КП ПРОИЗВОДСТВО ПОЛИЭФИРА ЛАПРОЛ 805У. Производство простого полиэфира марки Лапрол 805 У
 Скачать 2.46 Mb.
|
  ,где Вк- массовая часть компонента  Вк- сумма массовых частей компонентов, входящих в состав полимера     2.Рассчитываем действительный расход компонентов с учетом потерь.       Таблица 1. Материальный баланс стадии плавления ксилита и едкого калия.
Потери=207.746∙0.03=6.232кг/т 207.746-6.232=201.514 Таблица 2. Материальный баланс стадии полимеризации.
Потери=1088.269∙0.02=21.765кг/т 1088.269 – 21.765=1066.304 Таблица 3. Материальный баланс стадии нейтрализации щелочного полимеризата.
Потери=1070.908∙0.03=32.127кг/т 1070.908 – 32.127=1038.781 Таблица 4. Материальный баланс стадии усреднения готовой продукции.
Потери=1038.781∙0.01=10.388кг/т 1038.781 – 10.388=1028.393 Таблица 5. Расход сырья и материалов.
Расчет эффективного фонда времени: Тэф=Тном-Тневых, где Тэф-эффективный фонд рабочего времени производства в год Тном-номинальный фонд рабочего времени Тневых-невыходы на работу Тном=Тгод-(Тпр+Твых), где Тгод-годовой фонд рабочего времени Тпр-праздничные дни Твых-выходные дни Тгод=366 дней Тпр=12 дней Твых=104 дня Тневых=35 дней Тном=366-(12+104)=250 дней Тэф=250-35=215 дней Тэф=215·24=5160 часов Пчас=N·1000/Тэф, где Пчас-производительность цеха в час, кг/ч Пчас=2000·1000/5160=387.597 кг/ч qчас=К·Пчас/1000, где qчас-расход данного компонента в час, кг/час   3.838∙387.597/1000=1.488 кг/ч кг/ч кг/ч кг/чqсут=qчас·24  кг/сут кг/сут кг/сут кг/сут кг/сутqгод=К·N/1000 Т.к. мощность в данном проекте равна 2000 т/год, qгод будет равно К. 2.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ. Задачей технологического расчета оборудования является определение количества, емкости и производительности всех аппаратов, входящих в технологическую схему проектируемого производства. Реакционный объем аппаратов периодического действия рассчитывается по формуле: Vраб=Vсут·Т·К/24·φ, где Vсут-суточный объем перерабатываемых веществ Т- время технологического цикла (ч), необходимое для загрузки, нагрева, промывки, продувки и разгрузки аппарата К- коэффициент запаса производительности φ- коэффициент заполнения. После определения общего реакционного объема определяют (или выбирают по каталогу) объем одного аппарата V1 и рассчитывают необходимое количество таких аапаратов: n=Vраб/V1 Объем хранилищ материалов, сборников, емкостей рассчитывают по формуле: V=Qсут·a/ρ·φ ,где Qсут-суточная потребность материала, кг/сут а- число суток ρ- плотность материала, кг/м3. 1. Мерник окиси пропилена: V=8248.896·1/0,8·859=12.004м3 Выбираем 2 мерник объемом 6 м3. 2.Плавитель:  Выбираем 1 плавитель объемом 0,2 м3. 3.Полимеризатор:  Выбираем 2 реактор объемом 6.3 м3. 4.Нейтрализатор:  Выбираем 1 аппарат объемом 3,2 м3. 5.Усреднитель:  Выбираем 1 аппарат объемом 12,5 м3. 2.3.ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ. Основная цель тепловых расчетов заключается в проверке для выбранного аппарата поверхности теплообмена. Кроме того, определяется расход энергии (пар, вода, электроэнергия). 1. Тепловой баланс стадии охлаждения окиси пропилена. Тепловой баланс данной стадии: Qохл=Qэкз-Qпот, Где Qохл-теплота, отнимаемая охлаждающей водой, Дж Qэкз-теплота, выделяющаяся при экзотермической реакции, Дж Qпот-потери теплоты в окружающий воздух, Дж Qэкз=Gq, Где G-масса прореагировавшегов-ва, кг q-теплота реакции в расчете на 1 кг в-ва, Дж/кг Qпот=Fα∆Tτ3600 Где F-поверхность теплопотерь, м2 ∆T-разность температур наружной стенки аппарата и окружающего воздуха, К α-коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/(м2К) α=9,74+0,07∆T τ-длительность нагрева, ч Qэкз=2,134·3787,68·1000=8082909,12 Дж Qпот=15·(9,74+0,07(20-10))·7·3600=263088Дж Qохл=8082909,12-263088=7819821,12 Дж Fт.о.=Qт.о./(Кт.о.∆Тτ3600) Где Fт.о- поверхность теплообмена, м2, .∆Т- разность температур теплоносителя и реакционной смеси, К Кт.о- коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной смеси, Вт/(м2К) Qт.о- расход теплоты, проходящей через поверхность теплообмена, Дж Для процессов нагревания: Qт.о=Qсм+Qапп Для процессов охлаждения, проходящих без повышения температуры смеси: Qт.о= Qэкз С повышением температуры: Qт.о= Qэкз- Qсм- Qапп Fт.о.= 6516,91/(130·10)=5,01 м2 Поверхность теплообмена получилась меньше расчетной площади мерника. Следовательно, данный аппарат подходит для этого процесса. 2.Тепловой баланс стадии плавления ксилита и едкого калия. Тепловой баланс стадии: Qн=Qсм+Qапп+Qиз+Qруб+Qпот Где Qн- общий расход теплоты, Дж Qсм- расход теплоты на разогревание реакционной смеси, Дж Qапп- расход теплоты на нагрев корпуса аппарата, Дж Qиз- расход теплоты на нагрев теплоизоляции, Дж Qруб- расход теплоты на нагрев рубашки аппарата, Дж Qпот- потери теплоты в окружающий воздух, Дж. Qсм=Gсм Cсм(T2см-T1см) Где Gсм- масса нагреваемой реакционной смеси, кг Cсм- удельная теплоемкость реакционной смеси, Дж/(кг·К) T2см и T1см- конечная и начальная температуры реакционной смеси, К Qсм=187,25·0,92·(100-20)·1000+0,936·3,53·(100-20)·1000=14045926,4 Дж Qапп= Gапп Cапп(T2апп-T1апп) Где Gапп- масса корпуса аппарата, кг Cапп -удельная теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат, Дж/(кг·К) T2апп и T1апп- конечная и начальная температуры аппарата, К Qапп=121·0,5·(140-20)·1000=4840000 Дж Qиз= Gиз Cиз(T2из-T1из) Где Gиз- масса теплоизоляции, кг Cиз- удельная теплоемкость материала изоляции, Дж/(кг·К) T2из и T1из- конечная и начальная температуры изоляции, К Gиз=ρ·S·δ Где ρ-плотность материала теплоизоляции, кг/м3 S- площадь теплоизоляции, м3 δ- толщина теплоизоляции, м3  α=9,74+0,07(30-20)=10,44 Gиз=200·0,053·3,5=37,1 кг Qиз=37,1·0,64·1000(140-20)=2849280 Дж Qруб= Gруб Cруб(T2руб-T1руб) Где Gруб- масса рубашки, кг Cруб- удельная теплоемкость материала рубашки, Дж/(кг·К) T2из и T1из- конечная и начальная температуры рубашки, К Qруб=0,5·48,4·1000(140-20)=2662000 Дж Qпот=3,5·10,44·1·3600(30-20)=1315440 Дж Qн=14045926,4 +4840000+2849280+2662000+1315440 =25712646,4 Дж Qт.о.=Qсм+ Qапп=14045926,4+4840000=18885926,4 Дж Fт.о=18885926,4 /(120·(140-20)·1·3600)=0,36 м2 Поверхность теплообмена получилась меньше расчетной площади плавителя. Следовательно, данный аппарат подходит для этого процесса. 3.1. Тепловой баланс стадии полимеризации окиси пропилена (смешение компонентов): Qохл=Qэкз-Qсм-Qапп-Qпот Qэкз=(3787,68+870,96+16,32)·400·4,184·1000=7823979584 Дж Qсм=(3787,68+870,96+16,32)·0,93·1000(120-100)=86953884 Дж Qапп=2634·0,5·1000(120-100)=26340000 Дж Qпот=9,2·(9,74+0,07(100-20))·(100-20)·7·3600=243869184 Дж Qохл=7823979584-86953884-26340000-243869184=7466816516 Дж Qт.о.= Qэкз- Qсм- Qапп=7823979584-86953884-26340000=7710685700 Дж Fт.о=7710685700/(800(120-20)3600·7=4,02 м2 Поверхность теплообмена получилась меньше расчетной площади полимеризатора. Следовательно, данный аппарат подходит для этого процесса. 3.2. Тепловой баланс стадии выдержки щелочного полимеризата: Qсм=4674,96·0,93·1000(120-100)=86954256 Дж Qапп=0,5·1000·2634(140-100)=52680000 Дж  α=9,74+0,07(30-20)=10,44 Gиз=200·0,053·9,2=97,52 кг Qиз=97,52·0,64·1000(140-100)=4993024 Дж Qруб=1050,6·0,5·1000(140-100)=21012000 Дж Qпот=9,2·10,44·7·3600(30-20)=24204096 Дж Qн=86954256+52680000+4993024+21012000+24204096=189843376 Дж Qт.о.= 86954256+52680000=139634256 Дж Fт.о=139634256/(120(140-100)3·3600)=2,7 м2 Поверхность теплообмена получилась меньше расчетной площади полимеризатора. Следовательно, данный аппарат подходит для этого процесса. 3.3. Тепловой баланс стадии охлаждения щелочного полимеризата. Qэкз=4674,96·2,116·1000=9892215,3 Дж Qпот=9,2·10,44·1·3600(30-20)=3457728 Дж Qохл=9892215,3-3457728=6434487,3 Дж Qт.о.= Qэкз=9892215,3 Дж Fт.о=9892215,3/(120·1·3600(120-20))=0,23 м2 Поверхность теплообмена получилась меньше расчетной площади полимеризатора. Следовательно, данный аппарат подходит для этого процесса. 4. Тепловой баланс стадии нейтрализации. Qэкз=(4674,96+16,32+2,4)·1000·1,856=8711470 Дж Qпот=9,2·10,44·1·3600·(30-20)= 3457728 Дж Qохл=8711470-3457728=5253742 Дж Qт.о.= Qэкз=8711470 Дж Fт.о=8711470/(120·1·3600(100-20))=0,25 м2 Поверхность теплообмена получилась меньше расчетной площади полимеризатора. Следовательно, данный аппарат подходит для этого процесса. 2.4. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ. Расход электроэнергии определяется отдельно на технологические и двигательные цели. Для определения потребления на технологические цели (электроподогрев) необходимо знать мощность потребителей электроэнергии и число часов их работы. Годовой расход энергоэнергии определяется по формуле: |