Выбор технологической схемы и оборудования
Курсовая работа, 20 Апреля 2016, автор: пользователь скрыл имя
Описание работы
Обычный ПЭТФ обладает высокой степенью кристалличности и недостаточными литьевыми свойствами, необходимыми для дальнейшего использования при производстве пищевой тары. Эти недостатки устраняются при химической модификации полимера, достигаемой введением при синтезе ПЭТФ одновременно с основным исходным сырьём других алифатических и ароматических дикарбоновых кислот или эфиров, разветвлённых гликолей./1/
Файлы: 1 файл
диплом зсв.DOC
— 671.50 Кб (Скачать файл)Суспензию будем готовить 1 раз в 2-е суток, тогда разовая загрузка аппарата составит
50,4*2 = 100,8 дм3
С учётом Кз=0,85
V аппарата = 100,8 / 0,85 = 118,6 дм3
Принимаем объём аппарата равным 120 дм3
- Расчёт реактора предварительной кристаллизации
- Определим часовой расход продукта проходящего через кристаллизатор:
G = Π / τраб = 24000 / 350 = 68,571 т/сутки = 2,857 т/час
где П = 24000т – годовая производительность, т/год;
τраб – 350 суток – годовой фонд рабочего времени, сутки.
- Объёмный расход продукта определим, приняв, что насыпная масса гранулята по мере прохождения через кристаллизатор не изменяется и равна 840кг/м3 (насыпная плотность в пределах 800-880 кг/м3)
Q = G / ρнас = 2857/840 = 3,4 м3/час
- Определим объём реактора из условий:
а) время пребывания продукта в кристаллизаторе – (3-7 мин), принимаем среднее – 5мин или1/12 часа;
в) коэффициент запаса Кз=1,115
Vкр-ра = Q * τ * Кз = 3,4 * 1/12 *1,115 = 0,32 м3
Из спецификации фирмы "HASAKAWA" выбираем кристаллизатор SJS16-10 со следующими характеристиками:
Длина-4,27 м;
Ширина-0,56 м;
Высота-0,71 м;
Диаметр-0,41 м;
Мощность привода-3,7кВт
- Расчёт размеров сушилки
1)Определим объём бункерной сушилки
а) время пребывания продукта – 30 минут;
б)коэффициент запаса Кз = 1,15
V сушилки = 3,4 * ½ *1,15 = 1,96 м3
2)Геометрические размеры
соотношение длина/диаметр должны составлять – 1 / 4
Принимаем диаметр сушилки 0,85 м, тогда высота составит:
1,96 / (3,14 * 0,852 / 4) = 3,45 м
Расчётное соотношение высота/диаметр составит:
3,45 / 0,85 = 4,06, что соответствует заданному условию.
Параметры бункерной сушилки:
Объём – 1,96 м";
Диаметр – 0,85 м;
Высота – 3,45 м
- Расчёт размеров кристаллизатора (подогревателя)
а) Время выдержки – 40минут;
б) Кз = 1,115
- Определим объём кристаллизатора:
V = 3,4 *2/3 *1,115 = 2,61 м3
Из спецификации фирмы "HASAKAWA" выбираем торусдиск модели ТJ48-10 со следующими характеристиками:
Объём – 3 м3;
Длина – 5832 м;
Ширина – 1368 м;
Высота – 2100 м;
Мощность привода – 15 кВт
5.5 Расчёт реактора дополиконденса
а) Время пребывания продукта – (10-12часов), принимаем среднее 11часов;
б) Кз = 1,15
1) Определим объём реактора
V = 3,4 * 11 * 1,15 = 43 м3
Реактор дополиконденсации имеет соотношение длина/диаметр – 1 / 4.
Примем диаметр равным – 2 м, тогда высота будет равна:
H = V/S = 43 / (3,14 * 22) * 4 = 13,7 м,
где S – площадь поперечного сечения, м2.
- Расчёт дополнительных энергозатрат на твёрдофазную дополиконденсацию и кристаллизацию ПЭТФ
Для тепловых расчётов необходимо знать массу нагреваемых продуктов, их теплоёмкости, коэффициенты теплопередач.
В общем случае, требуемое количество теплоты представляет собой сумму теплоты на нагревание продукта до необходимой температуры и теплопотерь в окружающую среду:
Q = QH + Qn,
где QH – теплота, необходимая для нагревания продукта, кДж;
Qn – теплота, расходуемая на компенсацию теплопотерь в
окружающую среду, кДж.
Теплота, используемая на нагревание продукта, кДж:
QH = m * Cp * Δt,
где m – масса нагреваемого продукта, кг/сутки;
Cp – удельная теплоёмкость продукта, кДж/(кг*К);
Δt – разность
конечной и начальной
Потери теплоты в окружающую среду, кДж:
Qn = S * K * Δt * 3,6 *24,
где S – площадь поверхности потерь (внешней поверхности), м2;
Δt – разность температур стенки аппарата и воздуха, К;
24 – число часов в сутках.
При тепловых расчётах аппаратов с перемешивающими устройствами следует учитывать превращение механической энергии в тепловую, кДж:
QN = N * 3,6 * 103 * τ * a,
где N – мощность электродвигателя мешалки, кВт;
3,6 * 103 - тепловой эквивалент 1 кВт*ч электроэнергии;
а – коэффициент, учитывающий превращение механической энергии в
тепловую;
τ – время работы аппарата, ч.
6.1 Расчёт дополнительных
Исходные данные:
-масса нагреваемого продукта, кг/сутки
-удельная теплоёмкость
-начальная температура
-конечная температура
-площадь поверхности
-коэффициент теплопередачи, кДж/м2
-температура стенки аппарата, К
-температура воздуха, К
-удельная теплоёмкость азота, кДж/(кг*К)
-плотность азота, кг/м3
-температура азота на входе,
К
-температура азота на выходе,
К
- Теплота используемая на нагревание продукта, кДж:
QH = 68986 * 1,11 * (503 – 493) = 765745 кДж/сутки
- Потери в окружающую среду, кДж:
Qn = 170 * 0,001 * (313 – 293) * 24 = 82 кДж/сутки
- Общая теплота, кДж:
Qобщ = 765745 + 82 = 765827 кДж/сутки
- Количество азота необходимое для нагрева, кДж:
G= Qобщ / с * (Т1 – Т2),
где с – теплоёмкость азота, кДж/кг*К;
Т1 – температура азота на входе в аппарат, К
Т2 - температура азота на выходе из аппарата, К
G = 765827 / 2,01 * (508 – 493) = 25401 кг/сутки
- Объёмный расход азота с учётом 5% на потери:
V = G / ρ,
где ρ – плотность азота, кг/м3
V = 25401 / 1,99 * 0,95 = 13436 м3/сутки
- Расчёт дополнительных энергозатрат на кристаллизацию
Исходные данные:
-масса нагреваемого продукта, кг/сутки
-удельная теплоёмкость
-начальная температура
-конечная температура
-площадь поверхности теплопотерь,
м2
-коэффициент теплопередачи, кДж/м2
-температура стенки аппарата, К
-температура воздуха, К
-удельная теплоёмкость азота, кДж/(кг*К)
-плотность азота, кг/м3
-температура азота на входе,
К
-температура азота на выходе,
К
-мощность электродвигателя, кВт
-коэффициент учитывающий
механической энергии в тепловую, кДж/м2*ч*К
1)Теплота используемая на
QH = 68986 * 1,11 * (493 – 453) = 3052678 кДж/сутки
- Потери в окружающую среду, кДж:
Qn = 24,9 * 0,001 * (313 – 293) * 24 = 11 кДж/сутки
- Теплота выделяемая при превращении механической энергии в тепловую:
QN = 15 * 3,6 * 103 * 24 * 0,75 = 972000 кДж/сутки
- Общая теплота, кДж:
Qобщ = 3062978 + 11 - 972000 = 2090989 кДж/сутки
5) Количество азота необходимое для нагрева, кДж:
G = 2090989 / 2,01 * (498 – 463) = 29722 кг/сутки
- Объёмный расход азота:
V = 29722 / 1,99 = 14936 м3/сутки
- Расчёт удельных норм расхода сырья и вспомогательных материалов
Исходные данные:
-мощность линии, т/год
24000
-количество рабочих дней
Потери на стадиях технологического процесса:
-химический цех, %
-дополиконденсация, %
Товарный гранулят содержит:
-влаги, %
Синтез ПЭТФ протекает в две стадии:
переэтерификация
а) Н3СООС- -СООСН3 + 2НОСН2СН2ОН
ДМТ
nНОСН2СН2ООС- -СООСН2СН2ОН + 2СН3ОН
ДГТ
б) nНОСН2СН2ООС - - СООСН2СН2ОН
НОСН2СН2О [-ОС- -СООСН2СН2О-]n Н + НОСН2СН2ОН
- Количество полимера содержащегося в готовом грануляте "пищевого назначения:
1 – 0,001 = 0,999 кг полимера / кг гранулята
- Количество полимера содержащегося в 24000 т/год гранулята "пищевого" назначения:
24000 * 0,999 = 23976 т/год или 68503 кг полимера/сутки
- Количество полимера поступающего на твёрдофазную дополиконденсацию:
68503 / (1 – 0,007) = 68986 кг/сутки
- С учётом потерь гранулята в химическом цехе понадобится полимера:
68986 / (1 – 0,04) = 71860 кг/сутки
- Определим расход ДМТ:
Из 1 моля ДМТ получается 1 моль ДГТ, а из 1 моля ДГТ получается 1 моль ПЭТФ, следовательно из 1моля ДМТ получается 1 моль ПЭТФ