Производство алкидных лаков на примере лака ПФ-060 (стр. 10 из 22)

мг КОН/г

мг КОН/г

Тогда степень завершения реакции составит p=(195-20)/195=0.897.

С учетом степени превращения компонентов количество реакционной воды составит m_{воды практ.} =m_{воды теор.}×p=0.897×30.89=27.71 кг.

При загрузке в аппарат 1000 кг сырья выход основы с учетом реакционной воды составит m_основы=1000-27.71=972.29 кг.

Для получения одной тонны лака ПФ-060 необходимо получить 556.7 кг основы, следовательно, количество выделившейся реакционной воды составит m=556.7×27.71/972.29=15.87 кг, а потери компонентов на стадии синтеза составят m_комп=35.2-15.87=19.33 кг.

Таблица 16 – Распределение потерь при синтезе

Компоненты	Приход, кг	Потери, кг	Расход, кг
1	2	3	4
Масло растительное	354,96	11,60	343,36
Пентаэритрит	86,37	2,82	83,55
Фталевый ангидрид	150,27	4,91	145,36
Сода кальцинированная	0,3		0,3
Реакционная вода		15,87	
Итого	591.9	35.2	556.7

Таблица 17 – Расходные нормы на 1000 кг лака ПФ-060

Компоненты	Расходные нормы, кг/т
1	2
Масло растительное	354,96
Пентаэритрит	86,37
Фталевый ангидрид	150,27
Сода кальцинированная	0,3
Уайт-спирит	273,66
Ксилол	182,44
Итого	1048,0

Примечания:

1) Массовая доля нелетучих веществ 55 процентов.

2) По таблице 15 общее количество загружаемых растворителей равно 456.1 кг. Соотношение уайт-спирит:ксилол=1.5:1. Исходя из этого рассчитано количество каждого из растворителей.

5.2 Расчет суточного расхода сырья отделения синтеза [4]

1) Расчет эффективного фонда рабочего времени оборудования.

,

где П – количество праздничных дней;

В – количество выходных дней;

t – продолжительность рабочей смены, час;

с – количество смен в сутки;

Т_тек – количество дней в году, затрачиваемых на текущий ремонт оборудования;

Т_кап – количество дней в году, затрачиваемых на капитальный ремонт;

П_пр – процент простоя оборудования.

час

2) Расчет среднесуточной производительности отделения получения лака.

,

где М – производительность отделения синтеза, кг/год;

Т_эфф – эффективный фонд рабочего времени оборудования.

кг/сутки≈15,4 т/сутки

Таблица 18 – Суточный расход сырья

Компоненты	Расходные нормы, кг/т	Расход
		кг/сутки	кг/час	кг/год
1	2	3	4	5
Масло растительное	354,96	5466,38	227,77	1703325,25
Пентаэритрит	86,37	1330,10	55,42	414458,54
Фталевый ангидрид	150,27	2314,16	96,42	721091,63
Сода кальцинированная	0,30	4,62	0,19	1439,59
Уайт-спирит	273,66	4214,36	175,60	1313194,58
Ксилол	182,44	2809,58	117,07	875465,13
Итого	1048,00	16139,20	672,47	5028974,72

5.3 Выбор реактора. Расчет числа реакторов отделения синтеза [4]

Число реакторов можно определить по формуле:

n

,

где n – число реакторов;

M – производительность отделения синтеза, кг/год;

Z=0.15 – запас производительности;

Y – число синтезов одного реактора в году, рассчитывается по формуле Y=Т_эфф/Т_{одного синтеза};

G – общая загрузка реактора.

Общую загрузку реактора можно рассчитать по формуле:

G=ρ×φ×V,

где V – объем реактора, м³;

φ=0.8 – коэффициент заполнения реактора;

ρ – плотность реакционной массы, рассчитывается по формуле:

,

где m_i – масса i-го компонента реакционной смеси;

ρ_i – плотность i-го компонента реакционной смеси.

кг/м³

Расчет числа реакторов приведен в таблице 17.

Таблица 19 – Расчет числа реакторов

Объем реактора, м3	Общая загрузка реактора,кг	Число реакторов
1	2	3
6,3	4937,18	4,7
8,0	6269,44	3,7
10,0	7836,80	2,96

Согласно данным таблицы 19 принимаем 5 реакторов объемом 6.3 м³.

5.4 Материальный баланс реактора периодического действия. Расходные нормы сырья на один цикл [4]

Количества загружаемых в реактор компонентов находим исходя из расходных норм (таблица 17) и коэффициента пересчета К_пер, который рассчитывается по формуле:

К_пер=

,

где G_загр – масса компонентов загружаемых в реактор, кг;

G_комп – масса компонентов, необходимая для синтеза одной тонны лака (расходные нормы), кг.

К_пер=

Таблица 20 – Загрузочная рецептура реактора объемом 6.3 м³

Компоненты	Расходные нормы, кг/т	Масса компонентов, загружаемых в реактор, кг
1	2	3
Масло растительное	354,96	2960,8
Пентаэритрит	86,37	720,4
Фталевый ангидрид	150,27	1253,4
Сода кальцинированная	0,30	2,5
Итого	591.9	4937,2

1) Выход основы лака ПФ-060 составит:

G_осн=G_загр-G_воды-G_потерь,

где G_осн – выход основы лака, кг;

G_загр – масса загружаемых компонентов, кг;

G_воды – масса реакционной воды, кг;

G_потерь – масса потерь на стадии синтеза, кг.

G_воды=m_{воды практ.}×К_пер=15,87×8,341=132,4 кг

G_потерь=m_комп×К_пер=19.33×8.341=161.2 кг

G_осн=4937.2 -132.4-161.2=4643.6 кг

2) При азеотропном методе синтеза основы в реактор добавляется 2-3 процента ксилола от общей загрузки компонентов. Это количество учитывается при растворении основы.

G_{ксилола}=4937.2×0.02=98.7 кг

3) Полученную основу лака растворяют в смесителе. В смеситель предварительно загружаются ксилол и уайт-спирит в количестве:

G_{ксилола}=G_{расх. ксилола}×К_пер-98.7=182.44×8.341-98.7=1423.1 кг

G_{уайт-спирита}= G_{расх. уайт-спирита}×К_пер=273.66×8.341=2282.7 кг

Общая загрузка в смеситель составит:

G=G_осн +G_{ксилола}+ G_{уайт-спирита}=4643.6+1423,1+98,7+2282,7=8448,1 кг

Объем смесителя рассчитывается исходя из массы загружаемых компонентов, плотности смеси в смесителе и коэффициента заполнения по формуле:

,

где G – масса загружаемых компонентов в смеситель, кг;

ρ – плотность смеси компонентов в смесителе, кг/м³;

φ=0.7 – коэффициент заполнения смесителя.

Плотность смеси компонентов в смесителе можно рассчитать по формуле: