Расчет участка по производству эпоксидных олигомеров средней молекулярной массы, мощностью 5000 тонн/год

Лакокрасочные материалы на основе эпоксидных олигомеров. Выбор оборудования для транспортирования сырья и его дозирования. Механическое перемешивающее устройство реактора. Расходные нормы теплоносителей. Обоснование выбора точек контроля и регулирования.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 14.03.2013
Размер файла 279,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Двуокись углерода в баллонах подвозится к цеху автомашиной.

2) Приготовление 25% раствора едкого натра

Изготовление 25% раствора едкого натра производится в емкости поз.3 вместимостью 12,6 м3, оборудованной схемой предупредительной сигнализации уровня и снабженной воздушкой. В емкость производится закачка питьевой воды по цеховому трубопроводу. Загрузка воды контролируется по уровню в емкости поз.3 с помощью поплавкового уровнемера. Предусмотрена блокировка на линии подачи при превышении допустимого уровня.

В емкость поз.3 постепенно загружается едкий натр вручную. Дозировка едкого натра производится по маркировке на пакетах и контейнерах. Для уменьшения пыления предусмотрена местная аспирационная система.

По окончании загрузки едкого натра производится перемешивание путем циркуляции раствора насосом поз.23, затем отбирается проба на определение массовой доли едкого натра в приготовленном растворе. В случае несоответствия массовой доли едкого натра значению (25±1)% производится догрузка воды или едкого натра.

Готовый 25% раствор едкого натра хранится в емкости поз.3

3) Конденсация эпихлоргидрина с дифенилолпропаном в щелочной среде с отгонкой непрореагировавшего эпихлоргидрина

Синтез смолы Э-40 осуществляется в реакторе поз. 9 вместимостью 6,3 м3, плакированным нержавеющей сталью, снабженном якорной мешалкой с частотой вращения 25 мин-1 и наружным змеевиком для нагрева и охлаждения. Нагрев осуществляется паром давлением 490 кПа (5 кгс/см2), охлаждение - оборотной или промышленной водой.

Реактор снабжен теплообменником поз.8 , разделительным сосудом поз.7, приемником дистиллята поз.6, воздушкой. Подведены вакуумная линия и азотная линии.

Температура в реакторе поз.9 контролируется с помощью термоэлектрического преобразователя. Температура реакционной массы регулируется путем подачи в наружный змеевик охлаждающей воды или пара. Предусмотрена блокировка подачи одного из агентов при подаче другого.

Перед началом загрузки проверяется правильность подготовки технологической схемы, визуально через люк проверяется чистота реактора, исправность запорной арматуры на материальных трубопроводах и линиях слива из реактора, исправность контрольно-измерительных приборов, контуров заземления; производится проверка исправности мешалки пуском на холостом ходу, герметичности закрытия сливного узла и люка реактора.

Толуол (или толуол возвратный) подается насосом поз.22 (21) в весовой мерник поз.34. Предусмотрена блокировка насоса на линии подачи при превышении заданной массы. По окончании закачки в весовой мерник, толуол самотеком поступает в реактор поз. 9 в токе азота.

Затем в реактор с помощью весового мерника производится загрузка рецептурного количества эпихлоргидрина. Эпихлоргидрин из емкости поз. 4 насосом поз. 24 подается в весовой мерник поз.36, откуда самотеком поступает в реактор. Предусмотрена блокировка насоса на линии подачи в мерник при превышении заданной массы.

Допускается использование возвратного эпихлоргидрина с толуолом из емкости поз. 5, с учетом содержания эпихлоргидрина и уменьшением количества загружаемого толуола.

По окончании загрузки эпихлоргидрина в реакторе создается аспирационный вакуум (не более 9,8 кПа (0,1 кгс/см2)), включается мешалка, и через загрузочную воронку поз.26 в течение 0,5-1ч. вручную загружается рецептурное количество дифенилолпропана.

По окончании загрузки дифенилолпропана вакуум с реактора снимается подачей азота давлением 68,6 кПа (0,7 кгс/см2). Реакционная масса нагревается до температуры (72,5±2,5) С путем подачи в наружный змеевик реактора пара под давлением 490 кПа (5 кгс/см2). Реакционная масса в реакторе перемешивается в течении 1 ч.

По истечении 1 часа обогрев реактора отключают, в змеевик подают воду и приступают к загрузке раствора гидроксида натрия. Загрузка раствора гидроксида натрия производится порциями с помощью весового мерника. Из емкости поз.3 через весовой мерник поз.35, загружается первая порция 25% раствора едкого натра в количестве 500 кг. Длительность загрузки 10-15 мин. В процессе загрузки первой порции едкого натра температура в реакторе не должна превышать 75 оС. Температура в реакторе регулируется изменением подачи воды в наружный змеевик.

После загрузки первой порции раствора щелочи реакционная масса перешивается в течение 0,8-1 часа. По окончании выдержки в реактор равномерно в течение 1-1,5 часов загружается вторая порция (оставшаяся часть рецептурного количества) едкого натра. Равномерность загрузки едкого натра обеспечивается регулированием объема подачи с помощью вентиля на линии слива едкого натра через весовой мерник поз. 35 в реактор. В процессе загрузки температура реакционной массы не должна превышать 75 оС. После загрузки всей щелочи реакционная масса выдерживается при температуре (72,5±2,5) С в течение 1 часа.

Во время загрузки сырья и выдержки теплообменник работает как «обратный». Температура воды, отходящей с теплообменника, не должна превышать 40 оС, что обеспечивается путем регулирования подачи охлаждающей воды клапаном МИМ.

По окончании процесса конденсации эпихлоргидрина с дифенилолпропаном, производится отгонка избыточного эпихлоргидрина. Подачу воды в наружный змеевик отключают, теплообменник поз.8 переключают на «прямой». В реакторе создают разрежение 9,8 кПа (0,1 кгс/см2) и нагревают реакционную смесь до температуры (80±2) С.

Отгоняемые пары азеотропной смеси эпихлоргидрин-толуол-вода поступают в теплообменник поз.8, где происходит их конденсация. Конденсат поступает в разделительный сосуд поз.7. Смесь в разделительном сосуде расслаивается на два слоя: верхний - толуол и эпихлоргидрин, и нижний - вода. По мере заполнения разделительного сосуда, смесь толуола и эпихлоргидрина сливается в вакуум-приемник поз. 6. Верхний, водный слой возвращается обратно в реактор. Из вакуум-приемника дистиллат поступает в емкость поз. 14. Возвратный эпихлоргидрин из емкости поз.14 насосом поз.27 перекачивается в емкость для возвратного эпихлоргидрина поз.5. Емкости оборудованы схемами предупредительной сигнализации уровня.

Процесс отгонки проводится при вакууме (не более 9,8 кПа (0,1 кгс/см2) и температуре не выше (80±2)°С.

Окончание стадии определяют по содержанию эпихлоргидрина в дистиллате и количеству отогнанного эпихлоргидрина.

По окончанию стадии отгонки эпихлоргидрина вакуум в реакторе снимают азотом. В реактор загружают толуол и производят растворение эпоксидного олигомера.

4) Растворение эпоксидного олигомера в толуоле

По завершении процесса конденсации эпихлоргидрина с дифенилолпропаном в реактор поз.9 под током азота при температуре (70-75оС) загружается толуол на растворение. Дозировка толуола в реактор производится с помощью весового мерника поз.34. Мерник оборудован схемой сигнализации и блокировки насосов поз.21,22 на линии подачи в мерник при достижении требуемой массы. Допускается использование возвратного толуола из емкости поз.1.

После загрузки толуола подача азота прекращается, масса в реакторе нагревается до температуры (80±2) оС и при этой температуре перемешивается в течение 1-1,5 часов до полного растворения смолы в толуоле.

Полнота растворения смолы определяется визуально по внешнему виду пробы в стеклянном стакане: толуольный раствор смолы должен быть однородным.

По достижении полноты растворения смолы перемешивание прекращается, и производится отстаивание реакционной массы в течение 1,5-2 часов, в результате которого масса разделяется на 2 слоя: верхний - раствор смолы Э-40 в толуоле и нижний - водный слой (маточник). Отстоявшийся нижний слой из реактора сливается в емкость для сточных вод поз.15, оборудованную схемой предупредительной сигнализации уровня.

5) Отстаивание и слив водного слоя

По достижении полноты растворении смолы перемешивание прекращается и производится отстаивание реакционной массы, в результате которого масса разделяется на 2 слоя: верхний - раствор смолы Э-40 в толуоле и нижний - водный слой (маточник). Отстоявшийся нижний слой из реактора сливается в емкость для сточных вод поз. 15, оборудованную схемой предупредительной сигнализации уровня.

Контроль слива маточника из реактора осуществляется визуально по линии раздела слоев в смотровом фонаре на трубопроводе слива из реактора поз.9 в емкость поз.15: верхний слой (толуольный раствор смолы) имеет желто-коричневый цвет, а нижний (водный) слой - бесцветный.

В емкости поз.15 производится дальнейшее отстаивание маточника и разделение его на два слоя: водный и толуольный. По истечении не менее 1,5 часов водный слой насосом поз.28 перекачивается в усреднитель станции обезвоживания сточных вод. Контроль разделения слоев при перекачивании водного слоя производится визуально по линии раздела слоев в смотровом фонаре на линии слива из емкости поз.15.

Для отделения содержащейся в сточных водах смолы в усреднителе производится их отстаивание, после чего нижний водный слой подается насосом в реактор на обработку. Смоляной слой накапливается в усреднителе, периодически выгружается в барабаны или бочки и поступает на переработку в отделение смол.

После слива водного слоя из реактора, обогрев отключают. В рубашку подают охлаждающую воду и приступают к нейтрализации толуольного раствора эпоксидного олигомера.

6) Нейтрализация толуольного раствора смолы

Нейтрализация толуольного раствора смолы производится в реакторе поз.9.

Толуольный раствор смолы, находящийся в реакторе поз.9 подвергается нейтрализации двуокисью углерода, подаваемой из баллонов под давлением не более 294 кПа (3 кгс/см2).

Процесс нейтрализации проводится при непрерывном перемешивании. Подача двуокиси углерода производится до рН водной вытяжки 6,0 - 8,0 по иономеру. После достижения требуемого значения рН производится отстаивание раствора смолы в течение 0,5-1 часа.

Теплообменник поз.8 в процессе нейтрализации работает как «обратный».

После нейтрализации из толуольного раствора олигомера удаляют воду методом азеотропного обезвоживания.

7) Азеотропное обезвоживание толуольного раствора эпоксидного олигомера

После нейтрализации толуольного раствора эпоксидного олигомера теплообменник поз. 8 переключается на «прямой», в реакторе создается разрежение 9,8 кПа (0,1 кгс/см2). Температура в реакторе поднимается до (80±2) С, и производится сушка толуольного раствора смолы от оставшейся влаги, которая отгоняется в виде азеотропной смеси с толуолом.

Отгоняемые пары азеотропной смеси вода-толуол поступают в теплообменник поз.8, где происходит их конденсация. Конденсат поступает в разделительный сосуд поз.7, где разделяется на два слоя: верхний слой - толуол, нижний - вода. Толуол непрерывно самотеком через гидрозатвор возвращается обратно в реактор поз.9, а вода по мере накопления сливается в емкость поз.15. Конец отгонки воды определяется визуально по прозрачности дистиллята в смотровом фонаре на линии выхода дистиллята из теплообменника.

По истечению 0,5 часа из реактора отбирается проба раствора смолы для определения полноты обезвоживания и условной вязкости.

Полнота обезвоживания определяется визуально: смесь раствора смолы с ксилолом, взятых в соотношении 1:1 (по объему), должна быть прозрачной. Условная вязкость толуольного раствора смолы Э-40 после сушки должна быть не более 15 с. В случае получения смолы с условной вязкостью более 15с. производится ее разбавление толуолом до требуемой вязкости. Толуол загружается из емкости поз.2, с помощью весового мерника поз.34.

По окончании вакуум-сушки полуфабрикат смолы Э-40 сливается в емкость поз.16, откуда направляется на фильтрацию. Контроль уровня заполнения осуществляется по уровнемеру на емкости.

8) Фильтрация полуфабриката смолы Э-40

Для фильтрации полуфабриката смолы Э-40 от хлорида натрия используется мешочный фильтр поз.17.

Фильтрация осуществляется путем подачи полуфабриката смолы Э-40 насосом поз.29 из емкости поз.16 через фильтр поз.17 в емкость поз.18, а при необходимости - методом циркуляции насосом поз.30 фильтрация повторяется, путем перекачки полуфабриката в емкость поз.16 и дальнейшей перекачки через фильтр поз.17. Отфильтрованный полуфабрикат смолы Э-40 насосом поз.30 перекачивается в емкость поз.18. Фильтрация полуфабриката смолы Э-40 производится до получения положительного результата анализа чистоты раствора смолы: налив на стекле должен быть чистым, допускается отдельные включения.

Отбор проб производится через кран-проботборник, установленный на линии после фильтра. Первая проба отбирается через 2 часа после начала фильтрации, далее не реже 2 раз в смену.

Процесс фильтрации полуфабриката смолы Э-40 осуществляется под давлением не более 490 кПа (5 кгс/см2). На нагнетательной линии насоса поз.29 установлен редуцирующий клапан, отрегулированный на давление 490 кПа (5 кгс/см2) и манометр. При достижении давления 490 кПа (5 кгс/см2), редуцирующий клапан сбрасывает смолу в линии перед насосом. На линии перед фильтром установлен предохранительный клапан, отрегулированный на давление 528,9 кПа (5,4 кгс/см2). Контроль давления осуществляется по манометру, установленному на фильтре.

При достижении давления на фильтре 490 кПа (5 кгс/см2) или при падении производительности фильтрации производится перезарядка фильтра. Перед разборкой фильтра оставшаяся в корпусе фильтра смола выдувается в течение 15-20 минут азотом (до 1,5 кгс/см2).

Отфильтрованный полуфабрикат смолы насосом поз.30 перекачивается в емкость поз.18, оборудованную предупредительной сигнализацией уровня. Контроль заполнения - по уровнемеру.

9) Отгонка избыточного толуола

Отгонка избыточного толуола производится в реакторе поз.10 объемом 12,6 м3.

Реактор для отгонки толуола из полуфабриката смолы изготовлен из плакированной нержавеющей стальи, оборудован якорной мешалкой с частотой вращения 25 мин-1 и рубашкой для нагрева и охлаждения. Нагрев осуществляется паром давлением 490 кПа (5 кгс/см2), охлаждение - оборотной или промышленной водой.

Температура синтеза в реакторе поз. 10 контролируется с помощью термоэлектрического преобразователя. Температура контролируется путем подачи в наружный змеевик охлаждающей воды или пара. Предусмотрена блокировка подачи одного из агентов при подаче другого.

Реактор снабжен теплообменником поз.11, приемником дистиллята поз.13, разделительным сосудом поз.12, воздушкой. Подведены вакуумная и азотная линии.

В реактор поз. 10 загружается толуольный раствор эпоксидного олигомера с четырех синтезов в реакторе поз.9 объемом 6,3 м3.

Полуфабрикат смолы Э-40 насосом поз.31 из емкости поз.18 перекачивается под током азота в реактор поз.10.

После закачки полуфабриката смолы температура в реакторе поднимается до (80±2) оС. Отгонка толуола из полуфабриката смолы Э-40 производится при температуре (80±2) оС и под вакуумом 19,6-79,4 кПа (0,2-0,8 кгс/см2).

Отгоняемые пары толуола конденсируются в теплообменнике поз.11 и стекаю в разделительный сосуд поз.12 и собираются в вакуум-приемнике дистиллята поз.13. Контроль интенсивности отгонки толуола осуществляется визуально по смотровому фонарю на линии слива сконденсированных паров толуола из теплообменника в приемник дистиллята. Толуол-дистиллят из приемника дистиллята поз.13 самотеком стекает в емкость поз.19, оборудованной предупредительной сигнализацией уровня. Контроль заполнения - по уровнемеру. Возвратный толуол из емкости поз.19 насосом поз.32 перекачивается в емкость-хранилище поз.1, также оборудованной предупредительной сигнализацией.

Отгонка толуола производится до получения требуемых значений массовой доли нелетучих веществ и условной вязкости.

Допускается выпуск раствора смолы Э-40 в толуоле с массовой долей нелетучих веществ (66±2) % или раствора смолы в других растворителях с массовой долей нелетучих веществ (66±2) %.

10) Слив смолы в тару

Готовая смола Э-40 с массовой долей нелетучих веществ не менее 94% из реактора поз.10 сливается в емкость поз.20. Смола Э-40 из емкости поз.20 сливается во фляги по ГОСТ 5799 или во фляги 1А2-55 по ТУ 6-27-81. Упаковка производится по ГОСТ 9980.3; ГОСТ 8.579

Смола из тары предоставляется в лабораторию синтеза смол на проверку соответствия качества требованиям ТУ 2225-154-05011907-97.

Маркировка продукции производится по ГОСТ 9980.4. При маркировке транспортной тары должны быть нанесены: знак опасности по ГОСТ 19433, класс опасности, классификационный шифр и манипуляционные знаки по ГОСТ 14192.

Размещено на http://www.allbest.ru/

3.4 Нормы технологического режима

Нормы технологического режима приведены в таблице 3.3

лакокрасочный эпоксидный олигомер дозирование

Таблица 3.3- Нормы технологического режима

Наименование стадий и потоков реагентов

Наименование технологических показателей

Продолжительность, ч

Температура,

оС

Давление, кПа

(кгс/см2)

Масса загружаемых компонентов, кг

Прочие

показатели

1

2

3

4

5

6

3.4.1 Приготовление 25 % раствора едкого натра

1. Загрузка воды

0,2

окружающей среды

атмосферное

267,1

2.Загрузка едкого натра

0,3

окружающей среды

атмосферное

801,1

3. Перемешивание

до 1,0

Окружающей среды

атмосферное

до массовой доли (25±1) %

3.4.2 Подготовка оборудование к загрузке

1. Подготовка реакторов поз.9,10 к загрузке

до 1,0 (на каждый реактор)

окружающей среды

атмосферное

Проверка исправности мешалки - пуском на холостом ходу; визуально - чистоту реактора, исправность контрольно- измерительных приборов, запорной арматуры, контуров заземления.

3.4.3 Изготовление полуфабриката смолы Э-40

3.4.3.1 Конденсация дифенилолпропана с эпихлоргидрином (реактор поз.9 )

1.Загрузка толуола

0,1

окружающей среды

атмосферное

423,7

2. Загрузка дифенилолпропана

0,1-0,2

окружающей среды

разряжение 4,9 (0,5)

679,8

3. Загрузка эпихлоргидрина

0,5-1,0

окружающей среды

вакуум 9,8 (0,1)

866,9

4. Нагрев и перемешивание

1,0

(72,5±2,5) оС

атмосферное

5. Загрузка 1 порции 25% раствора едкого натра

0,1-0,2

не более 75 оС

атмосферное

500,0

6. Выдержка

0,8-1

не более 75 оС

атмосферное

7. Загрузка 2 порции 25% раствора едкого натра

1,5-2,0

не более 75 оС

атмосферное

568,2

8. Выдержка

1,0

(72,5±2,5) оС

атмосферное

3038,6

9. Нагрев

0,5

(80±2) С

атмосферное

10. Вакуум-отгонка эпихлоргидрина и толуола

3,0

(80±2) С

вакуум

(19,6-79,4)кПа

(0,2-0,8кгс/см2)

до отсутствия эпихлоргидрина в дистиллате

Итого:

8,6-10,0

3.4.3.2 Растворение смолы в толуоле (реактор поз.9 )

1. Загрузка толуола

0,3-0,5

не более 75 оС

атмосферное

892,9

2. Подъем температуры

0,4-0,5

(80±2) оС

атмосферное

3. Перемешивание

1,0-1,5

(80±2) оС

атмосферное

3931,5

до достижения полноты растворения

4. Отстаивание

1,5-2,0

не более 75 оС

атмосферное

5. Слив маточника в емкость поз.15

0,5-0,7

не более 70 оС

атмосферное

Итого:

3,7-5,2

3.4.3.3 Нейтрализация толуольного раствора смолы (реактор поз.9)

1.Нейтрализация раствора смолы двуокисью углерода

до 1,0

от фактической температуры смолы после загрузки до температуры окружающей среды

атмосферное

до рН водной вытяжки 6,0-8,0

2.Отстаивание

0,5-1,0

-«-

атмосферное

3. Слив водного слоя

0,4

-«-

атмосферное

440,0

Итого:

1,9-2,4

4400,0

3.4.3.4 Сушка (обезвоживание) толуольного раствора смолы (реактор поз.9)

1. Подъем

температуры

до 2,0

(80±2) оС

атмосферное

2. Азеотропная отгонка воды

до 3,0

(80±2) оС

вакуум

(19,6-79,4)кПа

(0,2-0,8кгс/см2)

до достижения прозрачности дистиллята

3. Слив полуфабриката смолы Э-40

до 0,7

н/б 75 оС

атмосферное

4130,0

Итого:

5,7 часа

3.4.3.5 Фильтрация полуфабриката смолы Э-40 (фильтр поз.17)

1. Фильтрация полуфабрикат смолы Э-40

до 48,0

от фактической температуры смолы после слива полуфабриката смолы в емкость поз. до температуры окружающей среды

не более 392 кПа

(4 кгс/см2)

4060,0

до чистоты, соответствующей требованиям НД: налив раствора смолы на стекле д.б. чистым, допускаются отдельные включения

3.4.4.1 Отгонка толуола из полуфабриката смолы Э-40 (реактор поз.10)

1.Загрузка полуфабриката смолы Э-40

до 1,5

фактическая температура смолы в емкости поз.

атмосферное

2. Подъем температуры

до 1,5

(80±2) оС

вакуум

(19,6-79,4)кПа

(0,2-0,8кгс/см2)

3. Отгонка толуола

3,0-6,0

(80±2) оС

вакуум

(19,6-79,4)кПа

(0,2-0,8кгс/см2)

до массовой доли нелетучих веществ н/м 94%

4. Охлаждение

до 1,0

до 40 оС

атмосферное

3.4.4.2 Слив смолы в тару (реактор поз.10)

1. Слив смолы в тару

до 2,0

н/б 40 оС

атмосферное

Итого:

7-10

1.Слив в тару:

-из поз.20 по трубопроводу цех;

- из поз.20 во фляги или автоцистерну

до 3,0

н/б 40 оС

атмосферное

Итого:

3,0

Всего по процессу:

80,4-86,8

Примечание:

1. В случае отклонения технологических показателей от значений, приведенных в таблице 3.3, в технологической карте делается запись с указанием причин отклонения.

3.5 Контроль производства

Контроль производства представлен в таблице 3.4

Таблица 3.4 - контроль производства

Наименование стадии

процесса, места измерения параметров или отбора проб

Контролируемый параметр

Норма и технический

показатель

Кто контролирует

1

2

3

4

3.4.1 Аналитический контроль производства

1. Подготовка сырья перед производством

Все сырье по внешнему виду, упаковке и маркировке

Качество сырья по показателям раздела 3.2

Требования ГОСТ, ТУ и раздела 3.2

Инженер по качеству,

лаборант,

мастер смены

2. Приготовление 25% раствора едкого натра

(емкость поз.3)

Масса едкого натра

Масса воды

Согласно загрузочной

рецептуре

-«-

Аппаратчик

-«-

3. Конденсация дифенилолпропана с эпихлоргидрином с отгонкой непрореагировавшего эпихлоргидрина

Масса толуола

Масса эпихлоргидрина

Масса дифенилолпропана

Согласно загрузочной

рецептуре

-«-

-«-

Аппаратчик

-«-

-«-

Масса 25% раствора едкого натра

Длительность загрузки 2 порций 25% раствора едкого натра

Равномерность загрузки 25% раствора едкого натра

Температура

Длительность выдержки после загрузки первой порции едкого натра

Длительность выдержки после загрузки второй порции едкого натра

-«-

2 часа

Согласно описанию раздела 3.3

н/б 75 єС

0,8-1 часа

1 час

Аппаратчик

-«-

-«-

-«-

-«-

-«-

4. Растворение смолы

в толуоле (реактор поз.9)

Масса толуола

Температура

Длительность перемешивания

Полнота растворения

Длительность отстаивания

Согласно загрузочной

рецептуре

(80±2) оС

1-1,5

Раствор смолы должен быть однородным

1,5-2,0

-«-

-«-

-«-

-«-

-«-

5. Отгонка непрореагировавшего эпихлоргидрина

Температура

Окончание отгонки эпихлоргидрина с толуолом

Длительность выдержки

(80±2) С

по содержанию эпихлоргидрина в дистиллате и количеству отогнанного эпихлоргидрина

3,0

-«-

-«-

-«-

6. Слив водного слоя в емкость поз.15

Разделение слоев

Верхний слой (толуольный раствор смолы) не должен попадать в нижний (водный слой)

Аппаратчик

7. Нейтрализация толуольного раствора смолы

(реактор поз.9)

рН водной вытяжки

до 1,0 часа

Лаборант

8. Отстаивание нейтрализованного раствора смолы

Длительность отстаивания

Разделение слоев

0,5-1,0

Аппаратчик

9. Сушка (обезвоживание) толуольного раствора смолы (реактор поз.9)

Температура

Окончание отгонки воды

Длительность выдержки

Полнота обезвоживания

Условная вязкость раствора

(80±2) оС

Отходящий из теплообменника дистиллят должен быть прозрачным

0,5 часа

Раствор смолы должен быть прозрачным

Не более 15 с

Аппаратчик

-«-

-«-

Лаборант

-«-

10. Фильтрация толуольного раствора смолы

Чистота раствора смолы

Налив на стекле чистый. Допускаются отдельные включения

-«-

11. Отгонка толуола (реактор поз.10)

Масса полуфабриката Э-40

Температура

Условная вязкость

Массовая доля нелетучих веществ

Согласно загрузочной

рецептуре

(80±2) оС

для раствора неотвержденной смолы Э-40 в толуоле(2:1) и для раствора смолы Э-40(66±1,5)% - 25-40с

для раствора смолы Э-40 (66-71)% - 25-80

для смолы Э-40 неотв. -

н/м 94 %;

для раствора смолы Э-40 в толуоле:

- (66±1,5)%

-(66-71) %

Аппаратчик

-«-

Лаборант

-«-

Размещено на http://www.allbest.ru/

4. Технические расчеты

4.1 Тепловой расчет на реактор объемом 6,3 м3

Так как сырье загружаем при температуре окружающей среды, то принимаем начальную температуру смеси 20?С.

Температурно-временной график процесса синтеза смолы Э-40 представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Температурно-временной график синтеза смолы для 6,3 м3 реактора.

В качестве теплоносителя мы используем насыщенный водяной пар с давлением Р=5 атм. Он имеет следующие теплофизические характеристики: nемпература пара Т=145,6 0С, удельная теплота парообразования r=2117 кДж/кг.[5] Охлаждение реактора производится оборотной водой.

А) тепловой баланс стадии нагрева реакционной смеси производится по формуле:

Исходные данные:

G1 = 5800 кг;

с1=0,5 кДж/кг · К;

Qнагр. = Q1+Q2+Q3, где (4.1)

Qнагр - суммарный расход тепла на нагрев стадии,

Q1 - расход тепла на нагрев реактора;

Q2 - расход тепла на нагрев реакционной массы;

Q3 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла на нагрев реактора:

Q1 = G1 · c1 · Дt, (4.2)

где G1- масса пустого реактора, кг

с1- теплоемкость стали, кДж/кг · К [6]

Дt - разность температур между температурой синтеза и окружающей средой, °С

Q2 = 5800 · 0,5 · (80 - 20) = 174000 кДж

2) Расход тепла на нагрев реакционной массы рассчитывается по формуле:

Q1 = (УGi ·ci) · (tб - tм), (4.3)

где Gi - масса компонентов, кг (табл. 2.5)

ci - теплоемкость компонентов, Дж/кг·К;

Дt - разность температур между температурой синтеза и окружающей средой, °С

УGi ·ci=866,9·2,57+679,8·1,528+423,7·1,72=3995,4 Дж/К;

Q1 = 3995,4 · (80 - 20) = 239724 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитываются по формуле:

Q3=F·б·ф·(tб - tм), (4.4)

где F - площадь поверхности аппарата, м2;

б- коэффициент теплоотдачи от стенки реактора в окружающую среду, Вт/ м2·К;

ф - время стадии нагрева, с;

Дt - разность температур между изоляцией и окружающей средой, °С

Расчет площади поверхности аппарата производится по формуле:

F= Sцил+Sшар, (4.5)

где Sцил - площадь цилиндра, м2,

Sшар - площадь шара, м2.

Площадь цилиндра рассчитывается по формуле:

Sцил=р·D·H, (4.6)

где D - диаметр реактора, м;

Н - высота реактора, м;

Диаметр реактора рассчитывается по формуле:

D=Dвн+2·Sстен +Sизол, (4.7)

где Dвн - внутренний диаметр реактора, мм;

Sстен - толщина стенки реактора, мм;

Sизол - толщина изоляции, мм;

D=1800+2·10+200=2020мм;

Sцил= 3,14·2,02·1,88=11,9 м2

Площадь шара рассчитывается по формуле:

Sшар= 4·р·R2, (4.8)

где R- радиус крышки реактора, м;

Радиус рассчитывается по формуле:

R=+ Sстен +Sизол, (4.9)

R = +10+200=1,11м

Sшар = 4·3,14·1,112=15,5 м2

F=11,9+15,5=27,4 м2

б = 9,74+0,07 · (40-20)= 11,14 Вт/м2·К

Q3 = 27,4·11,14·3600·(80-20)=21976,99 кДж

Qнагр = 174000+239724+21976,99=435700,99 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле:

Gпара=, (4.10)

где rпара -удельная теплота парообразования, кДж/ кг;

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле:

Qсек = , (4.11)

где ф-время стадии, с;

Qсек=

Б) Тепловой баланс на стадии выдержки реакционной массы производится по формуле:

Qвыд. = Q1 - Q2, (4.12)

где Q1 - количество тепла пошедшее на реакцию, кДж;

Q2 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расчет количества тепла пошедшего на реакцию производится по формуле:

Q1 = q1·n, (4.13)

где q1 - тепловой эффект реакции, кДж/кг;

n - число моль вступивших в реакцию;

Число моль вступивших в реакцию определяется по формуле:

n = , (4.14)

где mэхг - масса эпихлоргидрина, кг (табл. 2.5)

М- молекулярная масса эпихлоргидрина.

n= кмоль

Q1 = 88,5·7300=646050 кДж

2) Расчет расход тепла на потери в окружающую среду производятся по формуле 4.4

Q2 = 27,4·11,14·5400·(40-20)=32965,488 кДж

Qвыд = 646050 - 32965,488 = 613084,52 кДж

3) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11:

Qсек=кВт

В) Тепловой расчет на стадии нагрева производится по формуле 4.1

1) Расход тепла на нагрев реактора рассчитывается по формуле 4.2:

Q1 = 5800 · 0,5 · (90 - 20) =203000 кДж

2) Расход тепла на нагрев реакционной массы рассчитывается по формуле 4.3:

УGi ·ci=1184,2·1,32+801,1·4,19+423,7·1,72+119,4·1,528=5830,94 Дж/К;

Q2 =5830,94 · (90 - 20) = 408165,8 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формуле 4.4:

Q3 = 27,4·11,14·3600·(40-20)=21976,99 кДж

Qнагр = 203000+408165,8+21976,992=633142,79 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле 4.10:

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производим по формуле 4.11:

Qсек=кВт

Г) Тепловой расчет на стадии отгонки эпихлоргидрина и толуола производится по формуле:

Исходные данные:

rтол = 378,75 кДж/кг;

rэхг=2258,4 кДж/кг;

Qотг = Q1 + Q2 , (4.15)

где Qотг - суммарный расход тепла на стадии отгонки эпихлоргидрина и толуола ,

Q1 - расход тепла на испарение;

Q2 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла на испарение рассчитывается по формуле:

Q1 =rтол·mтол+ rэхг·mэхг, (4.16)

где rтол -удельная теплота парообразования, кДж/кг;

rэхгудельная теплота парообразования, кДж/кг;

mтол - масса толуола, кг (таблица 2.5);

mэхг- масса эпихлоргидрина, кг (таблица 2.5)

Q1 = 378,75·292,3+2258,4·119,4=380361,58 кДж

2) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формуле 4.4:

Q2 = 27,4·11,14·10800·(40-20)=65930,976 кДж

Qотг = 380361,58+65930,976=446292,55 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле 4.10:

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11:

Qсек=кВт

Д) Тепловой расчет на стадии нагрева производим по формуле 4.1:

1) Расход тепла на нагрев реактора рассчитывается по формуле 4.2:

Q1 = 5800 · 0,5 · (90 - 20) =203000 кДж

2) Расход тепла на нагрев реакционной массы рассчитывается по формуле 4.3:

УGi ·ci=1184,2·1,32+1021,0·1,72+170·4,19=4021,31Дж/К;

Q2 = 4021,31 · (90 - 20) = 281491,7 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формулам 4.4- 4.9:

Q3 = 27,4·11,14·3600·(40-20)=21976,99 кДж

Qнагр = 203000+281491,7+43953,98=528445,68 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле 4.10:

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11:

Qсек=кВт

Е) Тепловой расчет на стадии вакуум сушки производится по формуле:

Qиспар. = Q1+Q2+Q3, где (4.17)

Qиспар. - суммарный расход тепла на вакуум сушку,

Q1 - расход тепла на испарение;

Q2 - расход тепла на нагрев толуола;

Q3 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла на испарение:

Q1 = rтол·mтол+ rводы·mводы, (4.18)

где rтол - удельная теплота парообразования, кДж/кг;

rводы - удельная теплота парообразования, кДж/кг;

mтол - масса толуола, кг ;

mводы - масса воды, кг

Q1 = 1045,95·378,75+170·2308,7=788632,56 кДж

2) Расход тепла на нагрев толуола рассчитывается по формуле:

Q2 = mтол·стол·t, (4.19)

где mтол - масса толуола, кг

cтол - теплоемкость толуола , Дж/кг·К;

t -разность температур между температурой кипения азеотропной смеси и температурой конденсации, °С

Q2 = 1045,95·1,72·8=14392,3 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формулам 4.4 - 4.9:

Q3 = 27,4·11,14·10800·(40-20)=65930,976 кДж

Qиспар = 788632,56+14392,3+65930,976=868955,8 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле 4.10:

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11:

Qсек=кВт

Ж) Тепловой расчет на стадии охлаждения производится по формуле:

Qохл. = Q1+Q2 - Q3, где (4.20)

Qохл. - суммарный расход тепла на охлаждение реакционной массы,

Q1 - расход тепла на охлаждение материала реактора;

Q2 - расход тепла на охлаждение реакционной массы;

Q3 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла на охлаждение материала реактора рассчитываем по формуле 4.2:

Q1 = 5800 · 0,5 · (90 - 40) =145000 кДж

2) Расход тепла на охлаждение реакционной массы рассчитывается по формуле:

Q2=(mтол·стол+mэо·сэо) ·Т, (4.21)

где mтол- масса толуола, кг (таблица 2.5);

cтол - теплоемкость толуола , Дж/кг·К;

mэо - масса эпоксидного олигомера, кг (таблица 2.5);

сэо - теплоемкость эпоксидного олигомера, Дж/кг·К;

Т -разность температур между температурой синтеза и окружающей средой, °С

Q2 = (1021,0·1,72+1184,2·1,32)·50=165963,2 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формулам 4.4 - 4.9

Q3 = 27,4·11,14·3600·(40-20)=21976,992 кДж

Qохл = 145000+165963,2 - 21976,992=288986,3 кДж

4) Расход воды на этой стадии рассчитывается по формуле:

Gводы=, (4.22)

где своды - теплоемкость воды, кДж/ кг;

tвых- температура воды на выходе из змеевика, о С;

tвх- температура на входе в змеевик, о С

Gводы=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11:

Qсек=кВт

4.2 Тепловой расчет на реактор объемом 12,6 м3

Температурно-временной график процесса синтеза смолы Э-40 представлен на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2- Температурно-временной график синтеза смолы Э-40 для 12,6 м3 реактора

Нагрев реактора ведется водяным паром. После проведения синтеза раствор охлаждают до температуры 50?С.

А) тепловой расчет стадии нагрева производится по формуле 4.1.

1) Расход тепла на нагрев реактора рассчитывается по формуле 4.2:

Q1 = 11600 · 0,5 · (90 - 20) = 406000 кДж

2) Расход тепла на нагрев реакционной массы рассчитывается по формуле 4.3:

УGi ·ci=4690,4·1,32+3795,2·1,72=12719Дж/К;

Q2 = 12719 · (90 - 20) = 890330 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формуле 4.4

Расчет площади поверхности аппарата производится по формуле 4.5.

Площадь цилиндра рассчитывается по формуле 4.6

Диаметр реактора рассчитывается по формуле 4.7.

D=1800+2·10+200=2020мм;

Sцил= 3,14·2,02·4,315=11,9 м2

Площадь шара рассчитывается по формуле 4.8, 4.9.

R = +10+200=1,11м

Sшар = 4·3,14·1,112=15,5 м2

F=11,9+15,5=27,4 м2

б = 9,74+0,07 · (40-20)= 11,14 Вт/м2·К

F= 27,4+15,5 = 42,9 м2

Q3 = 42,9·11,14·7200·(40-20)=68818,5 кДж

Qнагр = 406000+890330+68818,5=1365148,5 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле 4.10:

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11.

Qсек=кВт

Б) Тепловой баланс на стадии испарения толуола

Qисп = Q1 + Q2

Qотг - суммарный расход тепла на стадии испарения толуола,

Q1 - расход тепла на испарение толуола;

Q2 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла на испарение:

Q1 =rтол·mтол, (4.23)

где rтол -удельная теплота парообразования, кДж/кг;

mтол- масса толуола, кг (таблица 2.5);

Q1 = 378,75·3795,2=1437432 кДж

2) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитываются по формулам 4.4 - 4.9

Q3 = 42,9·11,14·10800·(40-20)=103227,7 кДж

Qисп = 1437432+103227,7=1540659,7 кДж

4) Расход водяного пара на этой стадии рассчитывается по формуле 4.10.

Gпара=кг

5) Расчет теплового потока производится по формуле 4.11.

Qсек=кВт

В) Тепловой расчет на стадии охлаждения

Qохл. = Q1+Q2 - Q3, где (4.24)

Qохл. - суммарный расход тепла на охлаждение реакционной массы,

Q1 - расход тепла на охлаждение реактора;

Q2 - расход тепла на охлаждение реакционной массы;

Q3 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла на охлаждение реактора рассчитывается по формуле 4.2.

Q1 = 1160 · 0,5 · (90 - 20) =406000 кДж

2) Расход тепла на охлаждение реакционной массы рассчитывается по формуле 4.21.

Q2 = (4690,4·1,32+246,8·1,72)·70=463105,7 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формулам 4.4 - 4.9

Q3 = 42,9·11,14·5400·(40-20)=51613,8 кДж

Qохл = 406000+463105,7 - 21976,992=51613,8 кДж

4) Расход воды на этой стадии рассчитывается по формуле 4.22.

Gводы=кг

5) Расчет тепловых потерь производится по формуле 4.11.

Qсек=кВт

4.3 Тепловой расчет кожухотрубчатого теплообменника

А) Тепловой баланс на стадии отгонки эпихлоргидрина и толуола

Qкжто. = Q1+Q2 - Q3, где (4.25)

Qкжто - суммарный расход тепла,

Q1 - расход тепла на конденсацию;

Q2 - расход тепла на охлаждение конденсата;

Q3 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла конденсацию рассчитывается по формуле 4.16.

Q1 = 378,75·292,3+2258,4·119,4=380361,58 кДж

2) Расход тепла на охлаждение конденсата рассчитывается по формуле:

Q2 = (mтол·стол+ mэхг·сэхг) ·Т, (4.26)

где mтол- масса толуола, кг (таблица 2.5);

cтол - теплоемкость толуола , Дж/кг·К;

mэхг - масса эпихлоргидрина, кг (таблица 2.5);

сэхг - теплоемкость эпихлоргидрина, Дж/кг·К;

Т - разность температур между температурой кипения и конденсации, °С

Q2 = (119,4·1,528+292,3·1,72)·10=6852 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитываются по формуле 4.4

Расчет площади поверхности аппарата производится по формуле:

F= Sцил, (4.27)

где Sцил - площадь цилиндра, м2,

Площадь цилиндра рассчитываем по формуле 4.6

Sцил= 3,14·0,6·3=5,7 м2

F=5,7 м2

б = 9,74+0,07 · (40-20)= 11,14 Вт/м2·К

Q3 = 5,7·11,14·10800·(40-20)=13715,6 кДж

Qкжто = 380361,58+6852-13715,6=373497,98 кДж

4) Расход воды на этой стадии рассчитывается по формуле 4.22.

Gводы=кг

Б) Тепловой баланс на стадии вакуум-сушки

Qкжто. = Q1+Q2 - Q3, где (4.28)

Qкжто - суммарный расход тепла,

Q1 - расход тепла на конденсацию;

Q2 - расход тепла на охлаждение конденсата;

Q3 - расход тепла на потери в окружающую среду.

1) Расход тепла конденсацию рассчитывается по формуле 4.18.

Q1 = 378,75·1045,95+2308,7·170=788632,56 кДж

2) Расход тепла на охлаждение конденсата рассчитывается по формуле:

Q2 = (mтол·стол+ mводы·своды) ·Т, (4.29)

где mтол- масса толуола, кг (таблица 2.5);

cтол - теплоемкость толуола , Дж/кг·К;

mводы - масса воды, кг (таблица 2.5);

своды - теплоемкость воды, Дж/кг·К;

tб - температура кипения, °С

tм - температура конденсации, °С

Q2 = (1045,95·1,72+170·4,19)·10=25113 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формулам 4.4- 4.9

Sцил= 3,14·0,6·3=5,7 м2

F=5,7 м2

б = 9,74+0,07 · (40-20)= 11,14 Вт/м2·К

Q3 = 5,7·11,14·10800·(40-20)=13715,6 кДж

Qкжто = 788632,56+25113- 13715,6=800029,96 кДж

4) Расход воды на этой стадии рассчитывается по формуле 4.22.

Gводы=кг

В) Тепловой баланс на стадии отгонки толуола производится по формуле 4.28.

1) Расход тепла на конденсацию рассчитывается по формуле 4.23.

Q1 = 3795,2·378,75=1437432 кДж

2) Расход тепла на охлаждение конденсата рассчитывается по формуле 4.19.

Q2 = 3795,2·1,72·10=65277,44 кДж

3) Расход тепла на потери в окружающую среду рассчитывается по формулам 4.4 -4.9

Sцил= 3,14·0,6·3=5,7 м2

F=5,7 м2

б = 9,74+0,07 · (40-20)= 11,14 Вт/м2·К

Q3 = 5,7·11,14·10800·(40-20)=13715,6 кДж

Qкжто = 1437432+65277,44-13715,6=1488993,8 кДж

4.4 Расчет площади поверхности и геометрических размеров наружного змеевика

Производим расчет для реактора объемом 12,6 м3

Расчет площади поверхности теплопередачи змеевика производится по уравнению теплопередачи

Q=k·F·?tср , (4.30)

где Q - тепловой поток, Вт;

k - коэффициент теплопередачи, ;

F - площадь поверхности теплопередачи, м2;

?tср - средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя, К.

Средняя разность температур рассчитывается по формуле:

, (4.31)

где Дtб - большая температура, оС

Дtм - меньшая температура, оС

оС

Площадь поверхности змеевика, необходимую для нагрева реакционной смеси:

F=

Определение размеров змеевика, наружный диаметр которого принимаем равным 0,06 м.

Длина змеевика рассчитывается по формуле:

, (4.32)

где F - площадь поверхности змеевика, м2 ;

D - наружный диаметр змеевика, м;

Принимаем диаметр витка змеевика, dн :

Dнар = Dвн+2·Sстенки =1,800+2·10=1,82м

Длина одного витка змеевика рассчитывается по формуле:

L1 витка =р·Dнар, (4.33)

L1витка =3,14·1,82=5,7м

Число витков змеевика рассчитывается по формуле:

n= (4.34)

n

Высота змеевика в реакторе рассчитывается по формуле:

(4.35)

Производим расчет для реактора объемом 6,3 м3

Расчет площади поверхности теплопередачи змеевика производится по формуле 4.30

Средняя разность температур рассчитывается по формуле 4.31.

оС

Площадь поверхности змеевика, необходимую для нагрева реакционной смеси:

F=3

Определение размеров змеевика, наружный диаметр которого принимаем равным 0,06 м.

Длина змеевика рассчитывается по формуле 4.32

Принимаем диаметр витка змеевика, dн :

Dнар = Dвн+2·Sстенки =1,800+2·10=1,82м

Длина одного витка змеевика рассчитывается по формуле 4.33

L1витка=3,14·1,82=5,7м

Число витков змеевика рассчитывается по формуле 4.34

n=

Высота змеевика в реакторе рассчитывается по формуле 4.35

4.5 Расходные нормы теплоносителей на 1 тонну готового продукта

mводы =Уmводы

mводы = 4·(2090+4433,97+2701,2)+6126,6=43027,3 кг

43027,3 кг воды - 4937,2 кг Э-40

mводы - 1000 кг/т

mводы = кг

На реактор объемом 6,3 м3

Qсумм = 435700,99+633142,79+446292,55+528445,68+868955,8=2912537,6 кДж

Qсумм = 2912537,6·4,19·10-6 =0,7 Гкал

На реактор объемом 12,6 м3

Qсумм = 1340283,9+1503362,9=2843646,8 кДж

Qсумм = 2843646,8·4,19·10-6 = 0,68 Гкал

Общее количество тепла

Qобщ = 4·0,7+0,68 = 3,48 Гкал

3,48 Гкал - 4937,2 кг Э-40

Qпар - 1000 кг

Qпар = Гкал/т

Нормы расходов основных видов сырья и энергоресурсов представлены в таблице 4.1

Таблица 4.1 - Нормы расходов основных видов сырья и энергоресурсов

Наименование компонента

Количество

1

2

Топливо и энергия на технологические нужды:

- теплоэнергия (пар), Гкал

- оборотная вода, м3

- хозяйственно-питьевая вода, м3/т

- сжатый воздух, м3

- азот, м3

0,7

4003,4

4711,5

40,9

62,3

4.6 Механические расчеты

4.6.1 Расчет механического перемешивающего устройства реактора

1) Выбор типа перемешивающего устройства.

Для перемешивания выбираем якорно-рамную мешалку.[6]

Рекомендуемый диаметр мешалки[6]:

d = , (4.36)

d = мм

Выбираем мешалку d = 1,75 м, рекомендуемая частота вращения n = 0,42 об/сек

2) Определение затрат мощности на перемешивание и подбор электродвигателя.

Определяем режим перемешивания

Re = , (4.37)

где Re - критерий Рейнольдса;

с - плотность реакционной массы, кг/м3;

n - частота вращения мешалки, об/с;

d - диамерт мешалки, м;

м - вязкость реакционной массы, Па·с

Re =

Находим значение критерия мощности КN = 1[5]

Рассчитаем мощность, потребляемую мешалкой при установившемся режиме:

N=KN·с·n3·d5, (4.38)

где KN - критерий мощности;

с - плотность перемешиваемой среды кг/м3;

n - частота вращения мешалки, об/сек;

d - диаметр мешалки, м;

N = 1·1000·0,423·1,755 = 1052 Вт

Рассчитываем мощность привода мешалки:

Nдв=, (4.39)

где Nдв - мощность двигателя, Вт;

NТР - потери мощности на трение в уплотнении, Вт;

? - коэффициент полезного действия.

Nдв = Вт

Принимаем к установке стандартный электродвигатель во взрывозащищенном исполнении номинальной мощностью 1,5 кВт. На аппарате устанавливаем нормализованный привод типа IV(МН 5858-66). Высота привода 2,309 м, масса 965 кг[5]

4.6.2 Расчет реактора на прочность

1) Расчет толщины корпуса реактора[4]

Для обечаек, нагруженных наружным давлением, толщина стенки определяется по формуле:

S = SR + C, (4.40)

где S - полная толщина обечайки корпуса реактора, м;

SR - расчетная толщина обечайки корпуса реактора, м;

С - прибавка на коррозию;

Рассчитаем давление по формуле:

p=pс+g·сж·Нж·10-6, (4.41)

где pс - рабочее избыточное давление среды, кгс/см3 ;

g - ускорение свободного падения, м/сек2;

с - плотность жидкости, кг/м3 ;

H - высота столба жидкости, м.

Высота столба жидкости рассчитывается по формуле:

Н = , (4.42)

где V - объем жидкости, м3 ;

D - диаметр реактора, м.

Н=

p = 0,6+9,81·103·10-6·0,88=0,609 Мн/м2 (6,09 кгс/см3)

Номинальное допустимое напряжение для стали Ст3 находятся по графику

у*д = 135 Мн/м2 (1350 кгс/см2)

Допустимое напряжение рассчитывается по формуле:

уд = ?· у*д, (4.43)

где ? - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации аппарата;

у*д - номинальное допустимое напряжение.

?=1

уд = 1·135=135 Мн/м2 (1350кгс/см2)

Определяем отношение определяющих параметров уд и p c учетом коэффициента цм

цм - коэффициент прочности для стали;

Рассчитываем расчетную толщину обечайки корпуса реактора по формуле:

SR = , (4.44)

где D - диаметр реактора, м;

p - давление, Мн/м2;

уд - допустимое напряжение, Мн/м2;

цм - коэффициент прочности для стали;

SR = м = 4,3 мм

Рассчитаем прибавку на коррозию по формуле:

С = Ск+Сэ+Со, (4.45)

где Ск - прибавка на коррозию;

Сэ - прибавка на эрозию;

Со - прибавка на округление размера.

С=1+0+1,7=2,7 мм

S = 4,3+2,7=7 мм

Принимаем толщину обечайки 10 мм

2) Подбор опор реактора[4]

Нагрузка на опоры реактора m складывается из массы собственно аппарата ma и масса загружаемых компонентов mсм.

m = ma+ mсм = 5800+1234,3 = 7034,3

Нагрузка на одну опору составит:

P1лапы = , (4.46)

где P1лапы - нагрузка на одну лапу, Н;

n - расчетное число опор;

g - ускорение свободного падения.

P1лапы =Н

Выбираем стандартные опоры для вертикальных аппаратов - лапы для аппаратов с теплоизоляцией (тип 2).[6]

Размеры лап принимаем с учетом нагрузки на одну лапу:

Высота лапы h=190 мм, ширина а1 = 40 мм, длин b =60 мм. На аппарате устанавливаем 4 лапы.

Для укрепления стенки аппарат в месте приваривания лап выбираем накладные листы под поры с размерами: ширина L = 125 мм, высота H = 255 мм, толщина S = 8 мм.[6]

5. Автоматизация технологического процесса производства эпоксидной смолы Э-40

5.1 Обоснование выбора точек контроля и регулирования

Все сырьевые и промежуточные емкости для предотвращения перелива должны иметь сигнализацию и блокировку подающих насосов по превышению уровня.

Температура в реакторе во время синтеза должна быть не более 75 оС. Превышение заданной температуры ведет к ускорению протекания побочных реакций, поэтому на протяжении процесса производства смолы должен быть обеспечен заданной температурный режим в соответствии с температурно-временнным графиком. Регулирование температуры на стадии выдержки нужно обеспечить подачей охлаждающей воды в рубашку реактора. На нагнетательных линиях насосов предусматривается контроль давления и сигнализация при превышении допустимых значений, во избежании поломки оборудования.

5.2 Описание принятой схемы автоматизации

Дозирование эпихлоргидрина, толуола и едкого натра осуществляется по массе с помощью весового мерника.

Каждая из емкостей-хранилищ оборудуется уровнемерами. Один из них указательное стекло (поз.10-1,11-1,13-1,14-1,15-1,20-1,31-1), а другой - сигнализирующий (поз.12-1,19-1,21-1,22-1,25-1,28-1,30-1), срабатывает при заполнении 90% объема емкости. По его сигналу идет сигнализация на ЭВМ.

Температура синтеза в реакторах поз.9, 10 контролируется с помощью термоэлектрического преобразователя поз.( 17-1, 24-1), сигнал с которого поступает в нормирующий преобразователь ( поз. 17-2, 24-2), оттуда в контроллер, который выдает управляющий сигнал. Сигнал с помощью электропневматических преобразователей (поз.17-3, 17-4, 24-3,25-3), поступает на исполнительные механизмы (поз. 17-5, 17-6, 24-5, 24-6) расположенные на трубопроводах подачи охлаждающей воды и пара. Предусмотрена блокировка подачи одного из агентов при подаче другого.

По достижении максимального уровня в разделительном сосуде водный дистиллят из него сливается в емкость для сточных вод, далее на станцию сжигания. По достижении максимального уровня в вакуум-приемнике толуол сливается в емкость для возвратного толуола.

Контроль перепада давления на фильтрах осуществляется с помощью измерительного преобразователя поз. 28-1 сигнал с него поступает в контроллер, где регистрируется и выдается на сигнализацию.

5.3 Заказная спецификация на средства контроля и регулирования

Заказная спецификация на средства контроля и регулирования представлены в таблице 5.1

Таблица 5.1- Заказная спецификация на средства контроля и регулирования

Номер на схеме

Наименование и величина параметра

Место установки

Наименование прибора

Марка прибора

Количество

на 1 аппарат

на схеме

1

2

3

4

5

6

7

1-1, 2-1,

3-1, 4-1,

5-1, 6-1,

7-1

расход

на оборудование

диафрагма камерная нормальная

ДКС-80

1

7

1-2, 2-2,

3-2, 4-2,

5-2, 6-2,

7-2

расход

по месту

преобразователь перепада давлений

Метран - 100

ДД

1

7

8-1, 9-1

расход

по месту

счетчик ультразвуковой

ВЗЛЕТ-80

1

2

12-1, 18-1,

19-1, 21-1,

22-1, 24-1,

25-1, 28-1,

30,1

уровень

по месту

указательное стекло

1

9

10-1, 11-1,

13-1, 14-1,

15-1, 20-1,

29-1,

уровень

по месту

сигнализатор уровня

Liquifant - 150

1

7

17-1, 23-1

температура

по месту

термоэлектрический преобразователь

ТХК

1

2

17-3, 17-4,

23-3, 23-4

температура

по месту

преобразователь электропневматический

ЭПП

1

4

17-5, 17-6,

23-5,23-6

температура

на оборудование

клапан регулирующий

САМСОН - 251

1

4

26-1

пенообразование

на оборудование

датчик пенообразования

МТ2000

1

1

27-2

пенообразование

по месту

преобразователь нормирующий

ИПМ- 0196

1

1

26-1

перепад давлений

по месту

датчик перепада давлений

Метран - 100ДД

1

1

16-1, 16-2,

16-3

по месту

искробезопасный

барьер

1

3

16-4, 16-5, 16-6

клапан соленоидный

СЕМЕ

1

3

6. Охрана труда и защита окружающей среды

6.1 Основные опасности производства

Основными опасными моментами в производстве является:

- Возможность термических ожогов горячей водой, паром;

- Возможность отравления продуктами сгорания природного газа и самим газом;

- Возможность ушибов и ранений вращающимися частями механизмов и перемешивающих устройств;

- Возможность поражением электрическим током.

6.2 Характеристика проектируемого производства

Характеристика проектируемого производства представляет токсические свойства веществ, взрыво- и пожароопасные показатели веществ, а также санитарно-гигиенические характеристики производства.

6.2.1 Санитарно-гигиеническая характеристика производства

Санитарно - гигиеническая характеристика производства представлена в таблице 6.1[8,9]

Таблица 6.1 - Санитарно-гигиеническая характеристика производства

Санитарная классификация производства по СанПиН

2.2.1/2.1.1.

1200-03

Санитарно-защитная зона по СанПиН

2.2.1/2.1.1.

1200-03

Группа производственного процесса по СНиП

2.09.04-87

Основные меры предупреждения отравлений

1

2

3

4

Класс I

1000 м

3-а

1. Защитные противопылевые респираторы.

2. Противогазы марки «А»

3. Вентиляция.

4. Герметизация оборудования

5. Контроль воздушной среды.

6. Правильная эксплуатация оборудования и его размещение.

Размещено на http://www.allbest.ru/

6.2.2 Токсикологические характеристики веществ и материалов, обращающихся в производстве

Токсикологические характеристики веществ и материалов, образующихся в производстве представлены в таблице 6.2

Таблица 6.2 - Токсикологические характеристики веществ и материалов

Наименование вещества

Агрегатное состояние вещества

ПДК

Класс опас-

ности

Характер воздействия

на организм человека

Средства индивидуальной защиты

в воздухе

рабочей зоны, мг/м3

в пром.

сточных

водах, мг/л

1

2

3

4

5

6

7

1.Смола Э-40 и отходы производства

Токсичность определяется свойствами сырья, используемого для производства

2. Дифенилолпропан технический

Твердое

5

-

3

Токсичен. Вызывает

раздражение слизистых

оболочек глаз, верхних

дыхательных путей. Раздражает кожу.

Костюм х/б, защитные перчатки, очки-маску.

3. Эпихлоргидрин

Жидкое

1

0,01

2

Ядовитая жидкость, обладает аллергическим и раздражающим действием. Поражает печень и почки. Проникает через кожу, может вызвать отек легких

Костюм х/б, средства защиты органов дыхания (противогазовые универсальные респираторы), очки защитные, нарукавники, фартуки (типы А,Б,В,Г)

4. Толуол

Жидкое

50,0

0,5

3

Пары толуола при высоких концентрациях действуют наркотически, вредно влияют на нервную систему, оказывают раздражающее действие на кожу и слилистую оболочку глаз.

Костюм х/б, средства защиты органов дыхания (противогазовые универсальные респираторы), очки защитные, нарукавники, фартуки (типы А,Б,В,Г)

5. Натр едкий

Жидкое

0,5

-

2

При попадании на кожу вызывает химические ожоги; при длительном воздействии может вызвать язвы и экземы. Пары едкого натра вызывают раздражение слизистых оболочек.

Костюм х/б, средства защиты органов дыхания (противогазовые универсальные респираторы), очки защитные, нарукавники, фартуки (типы А,Б,В,Г)

6. Углекислота

Газообразное

9,2

-

3

Нетоксична. В больших концентрациях может вызвать удушение.

Костюм х/б

7. Азот газообразный

Газообразное

непожаро-, невзрывоопасен

Нетоксичен. При больших концентрациях вызывает удушение.

Костюм х/б

Размещено на http://www.allbest.ru/

6.2.3 Показатели взрыво-, пожароопасности веществ и материалов

Показатели взрыво-, пожароопасности веществ и материалов представлены в таблице 6.3

Таблица 6.3 - Показатели взрыво-, пожароопасности веществ и материалов

Наименование

вещества и

материалов

Темпе-

ратура

кипения,

оС

Плот-

ность,

кг/м3

Темпера-

тура

вспышки,

воспламен.,

самовоспл.,

оС

Переделы воспламенения

концентра-

ционные,

% по объему

температур-

ные, оС

1.Дифенилолпропан технический


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.