- рабочее давление в аппарате 0,3 МПа;

- температура среды 400С;

- среда в аппарате: вода, поливинилбутираль, щёлочь;

- материал: сталь.

Аппарат снабжён якорно-лопастной мешалкой 55 оборотов в минуту, крышка съёмная, дно коническое, привод электродвигателя мощностью 36 КВт.

3.2.3. Рассчитываем количество аппаратов для приготовления щёлочи:

3.2.3.1. Объём приготовляемого раствора, м3/сут:

Vсут = Gсут / ссм = 1139,33 / 71,2 = 16,00

3.2.3.2. Продолжительность растворения 10 часов. Число операций в сутки:

n = 24 / 10 = 2,4

3.2.3.3. Рабочий объём всех аппаратов, м3/опер:

Vраб = Vсут / n = 16,00 / 2,4= 6,67

3.2.3.4. Полный объём всех аппаратов с учётом коэффициента заполнения, м3/опер:

Vполн. = Vраб / g = 6,67 / 0,90 = 7,41

3.2.3.5. Необходимое количество аппаратов, шт.:

7,41 / 5 = 1,5

Принимаем количество аппаратов - 2 шт.

Техническая характеристика аппарата:

- объём 5 м3;

- высота 5417 мм;

- диаметр 4067 мм;

- масса 1300 кг.

Аппарат закрыт сферической крышкой.

3.2.4. Рассчитываем количество центрифуг:

Принимаем к установке центрифугу марки НОГШ-325-2М.

Производительность - 960 кг/час.

3.2.4.1. На центрифугирование поступает суспензии, кг/час:

184481,09 / 24 = 7686,71

3.2.4.2. Необходимое количество аппаратов, шт.:

7686,71 / 960 = 8,01

Принимаем количество центрифуг - 8 аппаратов.

Техническая характеристика аппарата:

- высота 540 мм;

- длина 1510 мм;

- диаметр 1465 мм;

- масса 580 кг;

- максимальный диаметр ротора 325 мм;

- максимальное число оборотов ротора 3500 об/мин;

- максимальная расчётная производительность по суспензии 6 м3/час;

- мощность двигателя привода 7 КВт.

3.2.5. Рассчитываем количество сушилок:

В сушилку поступает 74108,90 кг поливинилбутираля в сутки или 2087,87 кг поливинилбутираля в час.

Принимается сушилка непрерывного действия - аэрофонтанная.

Производительность - 1000 кг/час.

3.2.5.1. Необходимое количество сушилок, шт.:

2087,87 / 1000 = 2,09

Принимаем количество центрифуг - 2 аппарата.

Техническая характеристика аппарата:

- диаметр циклической камеры 1100 мм;

- расход воздуха 4000 м3/ч;

- расход тепла на испарение 1 кг влаги - 1000 ккал;

- скорость воздуха 0,8 м/сек.;

3.3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ И ТАБЛИЦЫ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА ОСНОВНОГО АППАРАТА - АЦЕТОЛЯТОРА

Режим ацеталятора:

1. Охлаждение поливинилового спирта от 600 до 100С - 4 часа:

- охлаждение водой от 600 до 20°С - 3 часа;

- охлаждение рассолом от 200 до 10°С - 1 час.

2.Нагрев смеси от 100 до 550С - 11 часов.

3.Выдержка смеси при 55°С - 1 час.

4. Охлаждение смеси до 25°С - 3 часа.

В качестве хладагентов используют холодную воду и раствор СаСl2. Вода является наиболее распространенным охлаждающим агентом. Её достоинства: высокая теплоёмкость; большой коэффициент теплопередачи и доступность. Для более быстрого охлаждения применяется раствор СаСl2 - смесь, которая со льдом дает низкую температуру (- 550С). При пуске холодной воды тепло отводится:

3.3.1. От аппарата, кДж/сут:

Qапп. = Gапп. * с * (tн - tк) = 25930 * 0,5028 * (60 - 20) = 521504,16

где: tн - начальная температура = 600С;

tк - конечная температура = 200С;

с - теплоёмкость материала = 0,12 * 4,19 = 0,5028 кДж/кг*К [из регламента КХЗ]

Gапп.- масса аппарата = 25930 кг

3.3.2. От рубашки, кДж/сут:

Qруб. = Gруб. * с * (tн - tк) = 3700 * 0,5028 * (60 - 20) = 74414,40

3.3.3. Qсм. =(Gсм. / n) * ссм.* (tн - tк)=(184846,21 / 6) * 2,41 * (60 - 20)= 2969862,44 кДж/сут

3.3.4. Определяем тепловую нагрузку, кДж/сут:

Qнагр. = 521504,16 + 74414,40 + 2969862,44 = 3565781,00

3.3.5. Охлаждение водой ведётся 3 часа, кДж/сут:

Qнагр. = 3565781,00 / 3 = 1188593,67

3.3.6. Определяем расход охлаждающей воды:

W = Qнагр. / своды * (t2ср. - t) = 1188593,67 / 4,19 * (17,24 - 12) = 53893,30 кг/ч = 54 м3/ч

где: своды - теплоёмкость воды = 1 * 4,19 = 4,19 кДж/кг*К [из регламента КХЗ]

Вода на охлаждение поступает с температурой 120С, средняя конечная температура охлаждения воды t2 = 220С.

t2ср = t1 + ?tср * 2,3 lgA

200 600

120 220

80 380

A = (T1 - t2) / (T2 - t1)

?tср = T1 - T2 / [2,3 lg (T1 - t1) / (T2 - t1)] * (A - 1) / (2,3 A lgA)

?tср = 60 - 20 / [2,3 lg (60 - 12) / (20 - 12)] * (1,26 - 1) / (2,3 * 1,26 lg1,26) =

= (40 / 1,79) * (0,26 / 0,29) = 19,80C

t2ср = 12 + 19,8 * 2,3 lg1,26 = 17,240С

3.3.7.При пуске рассола тепло отводится от аппарата, кДж:

Qапп. = 25930 * 0,5028 * (20 - 10) = 130376,04

Qруб. = 3700 * 0,5028 * (20 - 10) = 18603,60

Qсм. = 184846,21 * 2,41 * (20 - 10) = 4454793,66

Qнагр. = 130376,04 + 18603,60 + 4454793,66 = 4603773,30

Рассол на охлаждение поступает с температурой (-140С) и уходит с температурой (-120С).

3.3.8. Определяем расход рассола,

W = Qнагр. / своды * (tк. - tн.) = 4603773,30 / 2,73 * (14 - 12) = 843181,92 кДж/ч

3.3.9. Нагрев смеси от 10 до 550С:

Qнагр. = Qапп. + Qсм. + Qпот.

Qапп. = 25930 * 0,5028 * 45 = 596692,18 кДж

Qпот. = Qпот. изв. + Qпот. неизв.

Qпот. = бобщ. * ф * (tст. - tвозд.)

бобщ. = 8,4 + 0,06 * (tст. - tвозд.)

где: tвозд. = 200С

Температура нагруженной неизолированной стенки (-38). Температура нагруженной изолированной стенки (- 260С).

б1 = 8,4 + 0,06 * (38 - 20) = 9,48 * 4,19 = 39,72 кДж/м2*ч*гр.

б2 = 8,4 + 0,06 * (26 - 20) = 8,76 * 4,19 = 36,70 кДж/м2*ч*гр.

3.3.10. Определяем потери тепла, кДж:

Qпот. неиз. = 39,72 * 8,8 * (38 - 20) = 6305

Qпот. изв. = 36,70 * 25,2 * (26 - 20) = 5549

Qпот. = 6305 + 5549 = 11854

Qсм. = (184846,21 / 6) * 2,41 * 45 = 3341095,25

3.3.11. Потери тепла в окружающую среду компенсируется поступающим теплом для выдержки смеси в течение часа при t = 550С, кДж:

Qнагр. = 596692,18 + 3341095,25 + 11854 = 3949641,43

3.3.12. Нагрев ведётся горячей водой в течение 11 часов, кДж:

3949641,43 / 11 = 359058,31

3.3.13. Расход горячей воды

W = Qнагр. / своды * (Т1 - t2ср.) = 359058,31 / 4,19 * (80 - 62,7) = 4953,42 кг/ч = 5 м3/ч

где: своды - теплоёмкость воды = 1 * 4,19 = 4,19 кДж/кг*К [из регламента КХЗ]

t2ср. - средняя конечная температура сходящей воды;

Т1 = 800С

t2ср = Т1 + ?tср * 2,3 lgA

A = (T1 - t2) / (T2 - t1) = (80 - 55) / (70 - 55) = 1,66

?tср = t2 - t1 / [2,3 lg (T1 - t1) / (T1 - t2)] * (A - 1) / (2,3 A lgA)

?tср = 55 - 10 / [2,3 lg (80 - 10) / (80 - 55)] * (1,66 - 1) / (2,3 * 1,66 lg1,66) = 340C

T2ср = 80 - 34 * 2,3 lg1,66 = 62,70С

3.3.14. Определяем необходимую площадь теплообмена аппарата, для этого необходимо рассчитать коэффициент теплоотдачи:

3.3.14.1. Определяем теплоту реакции по энтальпии сгорания:

По уравнению Коновалова, кДж/моль:

gm = 204,2n + 44,4m + ?X = Hсгор. = 204,2 * 29 + 44,4 * 9 + 464,5 = 6785,9 [14, с. 26]

где: n - число атомов кислорода, необходимое для полного сгорания вещества;

m - число молей, образующейся воды;

Х - поправка (термическая характеристика) постоянная в пределах гомологического ряда.

Поправка: С-С = 6 * 0 = 0 [14, с. 269]

R-O-R?? = 3 * 87,9 = 263,7

R-CO-R? = 4 * 50,2 = 200,8

6785,9 / 193 = 35,2 кДж/кг

3.3.14.2. СН3 - СН2 - СН2 - СНО + 5,5О2 4СО2 + 4Н2О

По уравнению Коновалова, кДж/моль:

gm = 204,2n + 44,4m + ?X = Hсгор. = 204,2 * 12 + 44,4 * 4 + 75,3 = 2703,3

Поправка: С-С = 3 * 0 = 0

R-СН=О = 75,3 [14, с. 269]

2703,3 / 72 = 37,5 кДж/кг

3.3.14.3.

- CH2 - CH - CH2 - CH - CH2 - CH - CH2 - CH - + 25,5О213СО2 + 12Н2О

Поправка: С-С = 10 * 0 = 0 [14, с. 269]

R-O-R?? = 5 * 87,9 = 439,5

По уравнению Коновалова, кДж/моль:

gm = 204,2n + 44,4m + ?X = Hсгор. = 204,2 * 51 + 44,4 * 12 + 439,5 = 11386,5

11386,5 / 260 = 43,8 кДж/кг

Определяем энтальпию сгорания, кДж/кг:

1. gp = р1 - ?n * R * T = 35,2 - (10 - 9 - 12) * 8,314 * 10-3 * 298 = 62,5

?Н298 = - 62,5

2. gp = 37,5 - (4 - 4 - 5,5) * 8,314 * 10-3 * 298 = 51,1

?Н298 = - 51,1

3. gp = 43,8 - (13 - 12 - 25,5) * 8,314 * 10-3 * 298 = 104,5

?Н298 = - 104,5

3.3.14.4. Определяем изменение энтальпии реакции энтальпии сгорания, кДж/кг:

?Н298 = ??Н298 (нач) - ??Н298 (кон) = (-62,5) + (-51,1) - (-104,5) =9,1 * 103 / 7010 = 1,3

3.3.14.5. Определяем тепловую нагрузку, кДж/сут:

?Qнагр. = 1,3 * 22485,06 = 29230,60

3.3.14.6. Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции, кДж/сут:

22485,06 * 2,41 * 55 = 2980394,70

3.3.14.7. Потери тепла в окружающую среду составляют 5% от вносимого тепла, кДж/сут:

3595011,6 * 0,05 = 179750,58

3.3.15.Определяем необходимую площадь теплообмена аппарата, для этого необходимо рассчитать коэффициент теплоотдачи:

К = 1 / (1 / б1 + у / л + 1 / б2)

3.3.15.1. Определяем коэффициент теплоотдачи между теплом и стенкой аппарата:

S = 3,14 / 4 * (3,442 - 3,42) = 0,21 м2

W = z / (3600 * S * с) = 6800 / (3600 * 0,21 * 1000) = 0,09 м/с

Re = w * ? * с / м = 3 * 3,9 * 1000 / 0,32 * 10-3 = 36562500 - режим движения

устойчивый турбулентный

где: л = 0,515 * 1,16 Вт/м;

м = 0,801 * 10-3 н*сек/м2; [12, с.805]

с = 1000 кг/м3;

? - длина рубашки = 3,9 м;

с - теплоёмкость воды = 0,999 * 4,19 кДж/кг*К [12, с.808]

Pr = м * с / л = 0,801 * 10-3 * 0,999 * 4,18 / 0,515 * 1,16 = 0,005

Nu = 0,023 * Re0,7 * Pr0,43 = 0,023 * 365625000,7 * 0,0050,43 = 461,8

б1 = Nu. * л / ? = 461,8 * 0,515 * 1,16 / 0,04 = 6897 Вт/м2*К

3.3.14.6. Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки аппарата к реакционной массе. Масса перемешивается мешалкой:

n - число оборотов мешалки = 180об/мин = 3 об/сек; [из регламента]

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8