Проектирование цеха по производству сложного полиэфира марки П-527 мощностью 500 т/год

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика сырья

1.2 Характеристика готовой продукции

1.3 Технико-экономическое обоснование выбора способа производства

1.4 Описание технологического процесса

1.5 Автоматизация и контроль технологического процесса

1.6 Компоновка оборудования

1.7 Охрана труда и противопожарная техника

1.8 Охрана окружающей среды

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Материальный расчет и материальный баланс производства

2.2 Технологический расчет оборудования

2.3 Тепловой расчет оборудования

2.4 Расчет потребности электроэнергии на технологические цели

2.5 Расчет потребности пара, воды, азота на технологические цели

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Организация управления производством

3.2 Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений

3.3 Расчет стоимости сырья, материалов, полуфабрикатов

3.4 Расчет стоимости энергозатрат на двигательные и технологические цели

3.5 Расчет показателей по труду

3.6 Калькуляция себестоимости продукции

3.7 Технико-экономические показатели

Заключение

Введение

процесс синтез сложный полиэфир

Производство сложных полиэфиров обусловлено широким применением в народном хозяйстве страны. Сложные полиэфиры - это полимеры и олигомеры, содержащие в основной цепи регулярно повторяющуюся сложноэфирную группировку -С-О-С- . В промышленности полиэфиры получают преимущественно методами обратимой высокотемпературной (в расплаве) и необратимой межфазной (при нормальной температуре) поликонденсации, а также поликонденсационной полимеризацией (полиэфиракрилаты). Широкое применение нашли как насыщенные (полиэтилентерефталат, поликарбонат), так и в особенности ненасыщенные (полиалкилинмиминаты, полиалкиленфумараты, полиэфиракрилаты) полиэфиры. Этот метод обеспечивает возможность применения мономеров с пониженной реакционной способностью, высокий выход продукта и чистоту целевого продукта; отличается простотой аппаратурного оформления. При высоких температурах синтеза облегчается удаление низкомолекулярного продукта реакции (воды, спирта и др.), непременное условие проведения равновесной поликонденсации. Во избежание термоокислительной деструкции образующихся олигомеров или полимеров процесс вначале ведется в токе инертного газа, а затем при вакууме или пониженном давлении, что также способствует удалению из сферы реакции низкомолекулярных продуктов.

В отличие от насыщенных полиэфиров ненасыщенные содержат в основной цепи звенья с двойными связями. Полиэфиры используемые для получения пластмасс обычно синтезируют из гликолей и двухосновных кислот, их ангидридов, хлорангидридов и диэфиров. В случае использования при синтезе только бифункциональных компонентов получаются практически термопластичные эфиры. Они могут быть отверждены полифункциональными соединениями (диизоцианатами, диэпоксидами), способными взаимодействовать с их концевыми гидроксильными и карбоксильными группами. Основным же методом отверждения полиэфиров

Является их трехмерная сополимеризация с ванильными мономерами и олигомерами.

Полиэфиракрилаты обычно получают поликонденсацией гликолей с двухосновными кислотами (или их ангидридами) и метакриловой кислотой.

В лакокрасочной промышленности в качестве пленкообразующих веществ в числе других полиэфиров используют алкидные смолы - продукты конденсации двухосновных кислот (или их ангидридов), многоатомных спиртов и одноосновных жирных кислот. Наиболее распространенными являются алкидные смолы, получаемые на основе фталевой кислоты (фталевого ангидрида) и глицерина - глифталевые смолы, а также пентаэритрита - пентафталевые смолы. Использование спиртов с повышенной функциональностью определяет специфику синтеза, в зависимости от условий которого могут быть получены растворимые или нерастворимые смолы.

1. Технологическая часть.

1.1 Характеристика исходного сырья

Сырьем для производства полиэфира марки П-527 служит:

диэтиленгликоль и фталевый ангидрид. В качестве катализатора применяют тетрабутоксититан. Перед загрузкой все компоненты и катализатор проверяют на соответствие требованиям ГОСТа или ТУ.

Таблица 1 Характеристика исходного сырья

Наименование сырья	ГОСТ, ТУ	Показатели обязательные для проверки	Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
Диэтиленгликоль, сорт высший Фталевый ангидрид марки А или В, сорт высший Тетрабутоксититан	ГОСТ 10136-77 ГОСТ 71119-77 ТУ 6-09-2738-75	Внешний вид Массовая доля воды не более Плотность при 20°С, в пределах Внешний вид Внешний вид	Бесцветная прозрачная жидкость 0,05% 1,116-1,117 г/см2 Белое кристаллическое вещество Желтая прозрачная жидкость

1.2 Характеристика готовой продукции

Полиэфир марки П-527 - вязкая однородна жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета с плотностью 1270 кг/м³. Растворим в бензоле, толуоле, ацетоне, диметилацетамиде, хуже в спиртах. Предназначен для производства клеев. По своим свойствам должен соответствовать ТУ 6-05-221-687.

Таблица 2 Характеристика готовой продукции

Наименование показателя	Норма
Вязкость динамическая при 250С, мПа*с Гидроксильное число, мг КОН/г Массовая доля воды, % Цветность (оптическая плотность)	2000-2500 Не более 1 Не более 1 Не более 0,08

Диэтиленгликоль и фталевый ангидрид хранятся в сырьевом отделении и перевозятся в упаковке, предусмотренной ГОСТом или ТУ. Со склада сырье перевозится автокаром, затем поднимается на лифте. К месту взвешивания и синтеза подвозится на тележке. Тетрабутоксититан поступает в стеклянных бутылках вместимостью 1 литр. Хранится в соответствии с ТУ 6-09-2738-75. П-527 затаривается в сухую герметично-закрываемую тару, фляги алюминиевые по ГОСТу 5037-18Е, бочки алюминиевые ГОСТ 21029-15, стальные или оцинкованные ГОСТ 13950-84. Хранится сырье и П-527 в крытых помещениях, исключающих попадание влаги и загрязнения.

1.3 Технико-экономическое обоснование выбора способа производства

Все параметры технического объекта можно поделить на две группы по зависимости их от окружающей среды.

Параметры первой группы называют показателями технического уровня. К ним относят показатели массовые, геометрические, компоновочные. Они не зависят от окружающей среды.

Параметры второй группы называют квалиметрическими (квалитет - качество) или основными характеристиками. К ним относят показатели производительности, долговечности, надежности, эксплуатабельности, управляемости, стоимости и др. Эти показатели зависят от окружающей среды [43].

Основными показателями, которые характеризуют процесс разработки и эксплуатации технического объекта, являются время, стоимость и надежность (рис. 33).Эти показатели тесно связаны между собой. Развитие процессов идет по спирали.

Прогнозируя технические решения, следует иметь в виду, что их сложность непрерывно возрастает, и поэтому время, необходимое на их разработку, тоже увеличивается. Кроме того, растет время на изготовление и наладку технических объектов.

Усложнение технических объектов приводит к росту затрат общества на их разработку и эксплуатацию. Чем больше новизна разрабатываемого технического решения, тем выше затраты общества на его разработку и промышленное освоение. Особенно возрастает стоимость ремонта и обслуживания.

Для уменьшения расходов на эксплуатацию необходимо повысить надежность технического объекта в период его использования. Связь показателей “время - стоимость - надежность” может быть и обратно пропорциональной. Например, если разрабатывается технический объект с заданными показателями надежности в заданное время, то придется увеличить стоимость изготовления за счет увеличения трудовых ресурсов или использования дорогостоящих, но надежных, компонентов. Если нет возможности увеличить ресурсы на изготовление, то придется попуститься надежностью за счет увеличения срока разработки.

1.4 Описание технологического процесса

Технологический процесс синтеза сложного полиэфира марки П-527 состоит из следующих стадий: подготовка оборудования, подготовка сырья, поликонденсация (два этапа), слив.

1.4.1 Подготовка оборудования

Перед загрузкой сырья реактор проверяют на чистоту и герметичность. Проверку оборудования на герметичность проводят по инструкции. Продувка реактора производится при переходе к выпуску другой марки полиэфира, в случае выпуска однородных по сырью полиэфиров - через 20 синтезов. Реактор промывают содовым раствором (1%) в течении одного часа при Т(95±5)°С. Перед сливом содового раствора производят его нейтрализацию ортофосфорной кислотой до 6-8,5 рН по индикатору. Раствор выливается тонкой струей при включенной мешалке. Затем два раза промывают водой при Т 95°С в течении 1-1,5 ч при работающей мешалке. После реактор сушится при 100-105°С и вакуумируется 15-20мин. Перед загрузкой компонентов реактор продувается азотом под давлением 60-70 кПа 10-15 мин.

1.4.2 Подготовка сырья

Все поступающее сырье проверяется на соответствие требованиям ГОСТов и ТУ по нужным показателям. При удовлетворительных анализах все сырье, кроме катализатора, взвешивается на технических весах.

1.4.3 Поликонденсация (синтез полиэфира)

Поликонденсация осуществляется в реакторе, представляющим собой емкость со сферическим днищем. Реактор (2,5 м³) снабжен комбинированной якорной мешалкой, рубашкой для подачи теплоносителя, змеевиком для охлаждения, дефлегматорной колонной, загрузочным люком, контрольно-измерительными приборами и автоматикой, линиями вакуума и азота под давлением не более 0,07 мПа, пробоотборником (пробы отбираются без снятия вакуумметрического давления), донным клапаном. Загрузка сыпучих компонентов производится через загрузочный люк вверху реактора, жидкие через донный клапан вакуумметрическим давлением. При синтезе полиэфира любой марки сначала загружают жидкие компоненты, после начинают обогрев реактора, включается мешалка. При температуре 85±5°С в реактор с работающей мешалкой подается азот, и загружаются порциями сыпучие компоненты, катализатор. После окончания загрузки загрузочный люк забалчивается. Подача азота на протяжении всего синтеза не прекращается.

1.4.4 Поликонденсация при атмосферном давлении

После загрузки всех компонентов продолжается нагрев реактора до 140±5⁰С, 30⁰С/час. Температура в реакторе регулируется расходом теплоносителя. При достижении температуры 140±5⁰С начинается отгон поликонденсационной воды. Пары воды проходят через дефлегматорную колонну, конденсируются в выносном дефлегматоре. С целью предотвращения уноса из реактора паров гликоля с парами воды колонна охлаждается. Температура наверху колонны регулируется и не должна превышать 105⁰С. Через 16 часов от начала реакции (с момента отгона воды) берут пробу на определение кислотного числа через люк.

1.4.5 Поликонденсация при вакуумметрическом давлении

Аппаратчик обеспечивает создание вакуума в течение 1,5-2 часов и следит за температурой реакционной массы, вакуумом, перепадом давлений и температурой наверху колонны. Первая проба на определение кислотного числа и вязкости отбирается через 4-6 часов после создания (вязкости) вакуума. Последующая проба отбирается через 3 часа. Выбор проб на этой стадии проводится через вакуумный пробоотборник. Синтез прекращают после достижения заданных параметров. Если массовая доля влаги превышает норму, то проводят сушку полиэфира при 110-115⁰С и вакууме, при котором велась вакуумная поликонденсация. Сушат до 0,1% влажности.

1.4.6 Слив полиэфира

После окончания синтеза выключают обогрев реактора и в змеевик подается артезианская вода для охлаждения. Полиэфир охлаждается до 130±5⁰С при работающей мешалке, вакуум стравливается азотом, открывается донный клапан и под давлением азота приблизительно 70 кПа полиэфир через фильтр сливается в

Таблица 3 Спецификация технологического оборудования

Наименование	Кол-во	Материал	Технологические характеристики
Реактор Дефлегматор-ная колонна Холодильник Сборник конденсата	1 1 1 1	Сталь 1*18НТ Сталь 12*18Н10Т Сталь 12*18Н10Т Сталь 12*18Н10Т	Цилиндрический аппарат со сферическим днищем, снабжен рубашкой для обогрева, комбинированной мешалкой, имеется сливной штуцер, загрузочный люк, барботер для подачи азота, термогильза, номинальный объем 2,5 м3. Снабжен вакуумной, азотной и воздушной линиями, имеется змеевик для охлаждения реакционной массы. Состоит из трех царг на фланцевых соединениях. Нижняя часть заполнена насадкой (кольца Рашига 10*10мм). Средняя часть снабжена рубашкой для обогрева. Диаметр внутренней части 1000мм. Верхняя часть снабжена змеевиком и рубашкой для охлаждения и распределенным кольцом для орошения флегмой. Высота 6000мм. Трубчатый теплообменник с поверхностью теплообмена равной 6м2. Цилиндрическая емкость снабженная буйковым уровнемером и штуцером для слива объемом 200 литров.

1.5 Автоматизация и контроль технологического процесса

Автоматизация производственных процессов является одним из основных направлений научно-технологического процесса. Особенно велика роль автоматизации в химической промышленности, т. к. химические реакции протекают с большими скоростями. Сопровождаются выделением вредных веществ, пожаро - и взрывоопасных веществ. Применение автоматически позволяет проводить технологические процессы при оптимальных условиях. Снизить потребление сырья и энергетики, увеличить срок службы оборудования и межремонтные проблемы, сократить обслуживающий персонал, а так же исключить контакты человека с вредными веществами.

Общие принципы регулирования технологического процесса на примере блок схемы автоматического регулятора.

Всякая химическая система регулирования состоит из двух взаимодействующих между собой частей:

- объекта регулирования

- регулятора

При этом качество переходного процесса и устойчивость регулирования зависит от статических и динамических свойств регулятора.

Автоматические регуляторы представляют собой большую группу автоматических управляющих устройств, которые вырабатывают регулирующее взаимодействие в АСР, если регулируемая величина отклоняется от заданного значения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Существует большое число разнообразных типов регуляторов, однако все они представляют собой совокупность некоторых специфических элементов, выполняющие определенные функции (рисунок) датчика 1, устройства сравнения 2, задающего устройства 3, управляющего устройства 4, исполнительного механизма 5, и регулирующего орган 6.

Датчик производит непрерывное измерение текущего значения регулируемой величины в объекте управления 1, который оказывает возмущающее воздействие и преобразует эту величину в сигнал у, например: электрический или пневматический.

Задающее устройство выдает сигнал у₀, соответствующий заданному значению регулируемой величины. Устройство 2 сравнивает сигналы от датчика и задатчика в случаи их различия выдает сигнал рассогласования на управляющее устройство.

Управляющее устройство преобразует, а в случае необходимости усиливает этот сигнал, и с помощью исполнительного механизма регулирующего органа осуществляет управляющее воздействие М на объект управления 1, изменяя входную величину х так, чтобы выходная величина у приняла первоначальное значение. В конкретных случаях отдельные элементы регулятора могут быть объединены в одном блоке или вовсе отсутствовать. Все элементы регулятора образуют замкнутую цепь воздействий, в которой соблюдается принцип детектирования.

Описание регулирования процесса охлаждения.

Рассмотрим на примере холодильника, в который подают охлаждаемый продукт и хладагент (вода). Показателем эффективности данного процесса является температура продукта на выходе из холодильника, а целью управления - поддержание этой температуры на должном уровне. Анализ объекта управления показал, что большую часть возмущающих воздействий невозможно устранить. В связи с этим следует в качестве регулируемой величины брать выход, а регулирующее воздействие осуществлять путем изменения расхода. Так как насос хладагента установлен после холодильника, то стабилизировать конечную температуру продукта можно путем изменения начальной температуре хладагента за счет рециркулирующей части отработанного хладагента. Достоинством данного метода является постоянство расхода и скорости воды в холодильнике, что обеспечивает высокие и стабильные значения коэффициентов теплоотдачи. Комплект средств: ТСП-6097, токовый преобразователь (ПТ-ТС-6), электропневматический преобразователь ЭПП, вторичный прибор со станцией управления ПВ10.1Э, регулирующий блок ПР331, сужающее устройство ДК6-50, передающий преобразователь расхода 13ДД11, вторичный прибор со станцией управления ПВ10.1Э, регулирующий блок ПР3.31, мембранное исполнительное устройство 25ч30нж.

Спецификация средств автоматического контроля и регулирования

Таблица 4

Позиция по тех. схеме	параметры	Марка тип прибора	Место установки	Кол-во	примечание
1-1 8-1 10-1 11-1 13-1 14-1 16-1 21-1 26-1 30-1	расход	Передающий преобразователь расхода	По месту	10	FE
1-2 8-2 10-2 11-2 13-2 14-2 16-2 21-2 26-2 30-2	расход	Передающий преобразователь расхода 13 ДД 11	По месту	10	FT
1-3 8-3 10-3 11-3 13-3 14-3 16-3 21-3 26-3 30-3	расход	Вторичный прибор со станцией управления ПВ 10.1Э	На щите	10	FIRK
Позиция по тех. схеме	параметры	Марка тип прибора	Место установки	Кол-во	примечание
1-4 8-4 10-4 11-4 13-4 14-4 16-4 26-4 30-4	расход	Регулирующий блок ПР 3.31	Щит преобразователя	9	FC
2-1 3-1 15-1 16-1 17-1 18-1 22-1 23-1 28-1	температура	Передающий преобразователь	По месту	9	TE
2-2 15-2 17-2 22-2	температура	Токовый преобразователь ПТ-ТП-68	Щит преобразователя	4	TYЕ/Е
2-3 15-3 17-3 22-3	температура	Электропневматический преобразователь ЭПП	Щит преобразователя	4	TYЕ/Р
2-4 15-4	температура	ВП со стационарным управлением ПВ 20.1.Э	На щите	2	TIRK
Позиция по тех. схеме	параметры	Марка тип прибора	Место установки	Кол-во	примечание
2-5 3-5 15-5 22-5 28-5 16-5 17-5 18-5 23-5	температура	Регулирующий блок ПР 3.31	На щите	9	TC
3-2 18-2 23-2 28-2	температура	Многоточечный самолим. Потенциом КСП-4	На щите	4	TYIR
5-1 6-1 20-1 32-1	давление	Передающий преобразователь давления ВДД 11	По месту	4	PT
5-2 6-2 20-2 32-2	давление	ВППВ 4.2 П	На щите	4	PIR
7-3	уровень	ВППВ 4.2.Э	На щите		LIR
7-2	уровень	ВПС сигнализирующим устройством	Щит преобразователя	1	LA
7-1 27-1 31-1	уровень	ВП с сигнальным устройством	По месту	3	LT
Позиция по тех. схеме	параметры	Марка тип прибора	Место установки	Кол-во	примечание
27-2 31-2	уровень	ВП со станц. управлен. ПВ 10.1Э	На щите	2	LIRK
27-3 31-3 7-3	уровень	Регулирующий блок ПР 3.31	На щите	3	LC
9-1	концентрация	Датчик концепции	На щите	1	QT
9-2	концентрация	Токовый преобразователь ПТ-ТП-68	Щит преобразователя	1	QYЕ/Е
9-3	концентрация	Электропневмообразов. ЭПП	Щит преобразователя	1	QYЕ/Р
9-4	концентрация	ВП со станц. Управлен. ПВ 10.1Э	На щите	1	QIRK
9-5	концентрация	Блок управления ПВ331	На щите	1	QC
12-1	Направлен. двигателя	Направлен. Двигателя кнопоч. Включат. КУ 123-12	По месту	1	Н
12-2	Направлен. двигателя	Направ. Переключ. УП	На щите	1	НА
12-3	Направлен. двигателя	Направ. Двигат. Магнит. пускатель	По месту	1	NS
12-4	Направлен. двигателя	Направ. Переключ. УП	На щите	1	НА

Таблица 5

Наим-е места изм-я параметров и отбор проб	Контролируемый параметр	Частота и способ контроля	Нормы и технические показатели	Методы испытаний и средств контроля	Кто контролирует
ДЭГ	1.входной Массовая доля влаги	Контроль сырья (для всех марок) каждая новая партия аналитически	Полиэфиров не более 0,4%	Метод Филера ГОСТ 14870-77	лаборант
Фталевый ангидрид	Внешний вид	Каждая новая партия	Белое кристаллическое вещество	визуально	визуально
Тетрабутоксититан	Внешний вид	Каждая загрузка	Прозрачная жидкость	лаборант	лаборант
Проверка реактора на герметичность и продувка инертным газом	2.подготовка Давление время	Оборудования (для всех видов ПЭ) перед каждым синтезом визуально	60-70кПа 10,6-10,7см3 25-30 мин	МВТП-160 школа от 1 до 1,3 кг/м3	лаборант
ДЭГ	3.получение 3.1звешивание температура	Полиэфира марки сырья каждые 30 мин. автоматически	П-528 85±5єС	Преобразователь ТХК-0,17±2,38єС	аппаратчик
Фталевый ангидрид	масса	Каждая загрузка	1003,55±1 кг	Весы с пределом взвешивания 100кг погрешность 0,5кг ГОСТ 3484-73	аппаратчик
Наим-е места изм-я параметров и отбор проб	Контролируемый параметр	Частота и способ контроля	Нормы и технические показатели	Методы испытаний и средств контроля	Кто контролирует
ДЭГ	масса	Каждая загрузка (визуально)	792±1 кг	Весы со взвешиванием до 1000 кг±0,5 кг ГОСТ 3484-73	аппаратчик
тетрабутоксититан	масса	Каждая загрузка (визуально)	0,120±0,001 кг	Весы ВПКТ-500 до 0,01 кг предельное взвешивание до 500	аппаратчик
Нагревание реакционной массы	3.2нагрев реакционной массы температура	Каждые 30 мин, время автоматически	145±5єС 2 часа	Преобразователь ТХК, погрешность 2,38єС	аппаратчик
При атмосферном давлении	3.3поликонденсация, температура дефлегматора время Кислотное число	После окончания стадии	100±4єС 4-5часов Не более 95 мл КОН/г	Часы преобразователь ТХК, погрешность 2,38С КСП шкала от 0-300 кл.т.0,5 часы ГОСТ 25210-82	Аппаратчик Аппаратчик лаборант
Наим-е места изм-я параметров и отбор проб	Контролируемый параметр	Частота и способ контроля	Нормы и технические показатели	Методы испытаний и средств контроля	Кто контролирует
При вакуумметрическом давлении	Вакуумметрич. Давление Время набора давления Время Кислотное число вязкость	Каждый час автоматически 30 мин. Каждый час автоматически Каждые 2 часа в конце синтеза через час По достижении	От 85 до 95 кПа 1,5-2 часа 20-25 мин Не более 3 мг КОН/г Кислотного 1700±1000 мПа	Моновакууметр МИТП-160 кр.т.0,5 Часы ГОСТ 25520-820 ГОСТ 6-05-442-76	Аппаратчик Аппаратчик Лаборант лаборант
Охлаждение и слив	Температура Время Массовая доля влаги	Каждые 30 мин. (автоматически) Каждый час запись в журнал Каждая партия (аналитически)	130±5єС 6-8 кг Не более 0,1	ТХК 179 погрешность 2,38 потенциометр КСП, кл.т.0,5 метод Фриллера	Аппаратчик аппаратчик

1.6 Организация производства

Система организации труда и его оплаты на предприятии в целом, в которую входит техника, технологическая система, система организации производства, система управления. Основной задачей системы является обеспечение рационального использования рабочей силы с целью повышения производительности. Система организации труда в рамках определенного трудового коллектива, с целью достижения полезного эффекта трудовой деятельности. Исходя, из анализа работы предприятий химической промышленности устанавливается, повременно-премиальная система оплаты и трехсменный график работы.

1.6 Компоновка оборудования. Характеристика производственного здания

1.6.1 Компоновка оборудования

Компоновка оборудования отделения выполняется в плане и разделах здания. При размещении оборудования учитывались следующие технологические требования:

А) удобство обслуживания оборудования и возможность демонтажа аппаратов и их деталей при ремонте

Б) наименьшая протяженность технологических линий

В) обеспечение максимально коротких трубопроводов между аппаратами при необходимости самотека

Г) наиболее эффективное использование производственной площади.

1.6.2 Характеристика производственного здания

По пожаро- и взрывоопасности производственное здание относится к категории В. Это здание должно иметь совмещенное освещение, вентиляцию и центральную систему отопления. Здание состоит из основного помещения, где осуществляется технологический процесс, и подсобного помещения для размещения бытовых и административных помещений.

Строительные параметры основного помещения.

- ширина пролета 9м;

- шаг колонны 6м;

- высота этажа 9,3 м;

- высота здания 11,3м.

Здание имеет сборный железобетонный фундамент стаканного типа. Он состоит из стаканов, в которые устанавливаются колонны. И фундаментных балок, которые укладываются на ступени стаканов и образуют поверхность, на которую укладываются стены наружных ограждений. Зазоры между торцами балок заполняют бетоном. Фундаментальные балки имеют высоту 400 мм и длину 6000 мм.

Для оборудования жесткого каркаса здания используются колонны прямоугольного сечения. Колонны имеют высоту 1500 мм. В качестве основных строительных конструкций применяют сегментные фермы проемом 6м.

На строительные конструкции уложены плиты покрытия размером 1,5*0,6 м. на плиты покрытие настилают пароизоляцию - один слой персамина на битумном мостике, укладывают утеплители - торфоплиты слоем 200 мм, делают цементную стяжку толщиной 25 мм, а на нее наклеивают гидроизоляционный ковер - три слоя рубероида на битумном мостике и наносят защитный слой. Полы устраивают по грунту. Основание под пол уплотняют с добавкой щебня, и по нему укладывают слой утрамбованного песка, шлак, гравия, щебня, затем укладывают теплоизоляцию и гидроизоляцию, стяжку из цементно-песчанного раствора, затем чистый пол, в качестве которого используется керамическая плитка.

Стены выполняют из железобетонных панелей толщиной 3000 мм. Стены пристроек выполняют из кирпича. Толщина внешней стены составляет 510 мм, стен внутри здания - 250 мм. Окна выполнены в виде отдельных проемов с отдельными открывающимися створками. Предполагается один ярус остекления. Низ оконного проемa на отметке 1,2 м, высота остекления 5,4 м для промышленного помещения 2,4 м и для бытовых и административных помещений.

1.7 Охрана труда и противопожарная техника

Из многоатомных спиртов, используемых для получения сложных полиэфиров, наиболее токсичен этиленгликоль. Он действует на центральную нервную систему, на почки. Пары этиленгликоля при длительном воздействии вызывают раздражение глаз, верхних дыхательных путей и обладают наркотическим действием. Токсическое действие диэтиленгликоля аналогично по характеру, но выражено слабее. Пары многоатомных спиртов образуют с воздухом взрывоопасные смеси в пределах, например, для этиленгликоля 0,6-6,8% (об.).

Поликарбоновые кислоты, а также их ангидриды и хлорангидриды обладают раздражающим и общетоксическим действием. В частности, фталевый ангидрид вызывает экземы, действует на дыхательную систему и на пищеварительный тракт. Токсичность хлорангидридов кислот усугубляется возможностью их гидролиза с образованием хлористого водорода и свободных кислот. Фосген - отравляющее вещество удушающего действия. Предельно допустимая концентрация фосгена в воздухе производственных помещений 0,5 мг/м³.

Пылевоздушные смеси твердых полиэфиров взрывоопасны.

Производственные помещения, в которых производится получение и переработка полиэфиров, должны быть оборудованы эффективной общей и местной приточной вытяжной вентиляцией. Работающие должны пользоваться индивидуальными средствами защиты (спецодеждой, фартуками, перчатками, противогазами, респираторами). В производстве сложного полиэфира марки П-527 опасными моментами являются:

- возможность поражения электрическим током в результате неисправности заземления и изоляции

- получение механических травм от вращающихся частей механизма при отсутствии заграждения

- получение раздражений и химических ожогов слизистых оболочек и верхних дыхательных путей при работе с фталевым ангидридом без средств индивидуальной защиты

- получение термических ожогов при прикосновении к неизолированным частям оборудования.

Для безопасного ведения технологического процесса и обеспечения безопасных условий работы персонала и предупреждение аварии необходимо следующее:

- согласно правилам пожарной безопасности при эксплуатации оборудования в химической промышленности, температура на поверхности нагревательных приборов не должна превышать 80% от величины температуры воспламенения находящихся в помещении горючих веществ

- к самостоятельной работе допускать лиц, прошедших инструктаж, обученных безопасным методам работы, сдавшим экзамен квалифицированной комиссии на право доступа к самостоятельной работе, с последующей записью в личной карточке инструктажа

- оборудование должно быть заземлено, а токоведущие провода, находится в исправном состоянии

- все вращающиеся части механизмов должны иметь глухие ограждения

- загрузку компонентов производить в соответствующей спецодежде и индивидуальных средствах защиты: защитные очки, резиновые перчатки, респиратор

- должна быть обеспечена бесперебойная работа приточно-вытяжной вентиляции

- у загрузочного люка реактора должен быть местный вентиляционный отгон

- в случае отбора проб через загрузочный люк, обязательно выключить мешалку и проводить отбор проб в защитных очках и противогазе

- нагретые части оборудования с температурой не ниже 60°С, должны быть теплоизолированными.

Во избежание взрывов и пожаров должны предусматриваться и соблюдаться правилами защиты от статического электричества:

а) наличие исправного заземления металлоконструкций и трубопроводов

б) применение электрооборудования в соответствии с требованиями и правилами устройств электроустановок

в) герметичность оборудования

г) надежная работа вентиляционной системы

д) исключение запыленности помещения

е) пропитка коренного сальника только полиэфиром или глицерином

ж) применение не искрящегося инструмента

з) применение инертного газа во время загрузки мономеров. Ведение процесса и при снятии вакуумметрического давления.

1.8 Охрана окружающей среды

Производство сложных полиэфиров не имеет неутилизированных твердых отходов. Тара из под сырья - металлические бочки, мешки после тщательного опорожнения без дополнительной обработки используются для нужд предприятия.

Таблица 7

Утилизация сточных вод.Наименование стока	Куда сбрасываются	Кол-во стоков	Периодичность сброса	Характеристика
				Состав сброса	Кол-во вредных веществ
Артезианская вода на охлаждение реактора и дефлегматора Первая промывная вода Вторая и третья промывные	В канализацию промышленных отходов Тоже тоже	14 м3/сут 1,6 м3/сут 3,2 м3/сут	Непрерывно в процессе синтеза Один раз в квартал Один раз в квартал	Вода 100% Вода 98,8% П-7 (0,2%) Na3PO4 1% Вода 99,9% неорганические примеси 0,11%	р Н Na3PO4 6,5-8,5 - 1,74 мг/л тоже
Наименование стока	Примечание
Артезианская вода на охлаждение реактора и дефлегматора Первая промывная вода Вторая и третья промывные воды	Может быть использована для промывки реактора

Таблица 8

Утилизация жидких отходов

Наименование отходов	Куда складируется	Кол-во отходов	Периодичность сбрасывания	Химический состав
Атмосферный отгон Вакуумный отгон Отходы полиэфира и потери реакционной массы	В бочки под слив	Не более 192 кг/синтез Не более 50 кг/синтез 2-3 кг/синтез	Каждый синтез	Вода 99% Диэтиленгликоль- 98% глицерин- 0,2% Вода - 95% Диэтиленгликоль - 4,2% Глицерин - 0,8% Полиэфир - 100%

Таблица 9

Выбросы в атмосферу

Наименование выброса, аппарата	Кол-во источников	Суммарный объем отходящих газов	Периодичность	Характеристика выброса
				состав	Допускаемое количество
Реактор, вытяжная система	1	4370 м3/л	Непрерывно во время синтеза	Адипиновая кислота диэтиленгликоль	0,0018 г/с 0,00022 г/с

2. Расчетная часть

2.1 Материальный расчет и материальный баланс производства

Расчет материального баланса.

N=500 т/год

251 день - количество рабочих дней

n=114 дней - количество нерабочих дней

Потери по стадиям:

1. подготовка сырья (загрузка) - 1,3%

2. поликонденсация - 2,7%

3. слив полиэфира - 2%

У_потерь=6%

Рецептура:

Диэтиленгликоль ДЭГ - 115 м.ч.

Фталевый ангидрид ФА - 100 м.ч.

Тетрабутоксититан ТБТ - 0,01 м.ч.

1. Определяем теоретический расход компонентов

q_т=B_к·1000/УВ_к

q_{т (ДЭГ)}=115·1000/(115+100)=534,884 кг/т

q_{т (ФА)}=100·1000/215=465,116 кг/т

q_{т (ТБТ)}=0,01·1000/215=0,047 кг/т

определяем действительный расход компонентов

q_д= q_т^к·100/100- УВ_к

где q_т - теоретический расход, кг/т

УВ_к - сумма потерь на всех стадиях

q_{д (ДЭГ)}= 534,884·100/(100-6)= 569,026кг/т

q_{д (АК)}= 465,116·100/94= 494,804кг/т

q_{д (ТБТ)}=0,047·100/94=0,05 кг/т

Таблица 10

Материальный баланс стадии загрузки, кг/т

Загружено	Величина	Получено	Величина
ДЭГ	569,026	ДЭГ	561,629
ФА	494,804	ФА	488,372
ТБТ	0,05	ТБТ	0,049
		Потери 1,3%	13,83
Итого	1063,88	Итого	1063,88

100%-1,3%=98,7%

Загрузка компонентов с учетом потерь

569,026·0,987= 561,629кг/т

494,804·0,987= 488,372кг/т

0,05·0,987=0,049 кг/т

Потери от общей массы

1041,707·0,013=13,83

Таблица 11

Материальный баланс стадии поликонденсации, кг/т

Загружено	Числовое значение	Получено	Числовое значение
ДЭГ	561,629	ПЭ	1006,46
ФА	488,372	Вода	15,24
ТБТ	0,049	Потери 2,7%	28,35
Итого	1050,05	Итого	1050,05

Количество выделившейся поликонденсационной воды составит:

О

С106 г/моль18 г/моль

О + (СН₂)₂-О-(СН₂)₂=П-527+Н₂О

С |

РР ОН ОН

О

115 м.ч. + 100 м.ч.=215 м.ч. (кг/т)

148 г/моль+106г/моль=254г/моль

254г/моль - 18 г/моль Н₂О

215 кг/т - х

х=15,24 кг/т - теоретическая вода

Количество готового теоретического полиэфира:

215 кг/т - 15,24 кг/т = 199,76 кг/т

Общее количество потерь:

1050,05*0,027=28,35кг/т

Таблица 12 Материальный баланс стадии слива, кг/т

Загружено	Числовое значение	Получено	Числовое значение
ПЭ	1006,46	ПЭ	986,331
		Потери 2%	20,129
Итого	1006,46	Итого	1006,46

Общее количество потерь

1006,46·0,02=20,129

Количество готового ПЭ

1006,46-20,129=986,331 кг/т

Таблица 13 Расходные коэффициенты сырья и материалов

Сырье	Расходный коэффициент К кг/т	Часовой расход qчас кг/час	Суточный расход qсут кг/сут	Годовой расход qгод т/год
ДЭГ	569,026	47,23	1133,52	284,513
ФА	494,804	41,07	1128,24	547,402
ТБТ	0,05	0,004	0,096	0,025

q_час=П_час·К/1000

П_час=N·1000/Т_эф

Т_эф=(365-114)·24=6024

П_час=500·1000/6024=83 кг/час

q_час^ДЭГ=83·569,026/1000= 47,23 кг/час

q_час^ФА=83·494,804/1000=41,07 кг/час

q_час^ТБТ=83·0,05/1000=0,004 кг/час

q_сут= q_час^к·24

q_сут^дэг= 47,23·24=1133,52 кг/сут

q_сут^ФА=41,07·24=1128,24 кг/сут

q_сут^тбт=0,004·24=0,096 кг/сут

q_год=К·N/1000

q_год^ДЭГ=569,026·500/1000= 284,513т/год

q_год^ФА=494,804·500/1000=247,402 т/год

q_год^ТБТ=0,05·500/1000=0,025 т/год

2.2 Технологический расчет оборудования

Задачей технологического расчета оборудования является определение количества емкостей и производительности всех аппаратов, входящих в технологическую схему проектируемого производства. Для стандартного оборудования технологический расчет сводиться к определению необходимого количества оборудования, а для нестандартного к определению основных конструктивных размеров и их числа.

Размеры аппаратов как периодического, так и непрерывного действия определяются их производительностью.

Исходными данными для расчета оборудования являются количество материалов, поступающих в аппарат за один цикл (при периодическом процессе) и за единицу времени (при непрерывном процессе), параметры технологического режима.

При выборе конструкций оборудования следует ориентироваться на стандартные отечественные машины и аппараты.

Общий реакционный объем V аппаратов периодического действия при заданном суточном объеме перерабатываемых веществ составит:

V_раб=V_сут·Т·К/24ц

где Т - время технологического цикла, необходимое для загрузки, нагрева,

промывки, продувки и разгрузки аппарата, ч

К - коэффициент запаса производительности

ц - величина коэффициента заполнения, зависит от характера процесса,

протекающего в аппарате

V_сут - суточный объем перерабатываемых веществ, м³

К=Т_ном/Т_эф

К=365/249=1,1

V_сут= q_{сут (каждого компонента)}/p

q_сут - суточный расход компонента, кг/сут

p - плотность данного компонента, кг/м³

p (ДЭГ)=1118кг/м³

p (ФА)=1527 кг/м³

V_{сут (ДЭГ)}=569,026/1118= 0,5м³

V_{сут (ФА)}= 494,804/1366=0,3 м³

V_сут= 0,5+0,3=0,8 м³

Поскольку количество ТБТ очень мало, то при расчете общего объема реактора его не учитываем. Коэффициент заполнения принимаем 0,8. Т=35,5 ч (из регламента). К=1,1

V_раб=0,8·35,5·1,1/(24·0,8)=1,6 м³

Выбираем аппарат с V=2,00 м³ по учебнику Альперта «Основы проектирования химических установок»:

для проведения синтеза потребуется 1 аппарат с V=2,00 м³ и техническими характеристиками:

d_внут=1400 мм

Н цилиндрической части=1100 мм

Полная - 1475 мм

Внутренняя поверхность - 7,1 м³

Масса реактора - 1975 кг

2.3 Тепловой расчет оборудования

Электродвигатель служит для подогрева кремней - органической жидкости до 210 - 220⁰С. Кремний - органическая жидкость обогревает реактор, насос, трубопровод, скорость уменьшения температуры 30⁰С в час. Пустовой перегон - это разогрев реактора от 20 до 140⁰С при скорости изменения температуры 30⁰С в час.

Время разогрева

t= t _к - t _н / t_изм

t=140-20/30=4 часа

Расход тепла на разогрев реактора

Q_р=m*с (t ₂ -t ₁)

Q_р=1975*0,5 (140-20)=11800 кДЖ , где

m - масса реактора 1975 кг

с - удельная теплоемкость 0,5 кДж/кгК

t ₁ - начальная температура 20⁰С

t ₂ - конечная температура 140⁰С

Q_р = Q_р/t *3600

Q_р = 11850/4*3600=8,2 кВт/ч

Расход тепла на разогрев мешалки

Принимаем 30% от Q_р

Q_м = Q_р*0,3

Q_м=8,2*0,3=2,46 кВт/ч

Расход тепла на разогрев сырья

Q_сыр=m*с (t ₂ -t ₁), где

m - масса компонента: фталевый ангидрид 41,07 кг/ч, ДЭГ 47,23 кг/ч

с - удельная теплоемкость компонента: ФА 2,041 кДж/кгК, ДЭГ 3,077 кДж/кгК

Q_ДЭГ= 47,23*3,077(140-20)=17439,205 кДж

Q_ФА= 41,07*2,041(140-20)=10058,864 кДж

Q_сыр= Q_ДЭГ + Q_ФА

Q_сыр=17439,205+10058,864=27498,069 кДж

Q_сыр= Q_сыр/t *3600

Q_сыр=27498,069/1*3600=7,6 кВт/ч

Расход тепла на разогрев теплоизоляции реактора

Данные производства:

толщина теплоизоляции а=100 мм=0,1 м

плотность теплоизоляции р=50 кг/м³

геометрическая поверхность (по расчету оборудования) S=10,8 м³

Масса теплоизоляции:

m_{теплоиз}=а*р*S

m_{теплоиз}=0,1*10,8*50=54 кг

Q_{теплоиз}= m_{теплоиз}*с (t ₂ -t ₁), где

с - удельная теплоемкость теплоизоляции 0,64 кДж/кгК

Q_{теплоиз}=54*0,64(140-20)=4147,2 кДж

Q_{теплоиз}= Q_{теплоиз}/t *3600=4147,2/4*3600=0,29 кВт/ч

Потери тепла в окружающую среду

Q_п=l_из + ст F (t _ст - t_{окр. среды})=10,79*10,8 (40-20)=2330,6 кДж, где

l_из + ст - коэффициент теплоотдачи

l_из + ст = 9,3*0,058(40-20)=10,79 Вт/м²К

t _ст - температура изоляции 40⁰С

t_{окр. среды} - температура в окружающую среду 20⁰С

F - геометрическая поверхность 10,8м²

Q_п= Q_п/t *3600= 2330,6/4*3600=0,16 кВт/ч

На разогрев реактора потребуется тепла:

Q_общ = Q_р + Q_м + Q_сыр + Q_{теплоиз} + Q_п

Q_общ=8,2+2,46+1,8+0,29+0,16=12,91 кВт/ч

Расход тепла на разогрев трубопровода

Данные предприятия:

t - время разогрева - 1 час

m_тр - масса труб - 231,6 кг

l - длина трубопровода - 50 м

d - диаметр трубы - 57*3,5 мм

t_нач - 20⁰С

t_кон - 225⁰С

Q_тр= m*с (t ₂ -t ₁)=231,6+0,5(225-20)=23739 кДж, где

с - удельная теплоемкость стали - 0,5 кДж/кгК

Q_тр= Q_тр /t *3600=23739/1*3600=6,6 кВт/ч

Расход тепла на разогрев теплоизоляции трубопровода

Q_{т. из. тр.}= m*с (t ₂ -t ₁)= 30,5*0,64(220-20)=3904 кДж, где

m - масса теплоизоляции по данным предприятия - 30,5 кг

с - удельная теплоемкость изоляции - 0,64 кДж/кгК

t₂ - конечная температура по данным предприятия - 220⁰С

t₁ - начальная температура - 20⁰С

Q_{т. из. тр.}= Q_{т. из. тр.}/t *3600=3904/1*3600=1,08 кВт/ч

Потери в окружающую среду тепла трубопровода

Q_п.т.=l*F (t _ст - t_{окр. среды})=10,8*21,5(40-20)=4644 кДж, где

l - коэффициент теплопередачи

l = 9,3*0,058(40-20)=10,8 Вт/м²К

F - геометрическая поверхность труб - 21,5м²

t _ст - температура теплоизоляции - 40⁰С

t_{окр. среды} - температура окружающей среды - 20⁰С

Q_п.т= Q_п.т/t *3600=4644/1*3600=1,29 кВт/ч

На разогрев трубопровода потребуется тепла

Q_общ.т.= Q_тр+ Q_{т. из. тр.}+ Q_п.т=6,6+1,08+1,29=8,97 кВт/ч

Расход теплоносителя на разогрев труб

m= Q_общ.т*3600/с (t_н - t_кон.)=8,97*3600/2,24 (220-210)=1441,6 кг/ч

V_т=m/1000=1441,6/1000=1,44м³/ч

Расход тепла в период пуска

Q= Q_общ.т+ Q_общ=8,97+12,91=21,88 кВт/ч

Требуемая мощность электродвигателя

Коэффициент использования электроэнергии - 80%

N=Q/0,8=21,88/0,8=72,9 кВт/ч

Так как расход тепла максимален в пусковом периоде, то мощность электродвигателя выбираем по этой стадии. Установленная мощность электродвигателя - 75 кВт

Расход теплоносителя на разогрев реактора

m= Q_общ.т*3600/с (t_н - t_кон.)=12,91*3600/2,24 (220-210)=2074,8 кг/ч, где

Q_общ.т (по раствору) - 12,91 кВт/ч

с - удельная теплоемкость теплоносителя - 2,24 кДж/кгК

t_н - начальная температура теплоносителя - 220⁰С

t_кон - конечная температура теплоносителя - 210⁰С

V_т=1,44 м³/ч

Расход тепла для отгона воды в первый час

В первый час отгоняется 36% конденсационной воды

m_В1=368,9*0,36=132,8 кг/ч

368,9 кг/ч - масса реакционной воды из материального баланса

Q_В1=ТВ*r=132,8*2260=300128кДж/ч, где

r - удельная теплота парообразования воды - 2260 кДж/кг

Q_В1= Q_В1/t *3600=300128/4*3600=20,8 кВт/ч

Расход теплоносителя для отгона воды в первый час

По данным предприятия потери в окружающую среду - 1,4 кВт/ч

m = ((Q_В1+ Q_пот)·3600)/(с·( t₂-t₁))=((20,8+1,4)·3600)/(2,24·(220-210))=3567,9 кг/ч

V=3567,9/1000=3,6 м³/ч

Количество тепла, требуемое для испарения остальной воды

m _В2 =368,9- m_В1=368,9-132,8=236,1 кг/19ч

m _В2 отгоняется за 19 часов. Среднечасовой расход отгоняемой воды:

m _В2=236,1/19=12,4 кг/ч

Q_вч= m· r=12,4·2260=28024 кДж/ч

Q_В2=28024/3600=7,8 кВт/ч

Количество тепла в окружающую среду 7,8 кВт/ч

Расход теплоносителя на оставшееся количество воды

M=((1,8+1,6)·3600)/(2,24·(220-210))=1510,7 кг/ч

V=1510,7/1000=1,5 м³/ч

Расход тепла выделившегося при охлаждении сырья

Q_{охл. сырья}=М·с·( t₂-t₁)=454,504·2,7·(200-130)= 85901,2кДж

где М - 454,504 кг - масса ПЭ (из материального баланса)

с - 2,7 - теплоемкость сырья П-528

t₂=130°С t₁=200°С

Время охлаждения 2 часа.

Q_{охл. сырья}=85901,2/2·3600=11,9 кВт/ч

Расход тепла выделившегося при охлаждении реактора

Q_{охл. реактора}= m·с·( t₂-t₁)=1975·0,5·(200-130)=69125 кДж

где m - масса реактора=1975кг

с - теплоемкость реактора=0,5 кДж/кг·К

Q_{охл. реактора}=69125/2·3600=9,6 кВт/ч

Расход тепла выделившегося при охлаждении мешалки

Q_{охл. меш}=0,3· Q_{охл. реактора}=0,3·9,6=2,88 кВт/ч

Количество тепла выделившегося при охлаждении теплоизоляции

Q_{теплоиз}= m·с·( t₂-t₁)=54·0,64·(200-130)=2419,2 кДж

где m - масса теплоизоляции 54 (из расчета выше)

с - удельная теплоемкость теплоизоляции=0,64 кДж/кг·К

Q_{теплоиз}=2419,2/2·3600=0,3 кВт

Всего выделяется тепла при охлаждении П-528

Q_{охл.общ.}= Q_сыр+Q_{ох.реак.}+ Q_{охл.меш}+Q_{охл. т.из.}=11,9+9,6+2,88+0,3=24,68 кВт/ч

Зона конденсации

Q_конд=К·F_к·Дt_ср

F_к= Q_конд/ Дt_ср· К=20,8·10³/87,5·170=1,4 м²

Дt_ср=(t_б+t_м)/2=(90+85)/2=87,5°С

где К=170·10^-3 Вт/м²·К - коэффициент теплопередач

10>15

100<100

t_б=90 t_м=85

Зона охлаждения

Q_охл=К·F_охл· Дt_ср

F_охл= Q_охл/ Дt_ср·К=7,8·10³/38,8·61=3,3 м³

Дt_ср=( t_б-t_м)/2,31lgt_б/ t_м=38,8°С

100>20

10<8

t_б=90 t_м=12

где К - коэффициент теплопередачи=61·10^-3 кВт/м²·К

Общая поверхность конденсатора

F_об=F_к+F_охл=1,4+3,3=4,7 м²

К установке применяются конденсаторы F=5 м²

Расход артезианской воды для конденсатора

Q= m·с·( t₂-t₁)

m = Q_общ·3600/ с·( t₂-t₁)=(20,8+7,8)·3600/4,19·(15-8)=3510,4 кДж/ч

где Q_общ= Q_охл+ Q_кон

V=3510,4/1000=3,5 м³/ч

Расход воды в теплообменнике дефлегматорной колонны

Q=К·F_охл· Дt_ср=250·0,36·3,5=315 кВт

где К - коэффициент теплопередачи=250 Вт/м²·К

F - геометрическая поверхность теплообменника по данным предприятия=0,36 м

Дt_ср=( t_б-t_м)/2=(95-88)/2=3,5°С

m =315·3600/4,19·(15-8)=38663,5 кг/ч

V=38663,5/1000=38,7 м³/ч

103>103

15<8

t_б=88 t_м=95

2.4 Расчет потребности электроэнергии на технологические цели

Расчет расхода пара давлением

Пар расходуется на подогрев дефлегматорной колонны, в пароступенях:

а) на подогрев дефлегматорной колонны

Q=m*r=13,5*2260=30510 кДж, где

m - масса пара по данным предприятия - 13,5кг/ч

r - удельная теплота парообразования воды - 2260 кДж/кг

Q=30510/3600=8,48 кВт/ч

Д=Q*3600/g=8,48*3600/2222=14,4 кг/ч, где

Д - расход пара

g- 2222 кДж/кг

б)по практическим данным расход пара на ступенях 20кг/ч - Д_ст

Д_общ=Д+Д_ст=14,4+20=34,4кг/ч

Д_газ=ф*n*Д=20*70*34,4=48160кг/год

Д_т=Д_газ/200=48160/200=240кг/год, где

n - число синтезов в год

Расход электроэнергии

а)Расход электроэнергии на работу электронагревателя

Определяем годовой расход электроэнергии

Q_год=N·К·ф_сут·T_эф/Ю=30·0,8·24·249/0,85=168734 кВт/ч

где N_{эл/нагр}=30 кВт/ч (смори тепловой баланс)

К - коэффициент загрузки=0,8

T_эф=249 день

ф_сут - число работы в сутки

Q_т= Q_год/N_год=168734/500=337 кВт/ч

где N_год - мощность производства 500 т/год

Расход электроэнергии на работу вентиляции.

Цех расположен в ЗАО «Блокформ», предлагаю установить реактор синтеза ПЭ на первом этаже так, как это сделано сейчас. Объем отделения №1 по проектным данным составляет 24*15*6=2160м³. Кратность обмена воздуха =10. Для общей вентиляции отделения предлагаю установить общий центробежный вентилятор. Тогда производительность вентилятора составит

2160*10=21600м³/ч=6м³/сек.

Напор 200мм водяного столба или 2000Па, тогда мощность вентилятора равна

2.5 Расчет потребности воды, азота на технологические цели

Расход воды на охлаждение полиэфира

Q_{н. год.}=m*с (t₂- t₁)=300000*2,7(200-130)=56700000кДж, где

m - масса ПЭ в год 300000кг

с - удельная теплоемкость ПЭ 2,7кДж/кгК

m_воды=Q/с(t₂- t₁)=56700000/4,19(15-8)=1933174кг/год

V_воды=m/g=1933174/1000=1933м³/ч

V_т= V_воды/N=1933/500=3,9м³/т

Расход воды на охлаждение насоса

V_год=r*V*n=23*4*70=6440м³/год, где

n - число синтезов в год 70

r - число часов работы за синтез

V - 4м³/ч по данным предприятия

V_т= V_год/N=6440/500=12,9м³/т

Расход воды для конденсатора и охлаждения пара в дефлегматорной колонне.

V_год =r*V*n=20*70*0,086=120,4 м³/ч, где

n - число синтезов в год 70

r - число часов за синтез 20ч

V - объем воды по данным предприятия

V_т= V_год/N=120,4/250=0,5 м³/т

Общее количество воды.

Q_{общ.год}=1933+6440+120,4=8493,4 м³/ч

Q_общ.т=7,7+25,8+0,5=34м³/т

Расчет потребности азота

Азот требуется для продувки оборудования, создания вакуума, ведения синтеза

Определяем расход азота для ведения синтеза

Q=0,785·d²·w

где d - внутреннй диаметр трубы, м

w - скорость азота, м/с

Q=0,785·0,025²·25=0,012 м³/с=43,2 м³/ч

Продувка оборудования занимает 10 минут.

43,2·10/60=7,2 м³

43,2·29/60=20,88 м³

Определяем расход азота для «гашения» вакуума в системе

Таблица 14

Наименование оборудования	Объем	Количество	Суммарный объем
Реактор	3,2	1	3,2
Дефлегматорная колонна	0,5	1	0,5
конденсатор	0,3	1	0,3
сборник	0,16	1	0,16
Итого			4,16

Суммарный объем оборудования 4,16 м³, следовательно, для гашения вакуума потребуется 4 м³ азота.

Для заполнения трубопроводов потребуется дополнительно азота в количестве 50% от объема оборудования.

4,16·0,5=2,08 м³

Расход азота на синтез

7,2+20,88+4+2,08=34,16 м³

Расход азота на 1 т готовой продукции

34,16 - 2160,6

у - 1000

у=15,8 м³

Расход азота на проектируемый выпуск

15,8·300=4740 м³

Заключение

В моем курсовом проекте были рассмотрены следующие вопросы:

Во-первых, это технологическая часть. В состав технологической части входят: характеристика сырья и характеристика готовой продукции; произведено технико-экономическое обоснование выбора способа, производства; описан технологический процесс с указанием всех параметров; процесс автоматизирован и контролируется; произведена компоновка оборудования; рассмотрены опросы промышленной технологии и техники безопасности.

Во-вторых, это расчетная часть, где произведены материальные расчеты и составлен материальный баланс производства. Рассчитан реактор, а также потребность электроэнергии, азота, воды, сжатого воздуха на технологические цели.

В-третьих, это графическая часть. Она представлен следующими чертежами: технологическая схема производства со схемой автоматизации и контроля, чертеж основного аппарата (реактор).

В ходе работы были использованы технологический регламент, техническая литература для выполнения необходимых расчетов, а также методические пособия.

Размещено на Allbest.ru