖt λ=2,5935.10-2 W/m2.®é (b¶ng I-129-16)
NhiÖt dung riªng Cp=0,505 Kcal/kg.®é (b¶ng I-149-16)
ChuÈn sè Nu ®îc x¸c ®Þnh nh sau:
Nu=0,023.Re0,8.Pr0,4.[D/(D – d)]0,45
µ
ρ..
Re tbdw
=
D: ®êng kÝnh vá ¸o
d: ®êng kÝnh th©n thiÕt bÞ
w: vËn tèc h¬i níc

dt®=D-d lµ ®êng kÝnh t¬ng ®¬ng cña thiÕt diÖn h×nh kh¨n
λ
µ pC.
Pr =
D=2200 mm
d=2000 mm
Chän w=25 m/s
VËy ta cã:
5
7
10.210,4
10.133
1199,1.25).22,2(
Re =
−
= −
084,1
10.5935,2
10.186,4.505,0.10.133
Pr 2
37
== −
−
⇒ Nu=0,023.(4,210.105)0,8.1,0840,4.[2,2/(2,2-2)]0,45=2206,95
19,286
22,2
95,2206.10.5935,2. 2
1 =
−
==
−
tdd
Nuλ
α w/m2.®é
αk=9,3+0,058.tT2=9,3+0,058.40=11,62 (W/m2.®é)
Tra b¶ng ta cã rc=0,464.10-3 m2.®é/w
VËy ta cã:
)](
..
.).(
.[
1
1
31
3121
λ
δ
αα
αα
λδ +−
∆
∆−−
= c
k
kT
bobo r
t
ttt
0655,0]
50
10.3
10.464,0(
15.62,11.19,286
15.62,1119,286).40120(
.[144,0
3
3
=+−
−−
=
−
−
boδ (m)
Ta lÊy trßn δbo=65 mm.
* Chän mÆt bÝch.
MÆt bÝch lµ bé phËn quan träng dïng ®Ó nèi çc phÇn cña thiÕt bÞ còng nh
çc bé phËn kh¸c cña thiÕt bÞ. ë ®©y ta chän lo¹i bÝch liÒn b»ng thÐp.
Theo ®êng kÝnh thiÕt bÞ vµ ¸p suÊt lµm viÖc ta chän mÆt bÝch nh sau:
Dt=2000 mm lµ ®êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ
P= 15,7.104 N/m2
Theo b¶ng XIII-27-17 ta cã çc th«ng sè cña bÝch nh sau (chän kiÓu bÝch h×nh
1):

h
Db
Dl
D
D=2280 mm
Db =2180 mm
Dl=2120 mm
Do=2015 mm
Bul«ng db=M48
Sè lîng z=44 çi h=40 mm
* TÝnh tai treo thiÕt bÞ
§Ó gi÷ th¨ng b»ng cho thiÕt bÞ ta sö dông ch©n ®ì hay tai treo. Trong trêng
hîp nµy ta dïng tai treo do nã cã nhiÒu u ®iÓm nh: gän, nhÑ vµ gi¸ thµnh rÎ.
§Ó x¸c ®Þnh kÝch thíc tai treo tríc tiªn ta ph¶i tÝnh t¶i träng cña thiÕt bÞ:
Gtb=Gt+2G®+Gvá+Gbo+Gvl+G’+G®c
Trong ®ã:
Gt: khèi lîng th©n thiÕt bÞ
G®: khèi lîng ®¸y (l¾p)
Gvá: khèi lîng vá ¸o gia nhiÖt
G®c: khèi lîng c¬ cÊu khuÊy
Gbo: khèi lîng líp b¶o «n
Gvl: khèi lîng nguyªn vËt liÖu
G’: khèi lîng çc bÝch nèi, bul«ng, èc vÝt vµ çc chi tiÕt kh¸c.
Ta chän G’=500 kg
Gt=ρ.V=ρ.(Dn
2-Dt
2).H.π/4 (kg)
Khèi lîng riªng cña thÐp X18H10T=7,9.103 kg/m3
H=2,32 m lµ chiÒu cao th©n th¸p
S=8 mm lµ chiÒu dµy cña thiÕt bÞ
Dt=2 m lµ ®êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ
Dn=Dt+S=2+0,008=2,008 (m)

VËy Gt=7,9.103.(2,0082-22).2,32.3,14/4=461,32 (kg)
G®=283 kg (b¶ng XIII-11-17)
Gvá=ρ.(π/4).(Dn
2-Dt
2).H
Trong ®ã ρ=7850 kg/m3 lµ khèi lîng riªng cña thÐp CT3
Dt=2,2 m lµ ®êng kÝnh cña vá ¸o
S=5 mm lµ chiÒu dµy vá ¸o
Dn=2,2+0,005=2,205 m
H= 2,23 m lµ chiÒu cao cña vá ¸o
Gvá=(3,14 /4).(2,2052-2,22).7850.2,23=302,66 (kg)
G®c=330 (kg)
Gv=GEp+GBis+GToluen+Gníc+GNaOH
Gv= 1976,5+2127,2+5390,3+2425+4563=16482 (kg)
ë ®©y ta dïng 2 nåi ph¶n øng nªn khèi lîng vËt liÖu vµo mçi nåi lµ:
8241
2
== v
vl
G
G (kg)
Gbo=S.F.ρ=V.ρ
Trong ®ã ta cã F=12 m2 lµ diÖn tÝch líp b¶o «n
S=65 mm lµ chiÒu dµy líp b¶o «n
ρ=600 (kg/m3) lµ khèi lîng riªng cña ami¨ng ë d¹ng xèp (b¶ng I-1-16)
Thay vµo ta cã Gbo=65.10-3.12.600=468 (kg)
VËy ta cã khèi lîng cña toµn th¸p lµ:
Gtb=461,32+2.283+302,66+468+8241+500+330=10868,98 (kg)
Ta chän 4 tai treo. Do vËy t¶i träng mçi tai treo ph¶i chÞu lµ:
25,2717
4
98,10868
4
=== tbG
G (kg)
T¶i träng cho phÐp trªn 1 tai treo lµ:
G=2717,25.9,81=26656,2 (N)
Tra b¶ng XIII-36-17 ta cã
T¶i
träng
cho
phÐp
trªn 1
tai treo
BÒ
mÆt
®ì
F.104
(m2)
T¶i
träng
cho
phÐp
lªn bÒ
mÆt ®ì
L B B1 H S l a d Khèi
lîng 1
tai
treo
(kg)
mm

G.10-4
(N)
q.10-6
N/m2
4,0 297 1,34 190 160 170 280 10 80 25 30 7,35

1.2.2. ThiÕt bÞ ngng tô cho nåi ph¶n øng.
* Chøc n¨ng:
Chøc n¨ng cña thiÕt bÞ ngng tô lµ ngng tô h¬i bay lªn tõ nåi ph¶n øng. Ta
chän lo¹i thiÕt bÞ èng trïm cã chia ng¨n
* TÝnh lîng nhiÖt trao ®æi.
Q=G.C.∆t
Hay Q=Q1+Q2
Trong ®ã:
Q: lµ tæng lîng nhiÖt trao ®æi
Q1: lîng nhiÖt cña qu¸ tr×nh ngng tô
Q1: lîng nhiÖt cña qu¸ tr×nh lµm l¹nh
Toluen + H2O t¹o thµnh hçn hîp ®¼ng phÝ cã nhiÖt ®é s«i lµ: 84,1oC
Thµnh phÇn cña H2O lµ 19,6%
VËy lîng nhiÖt cÇn ®Ó ngng tô lµ:
)804,0.196,0.( 21 TOH rrGQ +=
G: lîng chÊt láng ngng tô ®îc
OHr 2
: Èn nhiÖt hãa h¬i cña níc
rT: lµ Èn nhiÖt hãa h¬i cña Toluen
Trong phÇn c©n b»ng ta tÝnh ®îc lîng níc ngng tô cho 1 mÎ s¶n xuÊt lµ:
2425 kg vµ 5390,3 kg Toluen. mµ ë ®©y ta sö dông 2 nåi ph¶n øng nªn mçi cã
1212,5 kg níc ngng tô vµ cã 2695,15 kg Toluen ngng tô
VËy G=3907,65 kg
Tra b¶ng (I-212-16) ta cã Èn nhiÖt hãa h¬i cña níc vµ toluen ë 84,1oC lµ:
5542
=OHr kcal/kg
rT=90,4 kcal/kg
Tõ ®ã ta cã:
Q1=3907,65.(0,196.554+0,804.90,4)=708322,52 (kcal)
* TÝnh lîng nhiÖt lµm l¹nh
Q2=G.C.∆t
Trong ®ã: C=0,196.C1+0,804.C2
C1: nhiÖt dung riªng cña níc
C2: nhiÖt dung riªng cña Toluen
Tra b¶ng (I-92-16) ta cã C1=1 kcal/kg.oC C2=0,4 kcal/kg.oC
C=0,196.1+0,804.0,4=0,5176 kcal/kg.oC

Hçn hîp níc-Toluen ®îc lµm l¹nh tõ 84,1oC→40oC
∆t=84,1-40=44,1oC
VËy Q2=3907,65.0,5176.44,1=89196,64 (kcal)
Q=Q1+Q2=797519,16 (kcal)
Ta sö dông níc cã nhiÖt ®é lµ 20oC ®Ó lµm l¹nh cho hçn hîp, níc ra khái thiÕt
bÞ lµm l¹nh cã nhiÖt ®é lµ 35oC. Do ®ã lîng níc cÇn thiÕt ®Ó lµm l¹nh hçn hîp
Toluen-níc tõ 84,1oC→40oC lµ:
94,53167
)2035.(1
16,797519
=
−
=nG (kg)
TÝnh hiÖu sè nhiÖt ®é trung b×nh: t∆
2
1
21
lg3,2
t
t
tt
t
∆
∆
∆−∆
=∆
khi 2
2
1
>
∆
∆
t
t
2
2 2
121
<
∆
∆∆+∆
=∆
t
t
khi
tt
t
∆t1=84,1-20=64,1oC
∆t2=84,1-35=49,1oC
VËy Ct o
6,56
2
1,491,64
=
+
=∆
* TÝnh hÖ sè cÊp nhiÖt.
HÖ sè cÊp nhiÖt khi chÊt láng ngng tô.
Ta cã:
d
Nu λ
α
.
2 =
25,043,08,0
1 ]
Pr
Pr
.[Pr..(Re).025,0
t
Nu ε= (CT.V-40-17)
ChuÈn sè
λ
µC
=Pr (CT.V34-17)
Tra b¶ng VII-20-16 ta cã c¸c th«ng sè cña níc vµ Toluen ë 60oC
µníc=0,469.10-3 N.s/m2
µToluen=0,381.10-3 N.s/m2

Tra b¶ng VIII-20-16 ta cã nhiÖt dung riªng cña níc vµ Toluen ë 60oC
Cníc=4190 J/kg ®é
CToluen=1900 J/kg ®é
lgµhh=m1.lgµníc+m2lgµT
Trong ®ã m1, m2: nång ®é çc cÊu tö trong hçn hîp
lgµhh=0,196.lg(0,469.10-3)+0,804.lg(0,38.10-3)
lgµhh=-3,4 ⇒µhh=0,398.10-3 N.s/m2
NhiÖt dung riªng cña hçn hîp
C=a1.C1+a2.C2
Trong ®ã:
a1, a2 lµ nång ®é çc cÊu tö trong dung dÞch
C1, C2 lµ nhiÖt dung riªng cña çc cÊu tö
VËy C=0,196.4190+0,804.1900=2348,84 (J/kg ®é)
HÖ sè dÉn nhiÖt cña hçn hîp:
3...
M
CA p
ρ
ρλ = (CT I-32-16)
Trong ®ã:
A: HÖ sè phô thuéc vµo møc ®é liªn kÕt cña chÊt láng do Toluen vµ níc lµ chÊt
láng kh«ng liªn kÕt nªn ta lÊy A=4,22.10-8
ρ: khèi lîng riªng cña chÊt láng (kg/m3)
M: khèi lîng ph©n tö dung dÞch
M=0,196.18+0,804.92=77,49
ρ=0,196.ρníc+0,804.ρToluen
Tra b¶ng (I-2-16) ta cã
ρníc=983 kg/m3
ρToluen=828 kg/m3
ρ=0,196.983+0,804.828=858,38 (kg/m3)
Do ®ã 19,034,854.
49,77
34,858
.34,2348.10.22,4 3
8
==λ (W/m2®é)
9,4
19,0
10.397,0.84,2348
Pr
3
==
Tải bản FULL (file word 105 trang): bit.ly/3qG3RUB
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

25,043,08,0
1 )
Pr
Pr
.(.(Pr).(Re).025,0
t
Nu ε=
Re≥104
Gi¶ thiÕt ε1=1,03, 1
Pr
Pr
≈
t
VËy 83,80)9,4.()10.(03,1.025,0 43,08,04
==Nu
Ta chän ®êng kÝnh èng truyÒn nhiÖt d=32 mm, bÒ dµy èng lµ 2,5 mm, chiÒu dµi
èng l=150 mm.
Do ®ã hÖ sè cÊp nhiÖt lµ:
928,479
032,0
19,0
.83,80.2 ===
d
Nu
λ
α (W/m2®é)
4
1
1
.
..04,2
tH
r
A
∆
=α (W/m2®é)
Trong ®ã
r: lµ Èn nhiÖt ngng tô cña hçn hîp
∆t1:chªnh lÖch nhiÖt ®é gi÷a hçn hîp vµ thµnh èng
A: hÖ sè 4
32
.
µ
λρ
=A
ρ: khèi lîng riªng cña hçn hîp
λ: hÖ sè dÉn nhiÖt cña hçn hîp
µ=0,397.10-3 Ns/m2
Do ®ã 4
3
32
73,59
10.397,0
19,0.38,858
== −
A
Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é t1=82,6oC (nhiÖt ®é thµnh èng tiÕp xóc víi dung dÞch)
Èn nhiÖt cña hçn hîp ta tÝnh nh sau:
R=0,196.554.4,186.103+0,804.90,4.4,186.103=758777,8 (J/kg)
Do ®ã hÖ sè cÊp nhiÖt lµ:
336,2936
5,1.5,1
8,758777
.73,59.04,2 4
1 ==α (W/m2®é)
* HÖ sè truyÒn nhiÖt K tÝnh nh sau:

Do èng truyÒn nhiÖt ë d¹ng trßn nªn ta tÝnh hÖ sè truyÒn nhiÖt theo c«ng
thøc sau:
21
11
1
αλ
δ
α
+Σ+
=K
Trong ®ã
δ: bÒ dµy thµnh èng
λ: hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu lµm èng
α1, α2: hÖ sè cÊp nhiÖt phÝa h¬i vµ láng ngng tô
Ta chän thÐp CT3 lµm vËt liÖu cña thiÕt bÞ ngng tô
Tra b¶ng XII.7-17 ta cã hÖ sè dÉn nhiÖt cña thÐp CT3 λ=50 W/m2®é
Do ®ã ta cã hÖ sè truyÒn nhiÖt
17,404
928,479
1
50
0025,0
336,2936
1
1
=
++
=K
(W/m2®é).
* TÝnh bÒ mÆt truyÒn nhiÖt, sè èng, sè ng¨n.
BÒ mÆt truyÒn nhiÖt ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:
86,34
6,56.17,404
797519,16
.
==
∆
=
tK
Q
F (m2)
Sè èng trong thiÕt bÞ lµ:
5,214
5,1.0345,0.14,3
86,34
..
==
Π
=
ld
F
n
tb
(èng)
Tra b¶ng V-11-17 ta qui chuÈn sè èng n=223 èng khi èng s¾p xÕp theo vßng trßn
®ång t©m
§êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt tÝnh theo c«ng thøc:
D=t.(2.no+1) (m)
Trong ®ã
t: lµ bíc èng thêng chän t=(1,2÷1,5)d
no: sè vßng trßn ta tra b¶ng V.11-17 ta cã no=8 vßng
VËy D=1,2.d.(2.8+1)=1,2.0,032(2.8+1)=0,6528 (m)
LÊy D=65 mm.
1.2. 3. TÝnh to¸n thïng ph©n tÇng.

Thïng ph©n tÇng dïng ®Ó t¸ch hçn hîp Toluen vµ Níc ë giai ®o¹n chng
cÊt Níc.
Trong phÇn c©n b»ng vËt chÊt ta tÝnh ®îc lîng níc ë c«ng ®o¹n chng cÊt n-
íc, lîng níc lµ: 2400,1 kg lîng Toluen lµ: 5336,4 kg
Tra b¶ng (I-2-16) ë 30oC dïng néi suy ta cã:
ρníc=995 kg/m3
ρToluen=856,5 kg/m3
VËy thÓ tÝch nguyªn liÖu vµo thïng ph©n tÇng trong mét mÎ lµ:
64,8
5,856
4,5336
995
1,2400
=+=V (m3)
Gi¶ thiÕt giai ®o¹n chng níc lµ: thêi gian ph©n tÇng lµ 5 phót, thêi gian th¸o níc
lµ 10 phót. VËy ta cã thÓ tÝch thïng ph©n tÇng lµ:
Vt=8,64.(1/2).(15/60)=1,08 (m3)
HÖ sè ®iÒn ®Çy lµ 0,8. vËy thÓ tÝch thùc cña thïng lµ:
Vtt=Vt/0,8=1,08/0,8=1,35 (m3)
MÆt kh¸c ta cã H
D
Vtt .
4
. 2
π
=
Trong ®ã H: chiÒu cao phÇn trô cña thiÕt bÞ
D: ®êng kÝnh thiÕt bÞ
Chän H=2.D
Nh vËy ta cã D3=4.Vtt/2π hay 3
2
4
π
ttV
D =
Thay sè ta cã: 95,0
14,3.2
35,1.4
3 ==D (m)
LÊy chßn D=1 m. vËy ta cã H=2.D=2 m.
* TÝnh chiÒu dµy thïng ph©n tÇng.
Dïng thÐp CT3 ®Ó chÕ t¹o thïng ph©n tÇng. vËn tèc rØ cña thÐp CT3 lµ
0,06mm/n¨m. tra b¶ng XII-4-17 ta cã:
δk=380.106 N/m2
δc=240.106 N/m2
Th©n thïng chÕ t¹o b»ng c¸ch hµn däc th©n, nèi th©n víi ®¸y nãn. hÖ sè bÒn hµn
ϕn=0,75.
¸p suÊt tÝnh to¸n trong thïng lµ:
Tải bản FULL (file word 105 trang): bit.ly/3qG3RUB
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

P=Pt+Pmt
Trong ®ã:
Pt: lµ ¸p suÊt thuû tÜnh do lîng chÊt láng t¹o ra
Pmt: ¸p suÊt khèi tr¬ng
Pt=ρ.g.H
ë 30oC ta cã ρníc =995 kg/m3
ρToluen =856,5 kg/m3
ρ=0,196. ρníc +0,804. ρToluen =0,196.995+0,804.856,5
ρ=883,65 kg/m3
H=2m lµ chiÒu cao th¸p
VËy ta cã Pt=883,65.9,81.2=0,17.105 N/m2
Pmt=105 N/m2
VËy P= (1+0,17).105=1,17.105 N/m2
HÖ sè an toµn bÒn cña thÐp CT3 (b¶ng XIII-3-17)
ηk=2,6
ηc=1,5
HÖ sè ®iÒu chØnh η=0,9
Giíi h¹n bÒn kÐo, bÒn ch¶y cña thÐp CT3 cho phÐp lµ:
6
6
10.54,1319,0.
6,2
10.380
.][ === η
η
δ
δ
k
k
k (N/m2).
6
6
10.1449,0.
5,1
10.240
.][ === η
η
δ
δ
c
c
c (N/m2).
ChiÒu dµy thïng ph©n tÇng ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau:
C
P
PD
S
n
t
+
−
=
ϕδ]..[2
.
(m).
Ta tÝnh 50106895,0.
10.17,1
10.54,131
. 5
6
>==n
k
P
ϕ
δ
do ®ã ta cã thÓ bá qua P ë
mÉu sè. VËy chiÒu dµy th©n tÝnh nh sau:
CC
PD
S
n
t
+=+=
95,0.10.54,131.2
10.17,1.1
]..[2
.
6
5
ϕδ
S=0,0005+C
3547883

Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa epoxy ED - 16 Với năng suất 1.200 tấn/năm

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa epoxy ED - 16 Với năng suất 1.200 tấn/năm

Similar to Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa epoxy ED - 16 Với năng suất 1.200 tấn/năm (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa epoxy ED - 16 Với năng suất 1.200 tấn/năm