Химический и физико-химический контроль процесса.

Нормы технологического режима и метрологическое обеспечение.

Таблица 6

Наименова ние стадий процесса, аппараты, показатели режима	Номер пози ции прибо ра по схеме	Единица измерения	Допустимые пределы технологи ческих параметров	Требуемый класс точно сти измери тельных прибо ров	Примеча ние
Аппарат Е1 1,4-бутандиол а)температура б)давлении   в)уровень	705,705а   503,503а	°С кгс/см2 (МПа) м³	25-30 0,2-0,5 0,02-0,05 0-4,0	1,0   3,5 1,5
Аппарат Е2 Толуиленди- изоцианат а)температура   б)давлении   в)уровень	809,809а 809б   504,504а504б	°С   кгс/см2 (МПа) м³	25-40   0,2-0,5 0,02-0,05 0-8,0	1,0   2,5   1,0
Аппарат Е3 полиэфир а)температура   б)давление	7061-1У 706а1-1У 6091-1У	°С   кгс/см2 (МПа)	30-100   0,2-0,5 0,02-0,05	2,5   2,5	Термопара ТХК,вторичный прибор,электронный потенциометр КСП-4И.Предел измерения 0-150°С.
Реактор Л1 1.Синтез СКУ-8М - загрузка полиэфира а)объем б)температура     -сушка полиэфира а)температура     б)давление вакуумметрическое в)время	- 706в1-1У 7061-1У   706в1-1У 7061-1У   6111-1У     часы	л   °С     °С   кгс/см2 МПа	До 440,0   50-100     100±10   (-0,9)÷(-1,0) (-0,09) ÷(-0,1)	-   2,5     2,5     2,5	ТХК, КСП-4И     ТХК,КСП-4И ОБМВ-1-160   До массовой доли воды не более 0,05%
Охлаждение полиэфира а)температура   б)давление	7061-1У 706в1-1У 6111-1У	°С   кгс/см2 (МПа)	60-70   (-0,9)÷(-1,0) (-0,09)÷(-0,1)	2,5   2,5	ТХК, КСП-4И ОБМВ-1-160
Загрузка 1,4-бутандиола и катализатора а)температура   б)время в)объем	7061-1У 706в1-1У часы	°С   ч кг	60-80   0,5 8,77÷10,42		ТХК КСП-4И
Ввод толуилендиизоцианата а)температура     б)давление в)время г)объем	7061-1У 706в1-1У   6111-1У часы	°С     кгс/см2 ч л	55-80     0,2-0,25 53,29÷59,95	2,5	Допускается кратковременный подъем температуры до 88°С ОБМВ-1-162 от 0 до 6,0 кгс/см2
Разгрузка реактора Слив полимера в подготовленные противни а)давление   б)время	6121-1У       часы	кгс/см2   мин.	1,0-3,0   20-30	2,5	ОБМВ-1-160 от 0 до 6,0 кгс/см2
Отверждение жидкого полиуретана в термостате Т1 а)температура   б)время	706а1-1У 7061-1У часы	°С   ч	80-100   8-20	2,5	ТХК,КСП-4И от 0 до 150 °С В случае неотверждения полимера в течение 20ч.при наличии свободных NCO групп допускается термостатирование до 40 ч.при тем.не более 100°С
Система трансформаторного масла Аппарат № 170 уровень	501а,501	м³	0-3,2		Уровень буйковый УБ-П Вторичный прибор «Старт»
На линии теплообменника № 171 температура	801а,801б,801	°С	25-40	0,5	Прибор КСП-4,регулирующий клапан ПКС-64-15-06
На линии нагнетания насоса № 1721-II давление	601,602	кгс/см2 (МПа)	2,0-10,0 (0,2-1,0)	2,5	Манометр ОБМ1-160,шкала от 0 до 10 кгс/см2
Система горячей воды аппарат 180 уровень	501,501а	мм		1,0	Уровень буйковый УБ-ПВ,вторичный прибор МОШ1-160
Линия нагнетания насоса № 181 Давление		кгс/см2 (МПа)	2,0-6,0 0,2-0,6	2,5	Манометр ОБМ-1-160 Шкала от 0 до 10 кгс/см2
Линия теплообменника № 182 температура	801,801а,801б	°С	80±2	1,0	Термометр сопротивления ТСП 5072А.Прибор КСМ-34.Регулирующий клапан ПКС-64-15-06
На линии пара в пароэжекционный вакуум-насос № 106 давление	802а,802	кгс/см2 (МПа)	4,0-6,0 0,4-0,6	0,6	Показания,регулировка,регистрация
На линии ПЭУ № 106 давление		кгс/см2 (МПа)	(-0,9)÷(-1,0) (-0,09)÷(-0,1)	2,5	показание
Обратная вода из кондесаторов ПЭУ № 106,140 температура	709-712	°С	10-35		показание
Масса продукта	Почтовые весы				показание

Контроль технологического процесса.

Таблица 7

Наименование стадий процесса, анализируемый продукт	Место отбора пробы (место установки средств измерения)	Контролируе мые показатели	Методы контроля (методика анализа, ГОСТ или ОСТ)	Норма	Часто та контроля	Кто контро лирует
Полиэфир П-6	Из аппарата Е3	Массовая доля гидроксильных групп,в % в пределах Массовая доля воды, % не более Активность, ч	ТУ 38.103582-85	1,6-1,9     0,08     1-6	Каждая партия	Сырье аяя лабора торная ОТК
Толуилендиизоцианат Т-80\20	Из тары поставщика	Внешний вид     Массовая доля основного вещества в пересчете на толуилендиизоцианат, % не менее	ТУ 113-03-12-17-85	Прозразная жидкость без осадка   99,5	Каждая партия	Сырье аяя лабора торная ОТК
1,4-бутандиол	Из тары поставщика	Массовая доля 1,4-бутандиола, % не менее	ТУ 64-5-65-86	98,0	Каждая партия	Сырье аяя лабора торная ОТК
Азот	Из линии	Массовая доля азота, % не более	ГОСТ 9293-74 сорт 1,2	99,0	По требованию	Сырье вя лабора торная ОТК
Отверждение полимера	Из противней в термостате	Массовая доля изоцианатных групп	Методика № 13
Готовый полимер	Из тары	Все показатели по: ТУ38.103253-80	ТУ38.103253-80
Воздушная среда	У аппарата	Массовая доля толуилендиизоцианата	По методике в сборнике Перегуд «Химический анализ воздуха промышленных предприятий»		3 раза в неделю	Лаборатория ГСС
Сточные воды после ПЗУ		Массовая доля изоцианата, ХПК, рН	По методике № 15 По универсоальной индикаторной бумаге		1 раз в 10 дней	Лаборатория ОТК при цехе 10

Характеристика и количество

Побочных продуктов и отходов производства

 

Твердые и жидкие отходы.

Таблица 8

Наименование отходов	Куда складиру ется	Периодичность образования	Условие (метод) и место захоронения, утилизации	Кол- во т/год	примечание
Полиэфир для промывки реактора Л1	Складируется на площадке цеха с целью его дальнейшей переработке	1 раз в год		0,8
Отработан ое трасформа торное масло	«»	1 раз в 2 года	регенерация	0,5

Сточные воды.

Сточными водами являются воды от охлаждения рубашки реактора Л1, конденсаторов ПЭУ № 106, паровой конденсат из рубашки реактора.

Таблица 9

Наименова ние стока	Кол-во образования сточных вод м 3 / час	Условия (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Куда сбрасывается	Установленная норма содержания загрязнений в стоках
Химически загрязненная вода		Биологическая очистка	8 часов в сутки	В канализацию хим.загрязненных стоков, кол.10-62	ХПК не более 20, рН 6,5-8,0
Водный мыльно-содовый раствор		«»	4 раза в год	«»	ХПК не более100, рН 6,5-9,0, мочевина не более 10 мг/л

Выбросы в атмосферу.

Таблица 10

Наименование выброса	Кол-во образовавшихся выбросов по видам м 3 / час	Условие (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Установленная норма содержаний и загрязнений в выбросах мг /м 3	примечание
От вентус-уснановки	0,114 (изоцианаты)		постоянно	0,5
В-283 В-286	0,324 (изоцианаты, ТДИ)		постоянно	0,5

 

Технологические расчеты

9.1 Технологический расчет основного оборудования.

Размер аппарата определяется его производительностью:

Объем аппарата определяем по формуле

V= ³

Где g – производительность, кг/ч

t_преб. – время пребывания, ч

φ –коэффициент заполнения

ω – выход продукта с единицы объема

ω= w*ρ, где w=m_пр. / m_р.см.

m_{пр. –} масса продукта, кг/ч

m_р.см. – масса реакционной смеси, кг/ч

ρ – плотность реакционной смеси, кг/м³

 

w=

ω = 0,92*1130,75=1040,29 кг/м³

 

V= ³

Принимаем аппарат объемом 1м³

Техническая характеристика.

1. Расчетное давление в аппарате Или расчетное наружное давление	10 кгс/см2 7,0 кгс/см2
2. Расчетное давление в рубашке	6,0 кгс/см2
3. Расчетная температура в аппарате	100 ° С
4. Расчетная температура в рубашке	100 ° С
5. Рабочая среда в аппарате	Агрессивная, пожароопасная, токсичная
6. Внутренний диаметр аппарата	1000 мм
7. Внутренний диаметр рубашки	1100 мм
8. Материал аппарата	12x18H10T
9. Материал рубашки	Сталь В Сm3nc4

Примечание: допускается замена углеродистой стали на сталь с более высокими механическими свойствами, разрешенную «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», без пересчета.

 

Исходные данные.

Таблица 11

№	Наименование параметров	Обозначение	Величина
	Рабочее давление в корпусе	Р	вакуум
	Рабочее давление в рубашке	Р	6 кгс/см 2
	Расчетное наружное давление на корпус	Рн	7 кгс/см2 ,1 кгс/см2
	Расчетное внутренне давление в рубашке	Рр	6 кгс/см 2
	Рабочая температура в корпусе	t	150 ° C
	Рабочая температура в рубашке	t´	200 ° C
	Расчетная температура в корпусе	t	200 ° C
	Расчетная температура в рубашке	t´	250 ° C
	Допускается напряжение при t=200 ° C для материала Обечайки корпуса 12x18Н10Т Днища корпуса 08x22Н6Т	[r] [r] 1	1400 кгс/см 2 1930 кгс/см 2
	Допускаемое напряжение при t= 250 ° C для материала рубашки Всm3nc4	[r] 1	1200 кгс/см 2
	Модуль продольной упругости при t=200 ° C для материалов 12x18H10T	E	1.97*106 кгс/см 2
	Коэффициент запаса устойчивости	Пу	2,4
	Коэффициент прочности сварного шва		1,0
	Внутренний диаметр корпуса	D	100 см
	Внутренний диаметр рубашки	D´	110 cм
	Толщина стенки обечайки корпуса	S	1,0 см
	Толщина стенки днища корпуса	S1”/S 1	0,8/1,0 см
	Толщина стенки обечайки рубашки	S 1	0,8 см
	Толщина стенки днища рубашки	S 11	0,6 см
	Прибавка на коррозию	с	0,2 см
	Длина обечайки корпуса по паспорту	l	109 см
	Длина обечайки рубашки по паспорту	l 1	975 см

9.2 Расчет количества оборудования.

Количество оборудования определяется по формуле:

n= G_t *t/g*t_эфф.

Где G_t – производительность аппарата,кг/год

t- коэффициент запаса прочности (1,05÷1,2)

g – производительность, кг/ч

t_эфф. – эффективный фонд времени работы установки, ч

g=

n=

выбираем два реактора объемом 1 м³.

 

9.3 Механический расчет.

Расчет обечайки, нагруженной наружным давлением P_н = 7 кгс/см²

Допускаемое наружное давление

7.36 кгс/см² > 7 кгс/см²

где допускаемое давление из условия прочности

кгс/см²

а допускаемое давление из условия устойчивости а пределах упругости:

B1 = min

Расчет эллиптического днища, нагруженного наружным давлением P_н = 7 кгс/см²

Допускаемое наружное давление:

кгс/см² > 7 кгс/см²

где допускаемое давление из условий прочности:

кгс/см²

R=D

а допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости

К_э

Где x=10*

H=0.25D=0.25*100=25 см.

Расчет мешалки.

Для перемешивания применяем лопастную мешалку

Диаметр мешалки равен:

dм=Dв/(1,4 ÷1,7),мм

где Dв-внутренний диаметр аппарата

dм=

b=0.1dм

b=0.1*700=70мм

hм=(0,1 ÷0,3)dм

hм-расстояние от днища аппарата до мешалки,мм

hм=0,3*700=210мм

Стандартные параметры для лопастной мешалки dм=700мм

Скорость вращения:

ω=6,6 рад/сек

n=1,05сек^-1

n=63,0 об/мин

Мощность =0,16 кВт

Расчет мощности:

Расчетная мощность N_м (Вт), потребляемая перемешивающим устройством собственно на перемешивание определяется по формуле:

N_м=κ_N*ρ_с*h³*d_м⁵, Вт

где d_м-диаметр мешалки, м

ρ_с-плотность перемешиваемой среды, кг/м³

h- частота вращения мешалки, об/сек

κ_N- критерий мощности

κ_N зависит от центробежного критерия Re_ц, отношение Dв/dм, типа перемешивающего устройства.

Центробежный критерий Re_ц

Re_ц=ρ_сhd_м²/μ_с

где μ_с- динамический коэффициент вязкости смеси, H ּсек/м²

Re_ц=(1130,75*1,05*(0,7)²)/3000*10^-6=2*10⁵

κ_N=0,18

N_м=0,18*1130,75*(1,05)³*(0,7)⁵=39,6 Вт

Мощность, определяемая с учетом влияния внутренних устройств:

N=к₁*к₂*к₃*N_м

N=1.3*1.2*1.1*39.6=68 Bт

Мощность двигателя:

N_дв=

где - КПД редуктора ( =0,93)

-коэффициент запаса ( =1,25)

N_дв=

Выбирается электродвигатель типа ВАО-42-4 исполнение обычное с мощностью 3,0 кВт и числом оборотов 270 об/мин

Размеры мешалки:

d_м=700 мм

d=45мм

b=70 мм

s=8 мм

m=6,3 кг

М_к^*=84Hм

М_к^*- наибольший крутящий момент при спусковой мощности.

 

Проверочный расчет вала.

Предварительный минимальный диаметр вала:

d= 1.71 ^{3 ,} м

где М` _к - расчетный крутящий момент на валу с перемешивающим устройством, Н*м

τ – допускаемое напряжение на кручение для материала вала. Для стали τ=44*10⁶ Н/м²

М`_к = , Н*м

где N`_м – расчетная мощность, расходуемая на перемешивание, Вт

ω – угловая скорость вращения перемешивающего устройства, рад/сек

М`_к = Н*м

d=1.71 м

 

Масса единицы длины сплошного вала:

m=

где ρ – плотность материала вала, кг/м³ . Для стали ρ=7,85*10³ кг/м³

m=7.85*10³

Определим момент инерции поперечного сечения вала:

y=

y=

Определим коэффициенты к и а₁:

к=

а₁=

где М_м- масса перемешивающего устройства, кг

l₁ и L – длина соответствующих участков вала

к=

а₁=

По полученным значениям из графика на рис. находим корень L частного уравнения:

L= f(к,а₁)= f(4,05;0,7)=1,4

Первую критическую скорость определяем по формуле:

где L – расчетная длина вала, м

E- модуль упругости материала вала, Н/м². Для стали E=2,2*10¹¹ Н/м².

ω₀₁= рад/сек

ω≤0,7 ω₀₁

6,6<2.6

Условие не выполняется. Конструктивно диаметр вала принимаем 50 мм.

 

9.4 Тепловой расчет.

Расчет реактора:

1. Тепло, необходимое для нагрева самого реактора

Q₁= σ ∙ C_c ∙ (t _k - t _н) = 1580∙0,12 (383-293)=17067 ккал

G=1580 кг – масса реактора

C_c = 0,12 ккал/кг С ⁰ – теплоемкость стали

t _k= 383 К – конечная температура процесса

t _н= 239 К – начальная температура процесса

2. Тепло, необходимое для нагрева реакционной массы:

Q₂ = σ_П6 ∙ C_П6 ∙ (t _k - t _н) + σ_ТДИ ∙ C_ТДИ ∙ (t _k - t _н) + σ _б/д∙ C_б/д ∙ (t _k - t _н)

σ_{П6 =} 390,285кг – масса полиэфира

σ_{ТДИ =} 50,94 кг- масса ТДИ

σ _{б/д =} 8,775 кг – масса 1,4 бутандиола

C_П6 = 0,55 ккал/кг С⁰ – теплоемкость полиэфира

C_ТДИ =0,451 ккал/кг С⁰ – теплоемкость ТДИ

C_б/д = 0,48 ккал/кг С⁰ – теплоемкость ТДИ

t _k= 373 К – конечная температура процесса

t _н= 293 К – начальная температура процесса

Q₂ =390,285*0,55(373-293)+50,94*0,451(373-293)+8,775*0,48(373-293)=10761,15 ккал

3.Тепло, выделяющееся в ходе поликонденсации:

Q_выд.=63*292,76=18443,88ккал

63 ккал – тепло, выделяющееся на 1 моль прореагировавшего ТДИ

292,76 моль – количество моль ТДИ (

4.Общее количество тепла, затраченное на одну операцию:

Q₁₊ Q_{2 +} Q_выд.= 17067+10761,15+18443,88=46272,03 ккал

5. Среднечасовой расход тепла:

Q =

6. Градиент температуры

А=(t_к – t _гк)/ (t_к – t _гн)=(373-333)/(353-333)=2

 

∆_Тср. = С°

Находим необходимую поверхность рубашки:

F_{руб.расч.} = ²

F_{реальное} = 4 м²

3,81<4

Выполняется необходимое условие F_{руб.расч} <F_{реальное}

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: