Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

"Расчет и проектировка производства тиокола"

Введение

Полисульфидные каучуки (тиоколы) получили широкое распространение. Герметики на их основе используются в автомобильной промышленности, в авиапромышленности, в судостроении и в строительстве. Также они используются в качестве компонента в смесевых твердых ракетных топливах. Срок службы полисульфидных полимеров 25 лет.

На ОАО "КЗСК" производственное подразделение для производства полисульфидных полимеров введено в действие в 1965 году. Разработчиком технологического процесса является НИИСК, генеральным проектировщиком - ГИПРОКАУЧУК.

На данный момент оборудование сильно изношено, однако в связи с большим спросом производство тиокола растет. Данное подразделение является одним из трех производителей тиокола в мире.

Историческая справка

Полисульфидные полимеры являются одним из первых видов синтетических каучуков и относятся к классу полимеров специального назначения. Отличительными особенностями вулканизатов этих полимеров являются стойкость к набуханию в различных растворителях и маслах, влаго- и газонепроницаемостью, озоностойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, стабильность при длительном хранении и эксплуатации, сочетающиеся с хорошей морозостойкостью. Промышленное производство полисульфидных эластомеров начато в 1929 году в США фирмой "Тиокол Кемикл Корпорэйшн".

Наиболее широкое применение получили жидкие полимеры или жидкие тиоколы на основе ди (-хлорэтил) формаля, выпуск которых составляет 80% от общего производства полисульфидных полимеров. С целью расширения ассортимента жидких тиоколов производятся

исследования по модификации жидких тиоколов и созданию новых материалов. Получен тиоуретановый эластомер, характеризующийся лучшим комплексом физико-механических свойств и более высокой адгезией по сравнению с вулканизатами обычных жидких тиоколов.

Области применения

Области применения полисульфидных эластомеров определяются их свойствами. Тиокол FA применяют для изготовления печатных валиков, маслостойких рукавов для нефтяных продуктов и ароматических топлив, для бензомаслостойких прокладок, которые эксплуатируются в условиях, не требующих сопротивления остаточному сжатию.

Тиокол ST используют в тех случаях, когда необходимо сочетание низкотемпературных свойств со стойкостью к растворителям и высоким сопротивлениям к остаточному сжатию. Из него главным образом изготавливают диафрагмы в газовых счетчиках.

На основе жидких тиоколов, как за рубежом, так и у нас выпускается ряд торговых марок герметиков, отличающихся природой наполнителя, консистенцией, скоростью вулканизации и специфическими свойствами при эксплуатации.

В авиационной промышленности эти материалы применяют для герметизации, уплотнения фюзеляжей, воздухопроводов, кабины пилота, иллюминаторов и металлических соединений различного типа. Герметики должны иметь адгезию к алюминиевым сплавам, стойкость к обычному и реактивному топливам и хорошие эксплуатационные свойства в условиях полета.

В судостроении герметики используют для защиты стальных корпусов от кавитации и эрозии в подводных условиях.

В строительной технике тиоколовые герметики применяют для герметизации наружных навесных стен, температурных и осадочных швов.

В автомобилестроении полисульфидными герметиками заменяют резиновые прокладки для создания крепления неподвижных ветровых стекол.

Водные тиоколовые дисперсии можно применять для получения антикоррозионных покрытий для металлов. Дисперсии наносятся на поверхность и после высыхания образуются пленки с хорошей бензо- и маслостойкостью, влаго- и газонепроницаемостью.

Жидкие тиоколы более распространены, чем твердые, что связано с их способностью вулканизироваться при комнатной температуре с образованием эластичных воздухонепроницаемых покрытий, способных устойчиво работать в широком интервале температур (от -40 до 100130⁰C) в среде масел, растворителей, в условиях вибрации, при повышенной влажности среды.

производство химический промышленный

1. Технико-экономическое обоснование метода производства

1.1 Технико-экономическое сравнение существующих методов

Полисульфидные олигомеры представляют собой реакционноспособные олигомеры, образующие после отверждения герметики с уникальным комплексом свойств. Высокая термодинамическая гибкость и наличие в основной цепи химически связанной серы (до 80%) сообщают герметикам на основе полисульфидных олигомеров высокую устойчивость к действию топлива, газопроницаемость, водостойкость и благодаря насыщенности основной цепи, высокую стойкость к ультрафиолету, озону, радиации.

В основе синтеза жидких тиоколов лежит реакция поликонденсации ди- или тригалогенпроизводных органических соединений с ди- или полисульфидами натрия. Наиболее распространенным мономером является 2,2-дихлорэтилформаль, который обеспечивает наиболее высокую термодинамическую гибкость макромолекулярных цепей.

Увеличение содержания трихлорпропана (ТХП) в жидком тиоколе в первую очередь приводит к уменьшению относительного удлинения. В связи с этим, как правило, там, где от герметиков требуется высокие значения деформации (строительство), используют тиоколы с содержанием ТХП до 0,5%.

Применение ТХП в качестве разветвляющего агента обеспечивает стабильность состава и функциональности серосодержащих олигомеров и существенно влияет на физико-механические свойства. В зависимости от степени расщепления дисперсии тиокола и содержание ТХП может быть получена целая гамма марок жидкого тиокола с различной молекулярной массой, вязкостью, содержанием концевых SH-групп.

Химизм получения жидкого полисульфидного полимера

Процесс получения жидких полисульфидных полимеров многостадийный и состоит из следующих основных стадий:

- приготовление шихты;

- поликонденсация хлорпроизводных с тетрасульфидом или дисульфидом натрия.

1) Взаимодействие формаля с полисульфидом натрия:

nCl-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-Cl + nNa₂S_x

(-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂S_x) + 2nNaCl

x=3,8-4,2 - для тетрасульфида;

x=2,5-2,7 - для дисульфида.

2) Взаимодействие ТХП с полисульфидом натрия:

2nCl-CH₂-Cl-CH-CH₂-Cl + 3nNaS_x (S_x-CH₂-CH-CH₂-S_x) + 6nNaCl

3) Взаимодействие формаля с ТХП и тетрасульфидом:

0,98nCl-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-Cl + 0.02Cl-CH₂-CH-CH₂-Cl +

+ 1.15nNaS_x (-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂S_x)_0.98n (CH₂-CH-CH₂-S_x)_0.02n + 2.02nNaCl + 0.15nNa₂S_x

4) Взаимодействие 1,2-дихлорэтана с полисульфидом натрия:

nCl-CH₂-CH₂-Cl + nNa₂S_x (CH₂-CH₂-S_x)_n + 2nNaCl

5) Дисульфурирование водной дисперсии полисульфиного полимера с раствором едкого натра:

6nNaOH

3n(R- S -S) 3n(R-S-S-) + Na₂S₂O₃ + Na₂S_x + H₂O

6) Отмывка водной дисперсии полисульфидного полимера от избытка полисульфида и солей.

7) Расщепление водной дисперсии высокомолекулярного полисульфидного полимера гидросульфидом натрия в присутствии сульфита натрия:

(R-S-S)_n + nNaSH + nNa₂SO₃ (R-S-Na)_n + (R-S-H)_n + nNa₂S₂O₃

8) Коагуляция водной дисперсии жидкого полисульфидного полимера кислотой:

2n(R-S-Na) + nH₂SO₄ 2n(R-S-H) + nNa₂SO₄

9) Отмывка от кислот и солей и предварительное обезвоживание жидкого полисульфидного полимера на центрифугах.

10) Сушка жидкого полисульфидного полимера при вакуумметрическом давлении.

11) Фильтрация готового продукта.

Вышеперечисленные стадии технологического процесса имеют место при синтезе всех марок жидких полисульфидных полимеров. Получение различных марок полимеров отличается рецептурой и технологическими параметрами.

Вторым способом получения тиоколов является способ электрического окисления. Однако из-за отсутствия описания технологической схемы производства по этому способу, а также подробного описания самого процесса, мы не можем сравнить эти два способа.

Поэтому для проекта был выбран способ получения жидких тиоколов методом поликонденсации, и взята технологическая схема аналогичная той, которая существует на ОАО "КЗСК". Эта схема позволяет получать все марки жидких тиоколов.

1.2 Выбор района и площадки под строительство

На выбор района под строительство предприятия влияют очень многие факторы. Климатические условия выбранного места под строительство, его географическое расположение оказывают существенное влияние на выбор наиболее оптимальных условий процесса, а также на расчет по технике безопасности данного производства. Нельзя упустить и тот момент, что выбор самого метода производства в значительной мере зависит от выбора места строительства.

Местом строительства цеха по производству жидких тиоколов является территория завода ОАО "КЗСК" города Казани.

Выбор района определяется следующими факторами:

1) наличие дешевого и ценного сырья, газа добываемого в РТ;

2) близость энергетических и тепловых ресурсов, ТЭЦ, обслуживающих данное производство;

3) наличие густой сети железных и автотранспортных дорог;

4) климатические - континентальный климат, редкое колебание температур;

5) близкое наличие водных ресурсов - река Волга и озеро Кабан;

6) наличие ИТР, которые имеют профессиональный опыт и соответствующую квалификацию.

2. Технологическая часть

2.1 Химические и физико-химические основы

Основными исходными соединениями для получения полисульфидных полимеров являются алифатические галогенпроизводные и полисульфид натрия. Основным мономером, применяемым для получения как эластомеров, так и жидких полимеров, является ди (-хлорэтил) формаль, который получают из безводных этиленхлоргидрина и формальдегида в присутствии различных соединений, способных удалять образующуюся при этом воду в виде азеотропов. Синтез ди (-хлорэтил) формаля также может быть легко осуществлен непосредственно из окиси этилена, хлористого водорода и формальдегида.

Ди (-хлорэтил) формаль является достаточно стабильным соединением, но для длительного хранения его необходимо заправлять незначительными количествами антиоксиданта фенольного типа или газообразном аммиаком. Он может быть использован для поликонденсации с полисульфидом натрия без дополнительной перегонки.

В процессе синтеза полисульфидных полимеров, как правило, применяют от 0,1 до 4%(мол.) трифункционального мономера 1,2,3-трихлорпропана, который получают хлорированием пропилена или хлористого аллила.

Неорганические полисульфиды. Для получения полисульфидных полимеров обычно применяют водные 2H растворы полисульфида натрия. Одним из основных промышленных способов его получения является реакция взаимодействия 40%-го раствора едкого натра с серой

6NaOH + (2n+1)S 2Na₂S_n + 3H₂O + Na₂SO₄

Значение n в формуле Na₂S_n отражающее число атомов серы в полисульфиде, называется степенью полисульфидности и является средней величиной, так как сульфид-анионы в водных растворах находятся в динамическом равновесии и состоят из смеси, содержещей от моно- до пентасульфидов.

Получение полисульфидных полимеров основано на реакции поликонденсации полисульфидов натрия с галогенпроизводными алифатического ряда. Схема этой реакции на примере ди(-хлорэтил)формаля и тетрасульфида натрия может быть представлена следующим образом:

nCl-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-Cl + nNa₂S₄

(-CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-S-S-S-S-)_n + 2nNaCl

Реакция протекает по механизму нуклеофильного замещения хлорных групп полисульфид-анионом. Поликонденсация осуществляется при 80-100⁰C в водной дисперсии. Диспергатором процесса является гидроокись магния, которая приготавливается непосредственно перед процессом поликонденсации в том же реакторе. В ряде случаев наряду с диспергатором применяют также ПАВ, такие, как канифольное мыло.

Рост цепи осуществляется по следующим реакциям:

Cl-R-Cl + Na₂S_n Cl-R-S_nNa +NaCl

NaS_n-R-Cl + NaS_n-R -S_n-R-S_nNa +NaCl

-S_n-R-S_nNa + Cl-R-S_n -S_n-R- S_n-R- S_n- +NaCl

Характерное отличие этого процесса от классических реакций поликонденсации состоит в том, что полимеры с высокой молекулярной массой порядка (25)10⁵ получаются только при избытке полисульфида натрия. Избыток неорганического полисульфида обеспечивает получение полимера с концевыми группами S_nNa, которые, взаимодействуя между собой, приводят к увеличению молекулярной массы полимера:

-S_n-R-S_nNa + NaS_n-R- -S_n-R- S_n-R + Na₂S_n

Степень полисульфидности полимера соответствует степени полисульфидности исходного неорганического полисульфида.

Реакционная способность три- и тетрасульфидных связей в 10³ раз больше чем дисульфидной связи, а энергия диссоциации соответственно в два раза меньше.

Полисульфидные полимеры получают на основе ди- и тетрасульфида натрия. В последнем случае осуществляют процесс десульфирования, обработкой водной дисперсии полимера едким натром, сульфитом натрия, гидросульфитом натрия или сульфидом натрия.

Реакция превращения полисульфидных связей в дисульфидные происходит через промежуточное расщепление полисульфидных связей и образование неустойчивых концевых Na₂O₃-S-S-S-групп, которые реагируют с большой скоростью с концевыми -S-Na-группами другой молекулы с образованием дисульфидных связей.

Водные дисперсии высокомолекулярных полимеров отмывают многократно от избытка полисульфида натрия, хлористого натрия и других минеральных солей, а также от низкомолекулярных полимеров с концевыми -OH и -S-Na-группами, которые растворены в щелочном полисульфиде. В процессе отмывки протекают реакции взаимодействия между полисульфидными связями полимера и неорганического полисульфида. Эти реакции вызваны сдвигом равновесия в реакционной среде вследствие изменения концентрации водных растворов полисульфида натрия. Одновременно происходит перестройка молекулярных цепей полимера, приводящая к изменению его молекулярных параметров.

Каучук выделяют из отмытой дисперсии, разрушая гидроокись магния (коагуляция) минеральными кислотами, затем его отмывают от кислоты и сушат в вакуум-сушилках.

2.2 Технологические основы производства

Алифатические полисульфиды, или тиоколы - это олигомеры, фрагменты которых содержат дисульфидную связь, и имеют две и более концевых меркаптанных групп: HS - R(SS - R^/)_n - SH. Термин "Тиокол" первоначально возник как торговая марка полисульфидных олигомеров, выпускаемых кампанией "Thiokol Chemical Corp." (USA) (сегодня "Morton International Inc.").

Полисульфидные олигомеры (ПСО) представляют собой реакционноспособные олигомеры, образующие после отверждения герметики с уникальным комплексом свойств. Высокая термодинамическая гибкость и наличие в основной цепи химически связанной серы (до 80%) сообщают герметикам на их основе высокую устойчивость к действию топлив, газонепроницаемость, водостойкость и, благодаря насыщенности основной цепи, высокую стойкость к ультрафиолету, озону, радиации. Герметики на основе ПСО способны отверждаться без нагрева и практически без усадки, а также долговременно (до 20-30 лет) эксплуатироваться в температурном интервале от -60 до +80С.

В промышленности, жидкие тиоколы получают путём восстановительного расщепления по полисульфидным связям высокомолекулярных полисульфидов, в результате чего снижается молекулярная масса полученного высокополимера (обычно до М_п 10004000).

В основе синтеза жидких тиоколов лежит реакция поликонденсации ди- или тригалогенпроизводных органических соединений с ди- или полисульфидами натрия.

Наиболее распространённым мономером является 2,2-дихлордиэтилформаль, который обеспечивает наиболее высокую термодинамическую гибкость макромолекулярных цепей.

Введение совместно с бифункциональными мономерами трёхфункционального-1,2,3-трихлорпропана (ТХП) в количестве 0,52,0% мол. позволяет получать разветвлённые олигомеры, вулканизаты которых не подвержены заметной хладотекучести и имеют улучшенные физико-механические характеристики по сравнению с вулканизатами линейных олигомеров. Следует отметить, что существует корреляция в значениях жизнеспособности, физико-механических показателей композиций на основе ПСО и степени разветвлённости олигомеров.

Увеличение содержания ТХП в жидком тиоколе в первую очередь приводит к уменьшению относительного удлинения. В связи с этим, как правило, там, где от герметиков требуются высокие значения деформативности (строительство) используют тиоколы с содержанием ТХП до 0,5%.

Считается, что весь ТХП участвует в формировании макромолекул, а его звенья статистически распределяются по цепи . Однако, Мазурек и Мориц, использовав метод ЯМР¹³С для определения количества связанного ТХП в жидких тиоколах в своей работе пришли к выводу, что у некоторых полимеров уровень связанного трифункционального агента ниже теоретического, в связи с тем, что часть ТХП гидролизуется уже в реакторе. С помощью модельных соединений были обнаружены отклонения от идеальной химической структуры ПСО. В дополнении к основным резонансным пикам (-C-S, -C-O, O-C-O) были обнаружены пики, указывающие на присутствие С-ОН-групп, малых количеств групп -СН₂-ОСН₂-ОСН₂-ОСН₂- и их более высокомолекулярных аналогов.

Доказано, что для промышленного синтеза серосодержащих олигомеров характерна недостаточная селективность реакций поликонденсации и расщепления, приводящая к заметному росту разнозвенности полимеров. Применение ТХП в качестве разветвляющего агента не обеспечивает стабильности состава и функциональности серосодержащих олигомеров и существенно влияет на физико-механические свойства. Принятые в промышленной технологии условия получения ПСО не способствуют избирательному действию используемых реагентов и не обеспечивают полной стабильности состава и функциональности ПСО, что в итоге приводит к существенному разбросу в свойствах для различных промышленных партий олигомеров и вулканизатов на их основе.

В зависимости от степени расщепления дисперсии тиокола и содержания ТХП может быть получена целая гамма жидкого тиокола с различной молекулярной массой, вязкостью, содержанием концевых SH-групп. В США жидкие тиоколы выпускаются с большим диапазоном по этим показателям: по вязкости от 0,7 до 140 Пас, по содержанию SH-групп от 0,9 до 7,7% масс.. Выпускаемые в России жидкие тиоколы имеют вязкость от 7,5 до 50 Пас, содержание сульфгидрильных групп - от 1,6 до 4 % масс.

Разветвлённые ПСО, полученные на основе 2,2-дихлордиэтилформаля с участием ТХП, можно представить следующим образом:

HS-[R-SS]_m-CH₂-CH-CH₂-[SS-R]_n-CH₂CH₂OCH₂OCH₂CH₂-SH

S-R _р-CH₂CH₂OCH₂OCH₂CH₂-SH

где R= -CH₂CH₂OCH₂OCH₂CH₂- , 0 m,n,p 24.

В процессе получения ПСО выделяется большое количество сточных вод как при отмывке нерасщеплённой дисперсии полимера (щелочные стоки), так и при коагуляции расщепленного полимера (кислые стоки).

Описанный выше способ получения жидкого тиокола является в настоящее время практически единственным в мире промышленным методом, несмотря на то, что технология является многостадийной и оказывает крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду, так как получение 1 тонны ПСО сопровождается образованием 4-5 тонн солей, содержащихся в 60 м³ сточных вод.

2.3 Характеристика сырья и получаемого продукта

Таблица 1. Характеристика сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов

Наименование вещества	Номер гос.или отраслевого стандарта, ТУ, стандарта предприятия	Показатели качества, обязательные для проверки	Норма по ГОСТу, ОСТу, стандарту предприятия, ТУ
2,2-диэтилформаль	Полупродукт цеха №26	Массовая доля формалей,% Содержание ЭХГ,% не более	95 2
дихлорэтан	ГОСТ 1942-86	Массовая доля 1,2-дихлорэтана,% не менее	98
Кислота серная техническая	ГОСТ 2184-77	Массовая доля моногидрата, % не менее	92,5
1,2,3-ТХП	ТУ 6-01-1039-75	Внешний вид Массовая доля 1,2,3-ТХП,% не менее	Бесцветная прозрачная жидкость без механических примесей 97
Натр едкий технический	ГОСТ 2263-79 марка РД	Массовая доля едкого натра,% не менее Массовая доля углекислого натрия,% не менее	44 0,8
Гидросульфид натрия технический	ТУ 301-06-26-90	Массовая доля гидросульфида натрия,% не менее Массовая доля сернистого натрия,% не более	22 3
Сульфит натрия	ГОСТ 5644-75	Внешний вид Массовая доля сульфита натрия,% не менее Массовая доля нерастворимых в воде веществ,% не более	Порошок белого или слегка желтоватого цвета 93 0,08
1	2	3	4
Магний хлористый	ГОСТ 7759-73	Массовая доля ионов магния,% не менее В пересчете на MgCl26H2O,% не менее	11,8 97
Натриевый серощелочной раствор (тетрасульфид натрия)	ТУ 113-23-25-90	Молярная концентрация полисульфида натрия, моль/дм3 Молярная концентрация тиосульфита натрия, моль/дм3 не более Число атомов серы в молекуле полисульфида	1,8-2,2 1,2 3,8-4,2
Раствор дисульфида натрия (дисульфид натрия)	ТУ 113-23-86-32-90	Молярная концентрация дисульфида натрия, моль/дм3 Число атомов серы в молекуле дисульфида Массовая доля карбонатов,% не более	2,0-2,5 2,4-2,7 1,0
Магний хлористый (водный раствор), отходы производства	ТУ 6-02-1-014-89, ТУ 6-02-12-132-87	Внешний вид Массовая доля хлористого магния,% не менее	Жидкость с легкой мутью 25
Раствор хлористого магния	Из корпуса №451	Массовая доля хлористого магния,г/л	В пределах 200-300
Раствор сульфита натрия	Из корпуса №451	Массовая доля сульфита натрия,%	В пределах 15-20
Азот	ГОСТ 9293-74	Массовая доля азота,% не менее Массовая доля кислорода,% не более	97 3
Серная кислота разбавленная	Из корпуса №451	Массовая доля серной кислоты,%	10-15

Характеристика готовой продукции и отходов производства

Таблица 2. Характеристика готовой продукции

Наименование вещества	Номер гос.или отраслевого стандарта, ТУ, стандарта предприятия	Показатели качества, обязательные для проверки	Норма по ГОСТу, ОСТу, стандарту предприятия, ТУ
1	2	3	4
Жидкий полисульфидный полимер марки НВБ-2	ТУ 38.503-09-93	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более Активность, мин Условная прочность в момент разрыва, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без посторонних включений 0,6 7,5-11,0 0,20 0,10 40 3,0-4,0 0,015 80-250 1,47 250 12
Жидкий полисульфидный полимер марки 1	ТУ 38.503-09-93	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более Жизнеспособность, ч Твердость по Шору, усл.ед. не менее Условная прочность в момент разрыва, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без посторонних включений 0,60 15,0-30,0 0,20 0,10 40 2,2-3,3 0,015 2-8 20 1,57 250 10
Жидкий полисульфидный полимер марки 2	ТУ 38.50309-93	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более Жизнеспособность, ч Твердость по Шору, усл.ед. не менее Условная прочность в момент разрыва, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без посторонних включений 0,60 30,1-50,0 0,20 0,10 40 1,7-2,6 0,015 2-8 40 2,65 180 6
Полисульфидный полимер марки ТСД	ТУ 38.50309-93	Внешний вид Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Жизнеспособность, ч Условная прочность в момент разрыва, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без посторонних включений 12,1-20,0 0,30 2-8 0,50 400
Жидкий полисульфидный полимер марки 1с	ТУ 38.50309-93	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более Жизнеспособность, ч Условная прочность в момент разрыва, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без посторонних включений 0,60 15,0-30,0 0,20 0,10 40 2,2-3,4 0,015 2-10 1,76 250 16
Жидкий тиокол марок 1-НТ, 1-ПК-НТ	ТУ 38.003151-80	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более 1-НТ/1-ПК-НТ Жизнеспособность, ч Твердость по Шору, усл.ед. не менее Условная прочность при растяжении, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без механических примесей 0,6 15,0-30,0 0,20 0,10 40 2,2-3,0 0,013 2-8/5-8 25/20 1,56/1,56 (1,6) 250/220 10/10
Жидкий тиокол марки 2-НТ	ТУ 38.003151-80	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более Жизнеспособность, ч Твердость по Шору, усл.ед. не менее Условная прочность при растяжении, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более Прочность связи с металлом при отслаивании, кН/м (кгс/см) не менее	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без механических примесей 0,6 30,1-50,0 0,20 0,10 40 1,8-2,5 0,013 2-5 30 2,06 270 8 2,0
Жидкий тиокол марки 2-А	ТУ 38.103458-80	Внешний вид Массовая доля примесей, нерастворимых в толуоле, % не более Вязкость при 250C Пас Массовая доля воды, % не более Потери массы, % не более Массовая доля общей серы, % не более Массовая доля SH-групп, % Массовая доля железа, % не более Жизнеспособность, ч Твердость по Шору, усл.ед. не менее Условная прочность при растяжении, МПа не менее Относительное удлинение в момент разрыва, % не менее Относительное остаточное удлинение после разрыва, % не более	Вязкая однородная жидкость темного цвета с зеленоватым или коричневатым оттенком без механических примесей 0,6 30,1-50,0 0,20 0,10 40 1,8-2,5 0,013 2-8 30 1,8 300 12

Характеристика отходов производства

Таблица 3. Твёрдые и жидкие отходы

	Куда складируется транспорт	Периодичность образования	Условия(метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации	Количество кг/сутки, т/год
а) используемые 1) отработанная серная кислота 2)На 10(II) гидрозатворная жидкость ЭХГ	В аппарат II(I,II)	Во время синтеза	При необходимости используется в процессе получения тиокола на стадии коагуляции Используется для синтеза формаля
б) не используемые бумажные мешки из-под формальдегида			На сжигание	На 1000т тиокола 8000 мест.

Таблица 4. Сточные воды

Наименование стока	Условие ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Куда сбрасываются	Установ. норма содержания загрязнений в стоках
1. стоки с рубашек аппаратов 8(I,II)	Очистка на заводских БОС	Периодически в течение суток	ХЗК №26/64	За вычетом ХПК прямой воды pH=6,5ч8,5
2. из аппаратов 8(I,II): при чистке и подготовке к ремонту	Очистка на заводских БОС	1 раз в год	№26/64	ХПК=350 мг/л
3.с вакуум-насоса №112 (II)	Очистка на заводских БОС	Постоянно	ХЗК №26/69	ХПК=350 мг/л

Таблица 5. Выбросы в атмосферу

Наименование сброса	Условие ликвидации, обезвреживания, утилизации	Периодичность выбросов	Установ. норма содержания загрязнений в стоках
Выбросы через воздушки Реакторы 8(I,II) Ёмкость с ЭХГ I(I,II,III) Ёмкости для формаля №161/ IIу (наружного склада)		периодически	ЭХГ-0,05 (0,002) ЭХГ 1,0 (0,0391) Формаль 0,05 (0,002)
Гидрозатворы 5,10 (II) Сборники формаля 35у-уII			Формаль 0,05(0,002) Формаль 0,1 (0,0032)
Выбросы из вентиляции: ВУ-388 ВУ-38		постоянно	Формаль 0,058(0,0186) Формаль 0,62(0,0199)

2.4 Описание технологической схемы производства

2.4.1 Разработка принципиальной схемы производства

Процесс получения формаля включает в себя 2 стадии.

Технология производства 2,2-дихлордиэтилформаля включает в себя следующие стадии:

Синтез формаля-сырца

Отгон ЭХГ из формаля -сырца.

Синтез осуществляется при Т=65-70^оС. Реакция образования формаля сопровождается выделением тепла. При образовании формаля выделяется 24,5 кДж/моль, а при растворении серной кислоты выделяется 426,47 кДж/кг.

В результате образуется дихлорэтилформаль, который содержит не более 15% высших формалей. Следует также соблюдать температурный режим отгона ЭХГ, который не должен превышать 100^оС во избежание смолообразования формаля. Процесс отгонки формаля ведется под вакуумом.

При введении в промышленное производство синтеза формаля по сернокислотному методу НИИСК и ЦЗЛ завода СК им. Кирова были получены следующие данные по выходу формаля:

Синтез формаля с загрузкой H₂SO₄ в 2 этапа:

Загрузка:

ЭХГ -16 м³= 19,248т (с= 1,203кг/см³)

ПФ- 4т=4000кг.

H₂SO_4: 1 этап 650 л = 1188,85 кг (с=1,829 кг/см³)

2 этап 320 л =585,28 кг

На каждом этапе реакция идет 3 часа при Т=65 - 70^оС.

После каждого этапа разделение реакционной массы на органическую и неорганическую фазы (отстой) 4 часа.

Выход формаля-сырца 14 м³, составляет 83%.

Анализ формаля-сырца после 2 кислоты:

ЭХГ - 17%, ПФ - 2%, кислотность - 0,2%.

Далее идет отгон ЭХГ под вакуумом при Т=90 - 100^оС в течение 12 часов.

Анализ формаля после отгона ЭХГ:

ЭХГ - 2,5%, ПФ - 0,3%, кислотность - 0,3%.

Выход кондиционного формаля 12 м³, что составило 80% от теории.

Синтез формаля с загрузкой H₂SO₄ в 3 этапа.

1 этап 650 л = 1188,85 кг.

2 этап 320 л = 584,28 кг

3 этап 150 л = 274,35 кг.

На каждом этапе реакция идет 3 часа при Т=65 - 70 ^оС.

После каждого этапа разделение реакционной смеси на органическую и неорганическую фазу (отстой) 4 часа.

Выход формаля-сырца составил 89% от теории.

Анализ формаля после третьей кислоты:

ЭХГ - 12%, ПФ -1,5%, кислотность - 0,5%.

Далее идет отгон ЭХГ в течении 8 часов при Т =90 - 100^оС.

Анализ формаля после отгона ЭХГ.

ЭХГ - 25%, ПФ - 0,3%, кислотность - 0,5%.

Выход кондиционного формаля 13,5 м³, что составляет 85% от теории.

Возможен альтернативный вариант: отгонять ЭХГ до содержания 5 - 6%, что сократит время отгона на 3 часа. Остаток ЭХГ нейтрализуется (100%) щелочью в расчете 50 кг на 1 м³ формаля.

Нейтрализация идет 2 часа при Т =65 - 70^оС.

Содержание ЭХГ в формале после нейтрализации составило 0,3 - 0,4; кислотность -0%, ПФ - 0,2%.

Полная схема получения тиокола включает в себя около 20 технологических стадий в том числе: синтез формаля, получение дисперсии, десульфирование, расщепление, коагуляция и так далее. Схематически синтез полисульфидных олигомеров можно изобразить в следующем виде.

Рис.1 Блок-схема существующей технологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Синтез формаля

2. Получение дисперсии

3. Отмывка

4. Расщепление и коагуляция

5. Отмывка

6. Центрифугирование

7. Щелочные стоки

8. Локальная очистка

9. Кислые стоки

10. БОС

11. Сушка

12. Тиокол выход 80%

Описание технологической схемы производства

Процесс получения жидких полисульфидных полимеров многостадийный и состоит из следующих основных стадий:

- приготовление шихты;

- поликонденсация и десульфирование;

- отмывка дисперсии тиокола;

- расщепление дисперсии тиокола;

- коагуляция водной дисперсии и отмывка коагулюма;

- отмывка, предварительное обезвоживание;

- сушка и фильтрация.

Приготовление шихты

Шихта готовится в реакторе Р, куда по указателю уровня подается формаль. На имеющийся формаль загружается рассчитанное количество ТХП по указателю уровня и производится перемешивание смеси не менее 1 часа. После получения шихты отбирают пробу на анализ. Шихта из реактора насосами подается в мерник по указателю уровня. При получении некондиционной шихты производится ее исправление путем добавки того или иного компонента, и перемешиваем не менее 1 часа.

Поликонденсация и десульфирование

Поликонденсация осуществляется в реакторе в 4 последовательные стадии:

Первая стадия - поликонденсация формалевой шихты с тетрасульфидом натрия.

В реактор насосом загружается раствор тетрасульфида натрия и подогревается до температуры от 45 до 50⁰C подачей пара в рубашку или змеевик аппарата, включается мешалка. Затем самотеком в реактор подается раствор едкого натра и раствор хлористого магния, температура смеси доводится до 60⁰C и начинается подача формалевой шихты в реактор при температуре от 60 до 65⁰С в течение не менее 30 минут. После подачи шихты проводится реакция поликонденсации при температуре от 90 до 95⁰C при непрерывном перемешивании реакционной массы в течение 130 минут. Реакция поликонденсации ведется в присутствии диспергатора, который образуется в результате реакции щелочи и хлористого магния.

Вторая стадия - десульфирование дисперсии.

В реактор самотеком загружается раствор едкого натра, и реакционная масса выдерживается при непрерывном перемешивании и температуре от 90 до 95⁰C, от 120 до 130 минут.

Третья стадия - повторная поликонденсация, проводится для более полного использования тетрасульфида натрия.

В реактор самотеком загружается расчетное количество формалевой шихты, и реакционная масса выдерживается при температуре от 90 до 95⁰C и непрерывном перемешивании от 60 до 70 минут.

Четвертая стадия - десульфирование дисперсии.

В реактор самотеком подается раствор едкого натра, и реакционная масса выдерживается при непрерывном перемешивании и температуре от 90 до 95⁰C, от 60 до 70 минут.

После окончания поликонденсации водная дисперсия полимера охлаждается, путем подачи промышленной воды в рубашку или в змеевик аппарата и затем передавливается сжатым азотом давлением 2,5 кгс/см² на отмывку. Отдувки из реактора поступают на каплеотбойник. Конденсат из каплеотбойника сливается в емкость.

Отмывка дисперсии

Отмывка нерасщепленной дисперсии фильтрованной водой производится с целью удаления из дисперсии не вошедшего в реакцию раствора полисульфида натрия и солей, образовавшихся в процессе поликонденсации и десульфирования.

Дисперсия подвергается отмывке фильтрованной водой, нагретой до температуры от 40 до 70⁰C в теплообменнике. Отмывка дисперсии осуществляется путем многократного повторения процессов:

- залив дисперсии водой при непрерывной работе мешалки;

- перемешивание;

- отстой дисперсии;

- слив воды в канализацию щелочных стоков через ловушку.

Отмывка дисперсии ведется до бесцветной или слабо-желтой окраски промывной воды, при этом число отмывок должно быть не менее четырех. Срок хранения отмытой дисперсии до подачи на расщепление не более 24 часов.

Расщепление дисперсии

Расщепление дисперсии тиокола - это процесс уменьшения молекулярного веса тиокола путем деления молекулы с помощью расщепляющего агента. Этим процессом регулируется вязкость тиокола. Расщепляющим агентом является сульфогидрат натрия. Сульфит натрия служит для связывания выделяющейся свободной серы. Одна молекула сульфогидрата натрия расщепляет молекулу тиокола на две части. Чем больше будет подано на расщепление сульфогидрата натрия, тем ниже вязкость тиокола и наоборот, т.е. в зависимости от количества расщепляющих реагентов при расщеплении дисперсии получаются тиоколы разных марок (1,2 или НВБ-2, ТСД, НВТС-25-1).

Раствор гидросульфида натрия принимается по трубопроводу со склада жидких продуктов, откуда давлением азота до 2,5 кгс/см² передавливается в сборник. Раствор сульфита натрия принимается по трубопроводу в сборник.

После приема дисперсии в реактор производится 12-15 минутное перемешивание. Затем отбирается проба на определение массовой доли сухого остатка. По результатам анализа производится расчет необходимого количества сульфита натрия и гидросульфида натрия для проведения процесса расщепления.

Загруженную в реактор отмытую дисперсию нагревают при перемешивании до температуры от 35 до 45⁰C, при этой температуре в реактор загружают рассчитанное количество раствора сульфита натрия, затем реакционную смесь нагревают до температуры 755⁰C в течение не менее 30 минут и подают гидросульфид натрия. Реакционную смесь нагревают до 82⁰C при непрерывном перемешивании. Время подогрева реакционной массы не должно превышать 1,5 часа. Через 15 минут после достижения указанной температуры смесь охлаждается подачей промышленной воды в рубашку и змеевик аппарата (время охлаждения реакционной массы до температуры не более 40⁰C не должно превышать 1,5 часа, в летнее время допускается увеличение времени охлаждения). Для более полного удаления газов из реактора на систему нейтрализации производят продувку азотом в течение не менее 15 минут. Охлажденная, расщепленная дисперсия передавливается на коагуляцию.

Газы стравливания из реактора через каплеотбойник поступают на нейтрализацию на скруббер. Скруббер орошается циркулирующим в системе раствором щелочи. Раствор щелочи готовится в аппарате для приготовления щелочи и оттуда непрерывно подается насосом в верхнюю часть скруббера, газы стравливания поступают снизу. По мере охлаждения через скруббер газы очищаются от сероводорода и сернистого газа за счет их вступления в реакцию со щелочью, и после очистки выбрасываются в атмосферу. Раствор щелочи со скруббера возвращается в аппарат для приготовления щелочи и вновь подается на орошение. Отработанный раствор щелочи (скрубберная жидкость) откачивается в корпус 451.

Коагуляция водной дисперсии и отмывка коагулюма

Коагуляция расщепленной дисперсии производится разбавленной серной кислотой в реакторе снабженным мешалкой, рубашкой и змеевиком для охлаждения промышленной водой и отогрева паром.

При добавлении разбавленной серной кислоты к расщепленной дисперсии происходит взаимодействие диспергатора (гидроокиси магния) с кислотой, происходит разрыв оболочки диспергатора, частицы слипаются, укрупняются, образуя сплошную массу - коагулюм.

Разбавленная серная кислота принимается из корпуса 451 в мерники. Из мерников кислота самотеком небольшими порциями подается на коагуляцию в реактор при непрерывном перемешивании. Реакция экзотермическая, температура при проведении процесса коагуляции должна быть не более 30⁰C и поддерживается подачей охлаждающей воды в рубашку реактора.

Процесс коагуляции считается законченным при pH среды от 3 до 5 pH. После окончания процесса коагуляции для более полного удаления образовавшихся при реакции газов из реактора, на систему нейтрализации производят продувку азотом в течение не менее 15 минут. Для отмывки коагулюма от кислоты в реактор заливается фильтрованная вода и включается в работу мешалка. После перемешивания мешалка выключается и дается отстой коагулюма от промывной воды в течение не менее 20 минут.

По окончании отстоя промывная вода отсифонивается из реактора в ловушку. Из ловушки через гидрозатвор кислые воды поступают в резервуар в корпусе 451.

Операция отмывки проводится до pH промывной воды от 6 до 6,5 pH и до нейтральной среды коагулюма (по метилоранжу). Отмытый коагулюм сжатым азотом передавливается в сборник. Периодически производится освобождение от коагулюма ловушки в сборник.

Газы стравливания из реактора через каплеотбойник поступают на нейтрализацию в скруббер. Из скруббера газовая фаза непрерывно отсасывается в каплеотбойник вентилятором. Скруббер орошается циркулирующим раствором щелочи. Раствор щелочи готовится в аппарате для приготовления щелочи, откуда непрерывно подается насосом в верхнюю часть скруббера, газы стравливания поступают снизу. По мере прохождения через скруббер газы очищаются от сероводорода и сернистого газа за счет их вступления в реакцию со щелочью, и после очистки через каплеотбойник выбрасываются в атмосферу через воздушку вентилятора. Раствор щелочи со скруббера возвращается в аппарат для приготовления щелочи и вновь подается на орошение.

Отмывка и предварительное обезвоживание

Отмывка коагулюма на центрифугах осуществляется горячей фильтрованной водой, нагретой в теплообменнике до температуры не выше 80⁰C.

Смесь воды и коагулюма через эжектор поступает в центральное отверстие нижней крышки вращающегося ротора. Проходя через центральное отверстие, струя смеси разбивается о пластинку, отражается и отбрасывается к внутренней стенке ротора. Подхваченная ротором и увлеченная им во вращение смесь оказывается в поле действия центробежных сил. Так как удельные веса коагулюма и воды различны, то и развиваемые ими центробежные силы различны, поэтому движение смеси по ротору сопровождается разделением ее на обезвоженный коагулюм полимера и воду. Коагулюм полимера, обладающий большим удельным весом, отбрасывается к стенке ротора и через боковой канал верхней части ротора выходит на нижнюю тарелку, откуда сливается в сборник участка сушки полимера. В случае необходимости возможно повторное центрифугирование коагулюма из сборников участков сушки.

Вода, обладающая меньшим удельным весом, чем коагулюм, вытесняется к центру ротора и через центральные каналы попадает на верхнюю тарелку, с которой сливается в ловушку.

Промывные воды через ловушку и гидрозатвор сбрасываются в резервуар в корпусе 451.

Коагулюм, уловленный в ловушке, через сборник возвращается на переработку. Коагулюм из центрифуги самотеком сливается в реактор на стадии сушки.

Сушка

Сушка полимера производится при подачи пара в рубашку реактора и при вакуумметрическом давлении (не менее 0,85 кгс/см²) создаваемом вакуум-насосом. Реактор подключается к вакуум-насосу через каплеотбойник, в котором происходит конденсация паров влаги и улавливание коагулюма на вакуумной линии. Каплеотбойник периодически освобождается через нижний слив. Температура сушки не более 85⁰C.

В случае получения некондиционного полимера его доводят до кондиции смешиванием разных технологических операций в реакторе сушки или в реакторе усреднения или дополнительной сушкой.

Полимер, полученный из полимерной суспензии, выпускается отдельной партией марки НВБ-2 или смешивается с серийными партиями полимера НВБ-2 на стадии сушки или усреднения.

Высушенный тиокол, при соответствии по вязкости и влаге требованиям к выпускаемой продукции, подеется через фильтры Ф в тару. В случае получения неконденсационного по вязкости тиокола, то он доводится до кондиции путем усреднения разных по вязкости тиоколов в реакторах Р VII после чего фильтруется.

После фильтрации тиокол разливается в тару. И из тары подаётся на паспортный анализ. При фильтрации тиокола в железнодорожные цистерны тиокол отбирается на паспортизацию.

2.5 Основные изменения, внесенные в проект

Наиболее длительной стадией производства тиокола является стадия отмывки дисперсии полисульфидного полимера от избытка полисульфида натрия, хлористого натрия и других минеральных солей.

На базовом производстве длительность этого процесса составляет 24 часа. Большая длительность отмывки приводит к простою других аппаратов, и, следовательно, уменьшению производственной мощности.

Для снижения длительности отмывки добавляем в реактор полиакриламид, который увеличивает скорость осаждения дисперсии. Время отмывки сокращается с 24 до 12 часов. Благодаря этому возрастает производительность реактора, уменьшается количество аппаратов и увеличивается производительная мощность.

Одним из показателей качества тиокола является его окрашенность. Светлые тиоколы стоят дороже, чем темные. На базовом производстве получают темные полимеры.

Для получения более светлых тиоколов на стадии расщепления в реакционную массу вводят катапав, а на стадии коагуляции - трилон Б. Тиоколы, полученные с применением этих добавок, на 25% светлее. Улучшение качества продукта приводит к увеличению отпускной цены на, что увеличивает прибыль.

2.6 Материальный расчёт производства

Материальный баланс производства тиокола

Расчет ведется на 1 т продукта.

На отгрузку должно поступить x₁=1000 кг тиокола.

1) На фильтрацию поступило x₂

x₂=1000*100/(100-1)=1010 кг

2) На сушку поступило x₃

x₃=1010*100/(100-20)=1262.5 кг

3) На фуговку поступило x₄

x₄=1262.5*100/(100-10)=1403 кг

4) На коагуляцию поступило x₅

x₅=1403*100/(100-50)=2806 кг

Из них на стадии добавлено трилона Б x_т

x_т=0,25*2806/100=7 кг

Всего поступило 2806 кг, за вычетом трилона Б получим 2799 кг

Далее рассчитаем необходимое количество серной кислоты, исходя из следующей схемы химической реакции:

2n(RSNa) + H₂SO₄ 2n(RSH) + nNa₂SO₄

314 + 98 270 + 142

412 412, баланс сходится

x_с.к.=23*2799/100=643,8 кг

Следовательно, на стадию коагуляции со стадии расщепления поступило x₅=2799-643.8=2155.2 кг

5)На стадию расщепления поступило x₆

x₆=2155.2*100/(100-0)=2155.2 кг

Из них на стадии добавлено катапава x_к

x_к=0.15*2155.2/100=3.2 кг

Далее рассчитаем необходимое количество сульфита натрия x_с.н. и гидросульфида натрия x_г.с. исходя из следующей схемы химической реакции:

(RSS)_n + NaSH + Na₂SO₃ (RSNa)_n + (RSH)_n + nNa₂S₂O₃

166 + 56 + 126 157 + 135 + 158

348 348, баланс сходится

Всего поступило 2155,2 кг, за вычетом катапава получим 2152 кг.

x_с.н.=16.1*2152/100=346.5 кг

x_г.с.=36,2*2152/100=779 кг

Следовательно, на стадию расщепления со стадии отмывки поступило

x₆=2152-346.5-779=1026.5 кг

6)На отмывку поступило x₇

x₇=1026.5*100/(100-20)=1283 кг

Из них на стадии добавлено полиакриламида x_п

x_п=0.02*1283/100=0.26 кг

Следовательно, на стадию отмывки со стадии поликонденсации поступило

x₇=1283-0.26=1282.7 кг

7) На поликонденсацию поступило x₈

x₈=1282.7*100/(100-0)=1282.7 кг

Из них на стадии добавлено хлористого магния x_х.м.

x_х.м.=1*1282.7/100=12.8 кг

Следовательно, на стадию поступило

x ₈=1282,7-12,8=1269,9 кг

Далее, исходя из схемы реакции, рассчитаем количество щелочи для десульфирования:

3(RS₄) 3n (RSS) + Na₂S₂O₃ + 2Na₂S₂ + 3H₂O

690 + 240 498 + 158 + 220 + 54

930 930, баланс сходится

x_щ=25,8*1269,9/100=327,6 кг

Следовательно, количество дисперсии составит

x₈=1269.9-327.6=942.3 кг

Далее по схеме химической реакции рассчитаем количество шихты x_ш и тетрасульфида натрия x_т.с

0.98(ClCH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂Cl) + 0.02(Cl-CH₂-CH-CH₂-Cl) +

+ 1.15Na₂S₄ 0.98(CH₂-CH₂-O-CH₂-O-CH₂-CH₂-S₄) +

+ 0.02(CH₂-CH-CH₂-S₄) + 2.02NaCl + 0.15Na₂S₄

170 + 3 + 200 224 + 5 + 118 + 26

373 373, баланс сходится

x_ш=46,3*942,3/100=436,3 кг

x_т.с=942,3-436,3=506 кг

Таблица 6. Сводная таблица материального баланса

Приход	Расход
Вещество	Кг/опер	%	Вещество	Кг/опер	%

2.7 Технологические расчёты

2.7.1 Технологический расчет основного оборудования

Расчет толщины нижнего днища корпуса работающего под внутренним давлением.

Расчетная толщина днища, м:

S_2R=1.3Р*Д/(2д*Х*0,6Р)=(1,3*0,655*2,8)/(2*101,6*0,9*0,6*0,655)= =15,1*10^-3

Примем S=2,8*10^-3, тогда

Допускаемое давление, МПа:

Р=(2 д*Х*(S₂-C))/(1.3Д+0,6*(S₂-C))=(2*101,6*0,9*(28-2)*10^-3)/

/(1,3*2,8+0,6(28-2)*10^-3)=1,3;

Толщина стенки при пробном давлении, м:

S2_пр=(1,3Р_пр*Д)/(2д*Х*0,6Р_пр)==(1,3*1*2,8)/(2*181,8*0,9*0,6*1)= =11*10^-3 работающего под наружным давлением.

Расчетная толщина днища, м:

S_2R=(K_э*R/510)*(n_у*P/10^-6*E)^1/2+C=

(0.925*2.8/510)*(2.4*0.6/10^-6*1.81*10^-5)^1/2+

+2*10^-3=16.25*10^-3м;

Принятая толщина днища, м;

S₂=28*10^-3 м;

Допускаемое наружное давление, МПа:

Р=Р_р/(1+(Р_р/Р_е))^1/2=1,87/(1+(1,87/1,97))^1/2=1,35;

Допускаемое давление из условия прочности в пределах упругости, МПа:

Р_е=(26*10^-6Е/П_у)*(100(S₂-C)²/(К_э*R))=((26*10^-6*1,81*10⁵)/2,4)*

*(100*(28-2)*10^-3)²/(0,95*2,8)=1,96;

К=0,925; Х=0,139.

Расчет толщины обечайки рубашки, работающей под внутренним давлением.

Рачетная толщина обечайки рубашки, м:

S_3R=(Р*Д)/( 2 д*Х*Р)=(0,6*3,0)/(2*126*0,65*0,60=11*10^-3