Производство тиенилкарбазол α – цианокрелата

V_м,ст = 0,100 м³

4. мерник для уксусной кислоты М-4

 V_м = 593,89/(1049,2*0,9) = 0,629 м³

V_м,ст = 0,630 м³

 

6.2.2. Сборники

Полный объем хранилища  для i-ого вида сырья V_a рассчитывают по формуле:

V_хран = V_сут*Y/φ_хран,     (5.5)

где    V_сут – суточный объемный расход i-ого вида сырья, м³/сут;

Y – коэффициент запаса i-ого вида жидкого сырья, сутки, Y = 10;

φ_хран – коэффициент заполнения сборника, доли единицы, φ_хран = 0,9.

1. Сборник для фильтрата с Ц-1 (Сб-1)

V_сб = 1754,70*10^-3/0,9 = 1,950 м³

V_сб,ст = 2,000 м³

2. Сборник для фильтрата с Ц-2  (Сб-2)

V_сб = 61,72*10^-3/0,9 = 0,069 м³

V_сб,ст = 0,100 м³

3. Сборник для фильтрата с Ц-3  (Сб-3)

V_сб = 1658,62*10^-3/0,9 = 1,843 м³

V_сб,ст = 2,000 м³

 

6.2.3. Фильтры

Для фильтрации выбираем барабанный вакуум-фильтр общего назначения с наружной фильтрующей поверхностью, детали БОН выполнены из титанового сплава. Условное обозначение БОН 30-2,4-1 К (К - коррозионностойкая сталь 10Х17Н13М2Т) рабочий объем 65 л (максимально).

 

6.2.4. Расчет объёмов хранилищ

Полный объем хранилища  для i-ого вида сырья V_a рассчитывают по формуле:

V_хран = V_сут * Y / φ_хран,     (5.6)

где: V_сут  – суточный объемный расход i-ого вида сырья, м³/сут;

Y – коэффициент запаса хранимого i-ого вида жидкого сырья, сутки, Y =4 ;φ_хран – коэффициент заполнения хранилища, доли единицы, φ_хран =0,9.

1). Хранилище для ДМФА (Х-1)

V_хр = 461,00*4*10^-3/0,9 = 2,049 м³

V_хр,ст = 2,500 м³

2). Хранилище для оксохлорида фосфора (Х-2)

V_хр = 14,87*4*10^-3/0,9 = 0,066 м³

V_хр,ст = 0,100 м³

3). Хранилище для уксусной кислоты (Х-3)

V_хр = 593,89*4*10^-3/0,9 = 2,640 м³

V_хр,ст = 3,200 м³

4). Хранилище для метилового спирта (Х-4)

V_хр = 58,55*4*10^-3/0,9 = 0,260 м³

V_хр,ст = 0,320 м³

6.2.5. Сушильное оборудование

Сушилка для альдегида и готового красителя полочная вакуумная во взрывозащищенном исполнении ПВ-4,5-0,63ВК-01 ТУ 26-01-808-80, в которой создан вакуум 250 мм.рт.ст. и внутрь полок подают воду.

 

6.3. ведомость-спецификация оборудования

Таблица 6.3.1.

Ведомость-спецификация оборудования

Обозначение	Кол-во единиц	Материал рабочей зоны	Техническая характеристика
1	2	3	4
реакторы
Р-1,Р-2	2	Сталь-эмаль	ГОСТ 9931-79. Обозначение ВЭЭ 0,5-2 и 0,16-2. Стальной эмалированный аппарат с эллиптическим днищем и крышкой, снабжён трубой для передавливания и трубой наполнения, гладкой рубашкой. Вместимость 0,5 и 0,16 м3. Предназначен для проведения различных химических и физических процессов с коррозионными средами. Мощность двигателя 0,75 кВт, частота вращения мешалки – 75 об/мин, условное давление 0,6 МПа. Загрузка самотеком, выгрузка сжатым азотом.

 

Р-3	1	Сталь  12Х18Н10Т	ГОСТ 9931-79. Обозначение ВЭЭ 0,63-2. Стальной аппарат с эллиптическим днищем и крышкой, снабжён трубой передавливания и трубой наполнения. Вместимость 0,63 м3. Аппарат снабжен пропеллерной мешалкой. Предназначен для проведения различных химических и физических процессов с коррозионными средами. Мощность двигателя 0,75 кВт, частота вращения мешалки – 125 об/мин, условное давление 0,6 МПа. Загрузка самотеком, выгрузка сжатым азотом
мерники
М-1,М-3	2	Сталь  12Х18Н10Т	ГОСТ 9931-79. Обозначение ВЭЭ 0,63-2 и 0,082-2. Вместимость 0,63 и 0,082 м3. Аппарат с нижним сливом, вертикальный. Условное давление 0,6 МПа. Загрузка с помощью погружного насоса, выгрузка самотеком.
М-2, М-4	2	Сталь-эмаль	ГОСТ 9931-79. Обозначение ВЭЭ 0,01-2 и 0,63-2. Вместимость 0,01 и 0,063 м3. Аппарат с нижним сливом, вертикальный. Условное давление 0,6 МПа. Загрузка с помощью погружного насоса, выгрузка самотеком.

 

Продолжение таблицы 6.3.1.

хранилища
Х-1,Х-4	2	Сталь12Х18Н10Т	ГОСТ 9931-79. Обозначение ГЭЭ 2,5-2 и 0,32-2. Вместимость 2,5 и 0,32 м3. Предназначены для хранения и переработки жидких химических коррозионных сред и пищевых продуктов. Условное давление 0,6 МПа. Покрытие универсальное стекловидное высшего класса, снабжен погружным насосом.
Х-2,Х-3	2	Сталь-эмаль	ГОСТ 9931-79. Обозначение ГЭЭ 0,1-2 и 3,2-2. Вместимость 0,1 и 3,2 м3. Предназначены для хранения и переработки жидких коррозионных сред.
сборники
Сб-1	1	Сталь-эмаль	ГОСТ 9931-79, ГЭЭ 2-2. Вместимость 2 м3; Предназначены для хранения и переработки жидких химических коррозионных сред и пищевых продуктов. Остаточное давление 40 кПа Условное давление 0,3 МПа. Покрытие универсальное стекловидное высшего класса, снабжен огнепреградителем.
Сб-2	1	Сталь-эмаль	ГОСТ 9931-79, ГЭЭ 0,1-2. Вместимость 0,1 м3; Предназначены для хранения и переработки жидких химических коррозионных сред и пищевых продуктов. Остаточное давление 40 кПа Условное давление 0,3 МПа. Покрытие универсальное стекловидное высшего класса, снабжен огнепреградителем.
Сб-3	1	Сталь-эмаль	ГОСТ 9931-79, ГЭЭ 2-2. Вместимость 2 м3; Предназначены для хранения и переработки жидких химических коррозионных сред и пищевых продуктов. Остаточное давление 40 кПа Условное давление 0,3 МПа. Покрытие универсальное стекловидное высшего класса, снабжен огнепреградителем.
фильтровальное оборудование
Б-1  Б-2 Б-3	3	Сталь 10Х17Н13М2Т	Обозначение БОН 30-2,4-1 К. Рабочий объем 65 л. Для снятия и промывки продукта БОН снабжен ножом и промывочным устройством. Предназначены для разделения жидких неоднородных суспензий.

 

Продолжение таблицы 6.3.1.

сушильное оборудование
СШ-1  СШ-2	2	Сталь12Х18Н10Т	ПВ–4,5–0,63ВК–01 ТУ 26-01-808-80. Полочная вакуумная  сушилка из коррозионно-стойкой  стали, оснащена системой автоматического  управления для регулирования температуры  в аппарате. Продукт загружается  в противни. Площадь поверхностной  загрузки 4,5 м2, объем аппарата 0,63 м3, остаточное давление в сушилке 2,63 кПа. Ручная загрузка и выгрузка.
теплообменники
Т-1  Т-2	2	Графит	ТУ 26-02-1105-89 159-ТНВ-1,6-М1/25-1-1. Теплообменник  с неподвижными трубными решетками  с условным давлением 1,6 МПа, одноходовой.

 

7. Тепловой баланс

Целью расчета теплового  баланса реактора для получения карбазола (Р-3) является:

- проверка достаточности  поверхности теплообмена реактора  путем сравнения величины расчетной  поверхности (F_расч) с имеющейся у данного аппарата геометрической теплообменной поверхности (F_геом);

-определение расхода пара.

Уравнение теплового  баланса для диазотирования имеет  вид:

Q₁+Q₃+Q₅=Q₂+Q₄+Q₆   (6.1)

где    Q₁- тепло, вносимое с исходными веществами, кДж;

Q₂ – тепло, подводимое с паром, кДж;

Q₃ – тепловой эффект реакции конденсации, кДж;

Q₄ – тепло, уносимое с продуктами реакции, кДж;

Q₅ – потери тепла на нагревание реактора Р-3, кДж;

Q₆ – тепло, теряемое в окружающую среду.

Количество тепла Q₂, подводимого к реакционной масс паром находим из уравнения теплового баланса:

Q₂ = Q₁+Q₃-Q₄-Q₅-Q₆.     (6.3)

7.1. Определение Q₁ и Q₄

Тепло, вносимое с исходными  веществами и тепло, уносимое с продуктами реакции, определяется по формуле:

Q₁ (Q₄) = G*c*T,      (6.4)

Где G – количество загружаемых или полученных компонентов, кг;

с – удельная теплоемкость, кДж/(кг*град);

Т₁ – температура поступающих компонентов, град;

Т₄ – температура продуктов реакции, град.

Температуры: Т₁ = 20 град, Т₄ = 40 град.

Загрузки исходных реагентов:  продукты реакции:

G_альд = 11,351 кг     G_крас = 10,521 кг

G_ДМФА = 0,006 кг      G_циан^/ = 3,920 кг

G_укс = 591,514 кг     G_альд^/ = 2,724 кг

G_циан = 6,323 кг      G_ДМФА^/ = 0,006 кг

G_ацет = 5,730 кг      G_укс^/ = 591,514 кг

G_вод = 2,430 кг      G_ацет^/ = 5,730 кг

G_вод^/ = 2,942 кг

Атомные теплоёмкости, кДж/(моль*град):

C = 11,73

H = 18,02

N = 11,313

O = 14,7

S = 22,61

Q_альд при 20^оС: Q_альд = 11,351*20*541,793 = 123005,6 кДж/(моль*град)

Q_циан при 20^оС: Q_циан = 6,323*20*129,963 = 16436,6 кДж/(моль*град)

Q_укс при 20^оС: Q_укс = 591,514*20*124,94 = 1478077 кДж/(моль*град)

Q_ацет при 20^оС: Q_ацет = 5,730*20*19,313 = 21811,07 кДж/(моль*град)

Q_вод при 20^оС: Q_вод = 2,430*20*50,74 = 2469,265 кДж/(моль*град)

Q_ДМФА при 20^оС: Q_ДМФА = 0,006*20*187,343 = 22,481 кДж/(моль*град)

Q₁ = 123005,6 + 16436,6 + 1478077 + 21811,07 + 2469,265 + 22,481 = 1641823,кДж.

Q_альд^/ при 40^оС: Q_альд^/ = 2,724*40*541,793 = 59042,7 кДж/(моль*град)

Q_циан^/ при 40^оС: Q_циан^/ = 3,920*40*129,963 = 20381,38 кДж/(моль*град)

Q_укс^/ при 40^оС: Q_укс^/ = 591,514*40*124,94 = 2956155 кДж/(моль*град)

Q_ацет^/ при 40^оС: Q_ацет^/ = 5,730*40*19,313 = 43622,14 кДж/(моль*град)

Q_вод^/ при 40^оС: Q_вод^/ = 2,942*20*40,74 = 5971,161 кДж/(моль*град)

Q_ДМФА^/ при 40^оС: Q_ДМФА^/ = 0,006*40*187,343 = 44,962 кДж/(моль*град)

Q_крас^/ при 40^оС: Q_крас^/ = 10,521*40*621,016 = 261360,2 кДж/(моль*град)

Q₄ = 59042,7 + 20381,38 + 2956155 + 43622,14 + 5971,161 + 44,962 + 261360,2 = 3346577,кДж.

 

7.2. Определение Q₃

Q₃ = Q_х.р+ Q_физ      (6.5)

Пренебрегаем Q_физ, и определяем Q_х.р

Q_х.р = G_исх *q_р *η *1000 /M_исх   (6.5)

q_р = ∑q₀^прод - ∑q₀^исх

q₀ = ∑n*q_a-q_сг

q₀^исх = q₀^альд + q₀^циан

q_сг = 109,15*n+∑Δ*ζ

n^альд = 1*2+18*4+15*1 = 89; q_сг^альд = 109,15*89*1 = 9714,35; q₀^альд = (395,5 * 19 + 144,6 * 15 + 0 + 0 + 290,4) – 9714,35 = 259,55.

n^циан = 1*1+2*4+3*1 = 12; q_сг^циан = 109,15*12*1 = 1309,8; q₀^альд = (395,5 * 3 + 144,6 * 3 + 0 + 0) – 1309,8 = 310,5.

q₀^прод = q₀^крас

n^крас = 1*1+21*4+16*1 = 101; q_сг^крас = 109,15*101*1 = 11024,15; q₀^крас = (395,5 * 3 + 144,6 * 3 + 0 + 0) – 11024,15 = 280,85.

q₀^исх = 259,55 + 310,5 – 280,85 = 289,2

Q_х.р = 11,351 * 289,2 * 0,76 * 1000 / 305,39 = 8169,984 кДж.

Q₃ = 8169,984 кДж.

7.3. Определение Q₅

Реактор Р-3 выбран по ГОСТ 9931-85:

V = 0,630 м³, D = 900 мм, L = 1150 мм, l = 650 мм.

Давление пара в рубашке  реактора Р-3, P = 0,55 МПа, толщина стенки реактора δ_ст.^р-3 = 5 мм, толщина стенки рубашки δ_ст.^руб. = 3 мм, диаметр рубашки d = 1000 мм.

Материал реактора – сталь 12Х18Н10Т, ρ_ст = 7900 кг/м³, C_ст = 0,46 кДж/(м*град).

Масса обечайки реактора и рубашки равны:

G_обеч^р-3_. = ((π(R+ δ_ст.^р-3)²l - πR²l)/ 10⁹)/ 7900 =(( 3,14*455²*650 - 3,14*450²*650)/ 10⁹)* 7900 = 72,96 кг.