Цех по производству алкидного полуфабрикатного лака марки смола 336 производительностью 6000 (стр. 7 из 10)
Устойчивый режим работы оборудования обеспечивается благодаря наличию замкнутых контуров регулирования с отрицательной обратной связью.
По такому принципу работают следующие системы:
– система управления нагрева;
– система управления охлаждения:
– система управления вакуумирования;
– система управления заполнения мерников сыпучими и жидкими компонентами;
– система контроля отгона побочных продуктов.
Все изменения технологических параметров и аварийные ситуации отображаются в виде световой сигнализации на дисплее центра управления [1].
3.6.6. Расчет количества основных аппаратов и вспомогательного оборудования
Объемный расчет оборудования сводится к определению количества аппаратов, необходимых для обеспечения бесперебойной работы цеха при заданной производительности.
Формула для расчета количества аппаратов при периодическом способе ведения процесса имеет следующий вид [7]:
где n – количество аппаратов; G - годовая производительность цеха, т; а – максимальная загрузка исходных компонентов в рассчитываемый аппарат, кг/т (берется из материального баланса на 1 т готовой продукции); t– цикл работы аппарата, т.е. время его занятости от начала заполнения до полной выгрузки, ч (берется из норм технологического режима); k– коэффициент запаса мощности, позволяющий увеличить производительность цеха без установки дополнительного оборудования и на прежних площадях (обычно 1,15–1,25); Т – эффективный годовой фонд рабочего времени данного аппарата, ч; d– плотность массы, находящейся в рассчитываемом аппарате, кг/м3; f – коэффициент заполнения аппарата, зависящий от характера процессов, протекающих в нем (обычно равен 0,60–0,75); V – объем выбранного аппарата, м3.
Объемный расчет реакторов
Количество реакторов определяется из расчета, что реактор работает 3750 часов в год, производительность цеха по производству полуфабрикатного лака марки "смола 336" 6000 тн/год. На синтез основы лака отводится 18 часов. Возьмем реактор объемом 6,3 м3, примем, что k = 1,2, af = 0,7.
Таким образом, применяем к установке 4 реактора V = 6,3 м3.
Объемный расчет смесителей
Количество смесителей равно количеству реакторов. Найдем объем смесителя по обратной формуле:
где a = 1050 кг, t = 7 ч, T = T(реактора)/3= 3750/3=1250 часов в год, d = 892,76 кг/м3 [4], f = 0,75, k = 1,2.
Объемный расчет вспомогательного оборудования
Расчет емкостей-хранилищ и весовых мерников для дозирования сырья и полуфабрикатов обычно производят по формуле:
где V – объем аппарата, м3; G – количество сырья, соответствующее разовой загрузке, кг; k– коэффициент запаса мощности (1,15-1,25); d– плотность находящегося в емкости продукта, кг/м3; f – коэффициент заполнения, равный 0,7.
1. Автоматические порционные весы для загрузки фталевого ангидрида
Масса загружаемого фталевого ангидрида в реактор 85,95 кг (из норм технологического режима), его плотность – 1500 кг/м3. Получаем объем порционных весов:
2. Автоматические порционные весы для загрузки этриола
Масса загружаемого этриола – 78 кг, его плотность – 1836 кг/м3.
3. Весовой мерник для хлопкового масла
Масса загружаемого хлопкового масла – 85,95 кг, его плотность – 950 кг/м3. Получаем объем весового мерника:
Выбираем объем весового мерника и порционных весов равным 0,5 м3 [1].
3.6.7. Тепловой расчет оборудования
Тепловой расчет реактора проводится с целью определения достаточной поверхности теплообмена индукционного нагревателя и змеевика для проведения технологической операции, а также для оценки затрат электроэнергии, пара и охлаждающей воды. Для этого нужно определить наиболее энергоемкую стадию процесса. Для определения энергоемкости процесса составляют в соответствии с нормами технологического режима тепловой баланс для каждой стадии процесса, протекающего в реакторе. При таком расчете используют график температурного режима.
График температурного режима для синтеза алкидных олигомеров.
Тепловую нагрузку в соответствии с заданными технологическими условиями находят из уравнения теплового баланса:
где Q – тепловая нагрузка, кДж; G – масса вещества, кг; c – средняя массовая теплоемкость вещества, кДж/(кг*град); tн – начальная температура теплоносителя; tк – конечная температура теплоносителя.
Удельная теплоемкость может быть вычислена по общей формуле:
где с1, с2, с3 – удельные теплоемкости компонентов реакционной массы; ω1, ω2, ω3 – массовые доли компонентов.
Удельные теплоемкости компонентов:
сэтриола = 2,807 кДж / кг * град.
смасла = 2,094 кДж / кг * град.
снатра = 3,436 кДж / кг * град.
сксилола = 1,886 кДж / кг * град.
солигоэфира = 0,86 кДж / кг * град.
с пр.алкоголиза = 2,8 кДж / кг * град.
Проведем тепловой расчет по стадиям теплового режима:
1. Нагрев этриола, хлопкового масла и едкого натра водяным паром до температуры 150 °С в течение 2,75 часа.
где r – удельная теплота парообразования, кДж / кг [4].
Тепловая нагрузка определяется по следующей формуле:
где t – продолжительность нагрева, сек.
2. Нагрев реакционной массы электроиндуктором до температуры 235 °С в течение 1,25 часа.
3. Выдержка реакционной массы при температуре алкоголиза в течение 3 часов.
4. Охлаждение реакционной массы до 180 °С перед загрузкой фталевого ангидрида в течение 1 часа.
Найдем расход охлаждающей воды по формуле:
5. Нагрев электроиндуктором до температуры 210 °С в течение 2 часов.
6. Выдержка реакционной массы при температуре полиэтефикации в течение 8 часов.
7. Охлаждение готового олигомера перед сливом в смеситель до 150 °С в течение 30 минут.
Полученные данные сведены в таблицу 7.
Таблица 7
| №п/п | Наименование операции | Количество тепла | Расход греющего пара | Расход электро-энергии, кВт*ч. | Тепло-вая нагруз-ка, кВт | Расход охлажда-ющей воды | |||
| кДж | кДж/ч | кг | кг/ч | кг | кг/ч | ||||
| 1.2.3.4.5.6.7. | Нагрев водяным паромНагрев электро-индукторомВыдержка при температуре алкоголизаОхлаждение перед загрузкой ФАНагрев до температуры полиэтерифи-кацииВыдержка при температуре полиэтерифи-кацииОхлаждение готового олигомера | 127093476254997,24392335712638444100 | 46216 38097 1665,7 43923 17856 798 88200 | 56,34 – – – – – – | 20,50 – – – – – – | 35,30 13,23 1,38 12,20 9,92 1,77 24,50 | 12,83 10,58 0,46 12,20 4,96 0,22 12,25 | – – – 698,8 – –701,7 | – – – 698,8 – –1403 |
| ИТОГО | ∑ | 236755 | ∑ | 20,5 | ∑ | 41,25 | ∑ | 2102 | |
Самая энергоемкая стадия – нагрев водяным паром. По ней проводим расчет поверхности теплообмена.