Производство полиэфира марки П-527

ТОВ3.doc

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1 Характеристика сырья
2 Характеристика готовой продукции
3 Технико-экономическое обоснование выбора способа производства
4 Описание технологического процесса
5 Автоматизация и контроль технологического процесса
6 Компоновка оборудования
7 Охрана труда и противопожарная техника
8 Охрана окружающей среды
1 Материальный расчет и материальный баланс производства
2 Технологический расчет оборудования
3 Тепловой расчет оборудования
4 Расчет потребности электроэнергии на технологические цели
5 Расчет потребности пара воды азота на технологические цели
1 Организация управления производством
2 Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений
3 Расчет стоимости сырья материалов полуфабрикатов
4 Расчет стоимости энергозатрат на двигательные и технологические цели
5 Расчет показателей по труду
6 Калькуляция себестоимости продукции
7 Технико-экономические показатели
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.
Технологическая часть.
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.
Характеристика исходного сырья.
Показатели обязательные для проверки
Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями
Диэтиленгликоль сорт высший
Фталевый ангидрид марки А или В сорт высший
Массовая доля воды не более
Плотность при 20°С в пределах
Бесцветная прозрачная жидкость
Белое кристаллическое вещество
Желтая прозрачная жидкость
2 Характеристика готовой продукции.
Полиэфир марки П-527 – вязкая однородна жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета с плотностью 1270 кгм3. Растворим в бензоле толуоле ацетоне диметилацетамиде хуже в спиртах. Предназначен для производства клеев. По своим свойствам должен соответствовать ТУ 6-05-221-687.
Характеристика готовой продукции
Наименование показателя
Вязкость динамическая при 250С мПа*с
Гидроксильное число мг КОНг
Массовая доля воды %
Цветность (оптическая плотность)
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.
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
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.
4 Описание технологического процесса
Технологический процесс синтеза сложного полиэфира марки П-527 состоит из следующих стадий: подготовка оборудования подготовка сырья поликонденсация (два этапа) слив.
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 6-85 рН по индикатору. Раствор выливается тонкой струей при включенной мешалке. Затем два раза промывают водой при Т 95°С в течении 1-15 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.
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.
4.3 Поликонденсация (синтез полиэфира).
Поликонденсация осуществляется в реакторе представляющим собой емкость со сферическим днищем. Реактор (25 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 007 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.
4.4 Поликонденсация при атмосферном давлении.
После загрузки всех компонентов продолжается нагрев реактора до 140±50С 300Счас. 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.
4.5 Поликонденсация при вакуумметрическом давлении.
Аппаратчик обеспечивает создание вакуума в течение 15-2 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 01% влажности.
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
Спецификация технологического оборудования
Технологические характеристики
Дефлегматор-ная колонна
Цилиндрический аппарат со сферическим днищем снабжен рубашкой для обогрева комбинированной мешалкой имеется сливной штуцер загрузочный люк барботер для подачи азота термогильза номинальный объем 25 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.
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
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.
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.
Позиция по тех. схеме
Передающий преобразователь расхода
Передающий преобразователь расхода 13 ДД 11
Вторичный прибор со станцией управления ПВ 10.1Э
Продолжение таблицы 4
Регулирующий блок ПР 3.31
Передающий преобразователь
Токовый преобразователь ПТ-ТП-68
Электропневматический преобразователь ЭПП
ВП со стационарным управлением ПВ 20.1.Э
Многоточечный самолим. Потенциом КСП-4
Передающий преобразователь давления ВДД 11
ВПС сигнализирующим устройством
ВП с сигнальным устройством
ВП со станц. управлен. ПВ 10.1Э
Электропневмообразов. ЭПП
ВП со станц. Управлен. ПВ 10.1Э
Блок управления ПВ331
Направлен. двигателя
Направлен. Двигателя кнопоч. Включат. КУ 123-12
Направ. Переключ. УП
Направ. Двигат. Магнит. пускатель
Наим-е места изм-я параметров и отбор проб
Контролируемый параметр
Частота и способ контроля
Нормы и технические показатели
Методы испытаний и средств контроля
Контроль сырья (для всех марок) каждая новая партия
Полиэфиров не более 04%
Метод Филера ГОСТ 14870-77
Проверка реактора на герметичность и продувка инертным газом
(для всех видов ПЭ) перед каждым синтезом визуально
МВТП-160 школа от 1 до 13 кгм3
Полиэфира марки сырья каждые 30 мин.
Преобразователь ТХК-017±238ºС
Весы с пределом взвешивания 100кг погрешность 05кг ГОСТ 3484-73
Продолжение таблицы 5
Каждая загрузка (визуально)
Весы со взвешиванием до 1000 кг±05 кг ГОСТ 3484-73
Весы ВПКТ-500 до 001 кг предельное взвешивание до 500
Нагревание реакционной массы
2нагрев реакционной массы температура
Каждые 30 мин время автоматически
Преобразователь ТХК погрешность 238ºС
При атмосферном давлении
3поликонденсация температура дефлегматора время
После окончания стадии
Часы преобразователь ТХК погрешность 238С КСП шкала от 0-300 кл.т.05 часы ГОСТ 25210-82
При вакуумметрическом давлении
Вакуумметрич. Давление
Время набора давления
Каждый час автоматически 30 мин.
Каждый час автоматически
Каждые 2 часа в конце синтеза через час
Кислотного 1700±1000 мПа
Моновакууметр МИТП-160 кр.т.05
Каждые 30 мин. (автоматически)
Каждый час запись в журнал
Каждая партия (аналитически)
ТХК 179 погрешность 238 потенциометр КСП кл.т.05 метод Фриллера
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.
Экономист Технолог цеха
аппаратчик электрик слесарь
6 Компоновка оборудования. Характеристика производственного здания.
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.
Исходя из этих требований выбирают то или иное объемно-планировачное решение.
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;
- высота этажа 93 м;
- высота здания 113м.
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 15*06 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 12 м высота остекления 54 м для промышленного помещения 24 м и для бытовых и административных помещений.
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 06-68% (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 05 мгм3.
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.
До 260°С не воспламенятся вещество кипит
2 (закрытый тигель) 209 (открытый тигель)
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.
Утилизация сточных вод.
Периодичность сброса
Кол-во вредных веществ
Артезианская вода на охлаждение реактора и дефлегматора
Первая промывная вода
Вторая и третья промывные
В канализацию промышленных отходов
Непрерывно в процессе синтеза
Вода 988% П-7 (02%) Na3PO4 1%
Вода 999% неорганические примеси 011%
р Н Na3PO4 65-85 – 174 мгл
Продолжение таблицы 7
Артезианская вода на охлаждение реактора и дефлегматора
Вторая и третья промывные воды
Может быть использована для промывки реактора
Утилизация жидких отходов
Наименование отходов
Периодичность сбрасывания
Отходы полиэфира и потери реакционной массы
Не более 192 кгсинтез
Не более 50 кгсинтез
Вода 99% Диэтиленгликоль- 98% глицерин- 02%
Вода – 95% Диэтиленгликоль – 42%
. Выбросы в атмосферу
Наименование выброса аппарата
Суммарный объем отходящих газов
Характеристика выброса
Допускаемое количество
Реактор вытяжная система
Непрерывно во время синтеза
1 Материальный расчет и материальный баланс производства.
Расчет материального баланса.
1 день – количество рабочих дней
n=114 дней – количество нерабочих дней
подготовка сырья (загрузка) – 13%
поликонденсация – 27%
Диэтиленгликоль ДЭГ – 115 м.ч.
Фталевый ангидрид ФА – 100 м.ч.
Тетрабутоксититан ТБТ – 001 м.ч.
Определяем теоретический расход компонентов
qт (ДЭГ)=115·1000(115+100)=534884 кгт
qт (ФА)=100·1000215=465116 кгт
qт (ТБТ)=001·1000215=0047 кгт
определяем действительный расход компонентов
где qт – теоретический расход кгт
ΣВк – сумма потерь на всех стадиях
qд (ДЭГ)= 534884·100(100-6)= 569026кгт
qд (АК)= 465116·10094= 494804кгт
qд (ТБТ)=0047·10094=005 кгт
Материальный баланс стадии загрузки кгт
Загрузка компонентов с учетом потерь
9026·0987= 561629кгт
4804·0987= 488372кгт
Потери от общей массы
Материальный баланс стадии поликонденсации кгт
Количество выделившейся поликонденсационной воды составит:
О + (СН2)2-О-(СН2)2=П-527+Н2О
5 м.ч. + 100 м.ч.=215 м.ч. (кгт)
8 гмоль+106гмоль=254гмоль
4гмоль - 18 гмоль Н2О
х=1524 кгт – теоретическая вода
Количество готового теоретического полиэфира:
5 кгт – 1524 кгт = 19976 кгт
Общее количество потерь:
Материальный баланс стадии слива кгт
Общее количество потерь
Количество готового ПЭ
0646-20129=986331 кгт
Расходные коэффициенты сырья и материалов
Расходный коэффициент К кгт
Часовой расход qчас кгчас
Суточный расход qсут кгсут
Годовой расход qгод тгод
Тэф=(365-114)·24=6024
Пчас=500·10006024=83 кгчас
qчасДЭГ=83·5690261000= 4723 кгчас
qчасФА=83·4948041000=4107 кгчас
qчасТБТ=83·0051000=0004 кгчас
qсутдэг= 4723·24=113352 кгсут
qсутФА=4107·24=112824 кгсут
qсуттбт=0004·24=0096 кгсут
qгодДЭГ=569026·5001000= 284513тгод
qгодФА=494804·5001000=247402 тгод
qгодТБТ=005·5001000=0025 тгод
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:
где Т – время технологического цикла необходимое для загрузки нагрева
промывки продувки и разгрузки аппарата ч
К – коэффициент запаса производительности
φ – величина коэффициента заполнения зависит от характера процесса
протекающего в аппарате
Vсут – суточный объем перерабатываемых веществ м3
Vсут= qсут (каждого компонента)p
qсут – суточный расход компонента кгсут
p – плотность данного компонента кгм3
Vсут (ДЭГ)=5690261118= 05м3
Vсут (ФА)= 4948041366=03 м3
Поскольку количество ТБТ очень мало то при расчете общего объема реактора его не учитываем. Коэффициент заполнения принимаем 08. Т=355 ч (из регламента). К=11
Vраб=08·355·11(24·08)=16 м3
Выбираем аппарат с V=200 м3 по учебнику Альперта «Основы проектирования химических установок»:
для проведения синтеза потребуется 1 аппарат с V=200 м3 и техническими характеристиками:
Н цилиндрической части=1100 мм
Внутренняя поверхность – 71 м3
Масса реактора - 1975 кг
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.
Расход тепла на разогрев реактора
Qр=1975*05 (140-20)=11800 кДЖ где
m – масса реактора 1975 кг
с – удельная теплоемкость 05 кДжкгК
t 1 – начальная температура 200С
t 2 – конечная температура 1400С
Qр = 118504*3600=82 кВтч
Расход тепла на разогрев мешалки
Расход тепла на разогрев сырья
Qсыр=m*с (t 2 –t 1) где
m – масса компонента: фталевый ангидрид 4107 кгч ДЭГ 4723 кгч
с – удельная теплоемкость компонента: ФА 2041 кДжкгК ДЭГ 3077 кДжкгК
QДЭГ= 4723*3077(140-20)=17439205 кДж
QФА= 4107*2041(140-20)=10058864 кДж
Qсыр=17439205+10058864=27498069 кДж
Qсыр=274980691*3600=76 кВтч
Расход тепла на разогрев теплоизоляции реактора
Данные производства:
толщина теплоизоляции а=100 мм=01 м
плотность теплоизоляции р=50 кгм3
геометрическая поверхность (по расчету оборудования) S=108 м3
Масса теплоизоляции:
mтеплоиз=01*108*50=54 кг
Qтеплоиз= mтеплоиз*с (t 2 –t 1) где
с – удельная теплоемкость теплоизоляции 064 кДжкгК
Qтеплоиз=54*064(140-20)=41472 кДж
Qтеплоиз= Qтеплоизt *3600=414724*3600=029 кВтч
Потери тепла в окружающую среду
Qп=lиз + ст F (t ст - tокр. среды)=1079*108 (40-20)=23306 кДж где
lиз + ст - коэффициент теплоотдачи
lиз + ст = 93*0058(40-20)=1079 Втм2К
t ст - температура изоляции 400С
tокр. среды - температура в окружающую среду 200С
F – геометрическая поверхность 108м2
Qп= Qпt *3600= 233064*3600=016 кВтч
На разогрев реактора потребуется тепла:
Qобщ = Qр + Qм + Qсыр + Qтеплоиз + Qп
Qобщ=82+246+18+029+016=1291 кВтч
Расход тепла на разогрев трубопровода
t – время разогрева - 1 час
mтр – масса труб - 2316 кг
l – длина трубопровода - 50 м
d – диаметр трубы - 57*35 мм
Qтр= m*с (t 2 –t 1)=2316+05(225-20)=23739 кДж где
с - удельная теплоемкость стали - 05 кДжкгК
Qтр= Qтр t *3600=237391*3600=66 кВтч
Расход тепла на разогрев теплоизоляции трубопровода
Qт. из. тр.= m*с (t 2 –t 1)= 305*064(220-20)=3904 кДж где
m – масса теплоизоляции по данным предприятия - 305 кг
с – удельная теплоемкость изоляции - 064 кДжкгК
t2 – конечная температура по данным предприятия - 2200С
t1 - начальная температура – 200С
Qт. из. тр.= Qт. из. тр.t *3600=39041*3600=108 кВтч
Потери в окружающую среду тепла трубопровода
Qп.т.=l*F (t ст - tокр. среды)=108*215(40-20)=4644 кДж где
l – коэффициент теплопередачи
l = 93*0058(40-20)=108 Втм2К
F – геометрическая поверхность труб - 215м2
t ст - температура теплоизоляции - 400С
tокр. среды – температура окружающей среды - 200С
Qп.т= Qп.тt *3600=46441*3600=129 кВтч
На разогрев трубопровода потребуется тепла
Qобщ.т.= Qтр+ Qт. из. тр.+ Qп.т=66+108+129=897 кВтч
Расход теплоносителя на разогрев труб
m= Qобщ.т*3600с (tн – tкон.)=897*3600224 (220-210)=14416 кгч
Vт=m1000=144161000=144м3ч
Расход тепла в период пуска
Q= Qобщ.т+ Qобщ=897+1291=2188 кВтч
Требуемая мощность электродвигателя
Коэффициент использования электроэнергии - 80%
N=Q08=218808=729 кВтч
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= Qобщ.т*3600с (tн – tкон.)=1291*3600224 (220-210)=20748 кгч где
Qобщ.т (по раствору) – 1291 кВтч
с – удельная теплоемкость теплоносителя - 224 кДжкгК
tн – начальная температура теплоносителя - 2200С
tкон – конечная температура теплоносителя - 2100С
Расход тепла для отгона воды в первый час
В первый час отгоняется 36% конденсационной воды
mВ1=3689*036=1328 кгч
89 кгч - масса реакционной воды из материального баланса
QВ1=ТВ*r=1328*2260=300128кДжч где
r - удельная теплота парообразования воды - 2260 кДжкг
QВ1= QВ1t *3600=3001284*3600=208 кВтч
Расход теплоносителя для отгона воды в первый час
По данным предприятия потери в окружающую среду - 14 кВтч
m = ((QВ1+ Qпот)·3600)(с·( t2-t1))=((208+14)·3600)(224·(220-210))=35679 кгч
Количество тепла требуемое для испарения остальной воды
m В2 =3689- mВ1=3689-1328=2361 кг19ч
m В2 отгоняется за 19 часов. Среднечасовой расход отгоняемой воды:
Qвч= m· r=124·2260=28024 кДжч
QВ2=280243600=78 кВтч
Количество тепла в окружающую среду 78 кВтч
Расход теплоносителя на оставшееся количество воды
M=((18+16)·3600)(224·(220-210))=15107 кгч
Расход тепла выделившегося при охлаждении сырья
Qохл. сырья=М·с·( t2-t1)=454504·27·(200-130)= 859012кДж
где М – 454504 кг – масса ПЭ (из материального баланса)
с – 27 – теплоемкость сырья П-528
Время охлаждения 2 часа.
Qохл. сырья=8590122·3600=119 кВтч
Расход тепла выделившегося при охлаждении реактора
Qохл. реактора= m·с·( t2-t1)=1975·05·(200-130)=69125 кДж
где m – масса реактора=1975кг
с – теплоемкость реактора=05 кДжкг·К
Qохл. реактора=691252·3600=96 кВтч
Расход тепла выделившегося при охлаждении мешалки
Qохл. меш=03· Qохл. реактора=03·96=288 кВтч
Количество тепла выделившегося при охлаждении теплоизоляции
Qтеплоиз= m·с·( t2-t1)=54·064·(200-130)=24192 кДж
где m – масса теплоизоляции 54 (из расчета выше)
с – удельная теплоемкость теплоизоляции=064 кДжкг·К
Qтеплоиз=241922·3600=03 кВт
Всего выделяется тепла при охлаждении П-528
Qохл.общ.= Qсыр+Qох.реак.+ Qохл.меш+Qохл. т.из.=119+96+288+03=2468 кВтч
Fк= Qконд Δtср· К=208·103875·170=14 м2
Δtср=(tб+tм)2=(90+85)2=875°С
где К=170·10-3 Втм2·К – коэффициент теплопередач
Fохл= Qохл Δtср·К=78·103388·61=33 м3
Δtср=( tб-tм)231lgtб tм=388°С
где К – коэффициент теплопередачи=61·10-3 кВтм2·К
Общая поверхность конденсатора
Fоб=Fк+Fохл=14+33=47 м2
К установке применяются конденсаторы F=5 м2
Расход артезианской воды для конденсатора
m = Qобщ·3600 с·( t2-t1)=(208+78)·3600419·(15-8)=35104 кДжч
где Qобщ= Qохл+ Qкон
Расход воды в теплообменнике дефлегматорной колонны
Q=К·Fохл· Δtср=250·036·35=315 кВт
где К – коэффициент теплопередачи=250 Втм2·К
F – геометрическая поверхность теплообменника по данным предприятия=036 м
Δtср=( tб-tм)2=(95-88)2=35°С
m =315·3600419·(15-8)=386635 кгч
V=3866351000=387 м3ч
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=135*2260=30510 кДж где
m – масса пара по данным предприятия - 135кгч
r – удельная теплота парообразования воды - 2260 кДжкг
Q=305103600=848 кВтч
Д=Q*3600g=848*36002222=144 кгч где
б)по практическим данным расход пара на ступенях 20кгч – Дст
Добщ=Д+Дст=144+20=344кгч
Дгаз=*n*Д=20*70*344=48160кггод
Дт=Дгаз200=48160200=240кггод где
n – число синтезов в год
Расход электроэнергии
а)Расход электроэнергии на работу электронагревателя
Определяем годовой расход электроэнергии
Qгод=N·К·сут·Tэф=30·08·24·249085=168734 кВтч
где Nэлнагр=30 кВтч (смори тепловой баланс)
К – коэффициент загрузки=08
сут – число работы в сутки
Qт= QгодNгод=168734500=337 кВтч
где Nгод – мощность производства 500 тгод
Расход электроэнергии на работу вентиляции.
Напор 200мм водяного столба или 2000Па тогда мощность вентилятора равна
5 Расчет потребности воды азота на технологические цели.
Расход воды на охлаждение полиэфира
Qн. год.=m*с (t2- t1)=300000*27(200-130)=56700000кДж где
m – масса ПЭ в год 300000кг
с – удельная теплоемкость ПЭ 27кДжкгК
mводы=Qс(t2- t1)=56700000419(15-8)=1933174кггод
Vводы=mg=19331741000=1933м3ч
Vт= VводыN=1933500=39м3т
Расход воды на охлаждение насоса
Vгод=r*V*n=23*4*70=6440м3год где
n – число синтезов в год 70
r – число часов работы за синтез
V – 4м3ч по данным предприятия
Vт= VгодN=6440500=129м3т
Расход воды для конденсатора и охлаждения пара в дефлегматорной колонне.
Vгод =r*V*n=20*70*0086=1204 м3ч где
r – число часов за синтез 20ч
V – объем воды по данным предприятия
Vт= VгодN=1204250=05 м3т
Общее количество воды.
Qобщ.год=1933+6440+1204=84934 м3ч
Qобщ.т=77+258+05=34м3т
Расчет потребности азота
Азот требуется для продувки оборудования создания вакуума ведения синтеза
Определяем расход азота для ведения синтеза
где d – внутреннй диаметр трубы м
w – скорость азота мс
Q=0785·00252·25=0012 м3с=432 м3ч
Продувка оборудования занимает 10 минут.
Определяем расход азота для «гашения» вакуума в системе
Наименование оборудования
Дефлегматорная колонна
Суммарный объем оборудования 416 м3 следовательно для гашения вакуума потребуется 4 м3 азота.
Для заполнения трубопроводов потребуется дополнительно азота в количестве 50% от объема оборудования.
Расход азота на синтез
Расход азота на 1 т готовой продукции
Расход азота на проектируемый выпуск
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.

Компановка оборудования цеха по производству сложного полиэфира марки П-527.cdw

ДП 240401 ТП-51 12 10
Дефлегматорная колонна
ДП 240401 ТП-51 12 10 К
Компановка оборудования
цеха по производству
полиэфира марки П-527
План на отметке 0.000

Производство сложного полиэфира марки П-527.cdw

Дефлегматорная колонна
Электронагреватель теплоносителя
Ёмкость для теплоносителя
ДП 240401 ТП-51 07 10 ТС

Чертеж реактора 2,0 м3.cdw

Технические характеристики
Среда вязкая - полиэфир
Температура в реакторе - 200
Вес аппарата - 2580 кг
Тип электродвигателя АО-2-32-4
Номинальная мощность 17кВт
ДП 240401 ТП-51 12 10