Курсовая работа: Проект отделения первичной переработки 5,5 тыс. тонн живицы в год

Таблица 4 - Материальный баланс узла загрузки живицы (живицемялка)

2.4.2 Узел фильтрации живицы и регенерации сора

В друк-фильтре происходит фильтрация живицы от крупного сора при температуре 90-95 ^_С. В процессе фильтрации происходит частичная отгонка скипидара - 10 % от содержащегося в живице скипидара. Одновременно со скипидаром отгоняются пары воды в соотношении скипидар : вода 1 : 1 (по массе).

Отгоняется скипидара из друк-фильтра

Количество отгоняемой воды также составит 36,1 кг/ч.

При фильтрации на сетке фильтра остается 90 % механического сора

11,1 • 0,9 = 9,99 кг/ч.

Состав сора: канифоль - 28 %, скипидар - 12 %, вода - 30 %, механический сор - 30 %.

Общая масса сора составит

в том числе:

- скипидара 33,3 • 0,12 = 4,0 кг/ч;

- канифоли 33,3 • 0,28 = 9,3 кг/ч;

- воды 33,3 • 0,30 = 10,0 кг/ч.

Живица после фильтрации подается в буферный бак, а затем на отстаивание.

Количество и состав профильтрованной живицы:

- канифоль 522,2 - 9,3 = 512,9 кг/ч;

- скипидар 122,9 + 237,9 - 36,1 - 4,0 = 320,7 кг/ч;

- вода 38,2 + 64,7 - 36,1 - 10,0 = 56,8 кг/ч;

- сор 11,1 - 10,0 = 1,1 кг/ч;

- ортофосфорная кислота 2,1 кг/ч.

Всего профильтрованной живицы ? 893,6 кг/ч.

Оставшийся на сетке сор, пропитанный живицей, подвергается экстракции горячим скипидаром, количество скипидара равно по массе количеству экстрагируемого сора и составляет 33,3 кг/ч.

Сор после экстракции содержит: канифоль - 3,4 %, скипидар - 48,4 %, вода - 24,1 %, сор ? 24,1 %.

Общее количество сора после экстракции составит

в том числе:

- канифоль 41,5• 0,034 = 1,4 кг/ч;

- скипидар 41,5• 0,484 = 20,1 кг/ч;

- вода 41,5 • 0,241 = 10,0 кг/ч;

- сор 41,5• 0,241 = 10,0 кг/ч;

- всего 41,5 кг/ч.

Оставшийся на сетке сор после экстракции подвергается пропарке острым паром для отгонки скипидара (количество пара на отдувку - 50 % от массы сора).

Состав сора после отдувки: канифоль - 5,9 %, скипидар - 2,1 %, вода - 50 %, механический сор - 42 %.

Общая масса сора, поступившего на выгрузку, составит

в том числе:

- канифоль 24,0 • 0,059 = 1,4 кг/ч;

- скипидар 24,0 • 0,021 = 0,5 кг/ч;

- вода 24,0 • 0,5 = 12,0 кг/ч;

- сор 24,0 • 0,42 = 10,1 кг/ч.

Состав и количество конденсата паров отдувки:

- вода 10,1 + 20,8 - 12,0 = 18,8 кг/ч;

- скипидар 20,1 - 0,5 = 19,6 кг/ч;

- всего конденсата 38,4 кг/ч.

В экстракт переходит канифоли

9,3 ? 1,4 = 7,9 кг/ч.

В экстракте содержится скипидара

33,3 + 4,0 - 20,1 = 17,2 кг/ч.

Всего экстракта

17,2 + 7,9 = 25,1 кг/ч.

Полученный экстракт направляется вместе с профильтрованной живицей в буферный бак, а затем поступает на отстаивание. С учетом этого в составе живицы на отстаивание поступает:

- канифоль 512,9 + 7,9 = 520,8 кг/ч;

- скипидар 320,7 + 17,2 = 337,9 кг/ч;

- вода 56,8 кг/ч;

- сор 1,1 кг/ч;

- ортофосфорная кислота 2,1 кг/ч;

- всего 918,7 кг/ч.

В таблице 5 представлен материальный баланс стадии фильтрации живицы и регенерации сора.

Таблица 5- Материальный баланс стадии фильтрации живицы регенерации сора

2.4.3 Отделение отстаивания живицы и промывки терпентина

На отстаивание поступает живица состава: канифоль - 520,8 кг/ч, скипидар - 337,9 кг/ч, вода - 56,8 кг/ч, сор - 1,1 кг/ч, ортофосфорная кислота (100 % - я) - 2,1 кг/ч, всего - 918,7 кг/ч.

Из отстойника выводится грязевой отстой, состоящий из плавающего и тонущего отстоя. Оставшийся механический сор в терпентине равномерно распределяется между этими слоями отстоя.

Количество механического сора в этих слоях составляет

1,1 • 0,5 = 0,55 кг/ч.

Состав тонущего отстоя: канифоль - 40 %, скипидар - 10 %, вода - 30 %, сор ? 20 %.

Общее количество тонущего отстоя

в том числе:

- канифоль 2,75 • 0,4 = 1,1 кг/ч;

- скипидар 2,75 • 0,1 = 0,28 кг/ч;

- вода 2,75 • 0,3 = 0,83 кг/ч;

- сор 2,75 • 0,2 = 0,55 кг/ч.

Состав плавающего отстоя: канифоль - 45 %, скипидар - 15 %, вода - 35 %, сор ? 5 %.

Общее количество плавающего отстоя:

в том числе:

- канифоль 11 • 0,45 = 4,95 кг/ч;

- скипидар 11 • 0,15 = 1,65 кг/ч;

- вода 11 • 0,35 = 3,85 кг/ч;

- сор 11 • 0,05 = 0,55 кг/ч.

С отстоями уходит:

- канифоль 4,95 + 1,1 = 6,05 кг/ч;

- скипидар 1,65 + 0,28 = 1,93 кг/ч;

- вода 3,85 + 0,83 = 4,68 кг/ч;

- сор 0,55 + 0,55 = 1,1 кг/ч;

- всего 13,76 кг/ч.

В терпентине остается:

- канифоль 520,8 ? 6,05 = 514,75 кг/ч;

- скипидар 337,9 ? 1,93 = 335,97 кг/ч.

Отстоявшийся терпентин должен содержать воды 0,5 %.

В отстоявшемся терпентине общее содержание смолистых веществ составит

514,75 + 335,97 = 850,72 кг/ч.

Количество воды в отстоявшемся терпентине - 0,5 %, тогда всего терпентина будет

В том числе воды

854,99 - 850,72 = 4,27 кг/ч.

Количество сточных вод из отстойника

56,8 - 4,27 - 4,68 = 47,85 кг/ч.

С учетом кислоты сточных вод будет

47,85 + 2,1 = 49,95 кг/ч.

В таблице 6 представлен материальный баланс стадии отстаивания живицы.

Таблица 6- Материальный баланс стадии отстаивания живицы

2.5 Потребность в оборудовании

На основании расчетов материального баланса осуществляется расчет и подбор основного оборудования, часть оборудования подбирается по производительности.

Потребность в оборудовании отделения первичной переработки живицы.

1 Живицемялка. Живицемялка предназначена для разрыхления живицы. Представляет собой загрузочную воронку со встроенными валами встречного движения, на которые насажены круглые ножи. Живицемялка - это нестандартное оборудование, может быть изготовлена на месте.

Производительность завода по живице составляет 15068,49 кг/сут. Принимаем живицемялку со следующими характеристиками: длина - 2000 мм, ширина - 1400 мм, высота - 1100 мм, производительность - 20000 кг/сут.

2 Мерники. Мерники предназначены для дозирования оборотного скипидара и ортофосфорной кислоты в живицемялку при разрыхлении живицы.

Необходимо добавлять оборотного скипидара 237,9 кг/ч. Принимаем мерник со следующими характеристиками: V = 100 л, d = 500 мм, h = 860 мм.

Необходимо добавлять 100 % - й ортофосфорной кислоты 2,1 кг/ч и 64,7 кг/ч воды для разбавления. Принимаем мерник ортофосфорной кислоты со следующими характеристиками: V = 100 л, d = 500 мм, h = 860 мм.

3 Насосы. Поршневой насос предназначен для перекачивания живицы из живицемялки через плавильник в друк-фильтр.

Необходимо перекачивать живицы 0,11•10^-3 м³/с. Геометрическая высота подъема составляет 11 м, длина трубопровода на линии всасывания ? 2 м, на линии нагнетания - 13 м.

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 0,6 м/с. Тогда диаметр трубопровода

где d - внутренний диаметр трубопровода, мм;

Q ? объемный расход перекачиваемой среды, м³/с;

щ ? скорость течения жидкости, м/с.

Принимаем стальную трубу 32Ч3,5 мм. Так как расчетный диаметр трубопровода равен принимаемому, то фактическая скорость движения жидкости равна ранее принятой и составляет 0,6 м/с.

Определим потери на трение и местные сопротивления.

Рассчитаем критерий Рейнольдса по формуле

где с - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³;

м - динамический коэффициент вязкости, Па•с.

Плотность перекачиваемой жидкости составляет 979 кг/м³, динамический коэффициент вязкости ? 390•10^-3 Па•с. Тогда

Re = 22,59 < 2300, следовательно, движение жидкости ламинарное, тогда коэффициент трения, л, не зависит от шероховатости трубы и рассчитывается по формуле

Определим сумму коэффициентов местного сопротивления ?ж. Для линии всасывания: вход в трубу - 0,50, задвижка - 0,50. Для линии нагнетания: выход из трубы - 1, колено 90° ? 2,10, внезапное сужение - 1,30, внезапное расширение - 1,70, задвижка - 0,50. Тогда для линии всасывания

Для линии нагнетания

Потери давления, Др_вс, на линии всасывания определяются по формуле

где L_вс - длина всасывающего трубопровода, м.

Аналогично рассчитываем потери давления на линии нагнетания, Др_нагн

где L_нагн - длина нагнетающего трубопровода, м.

Потери напора на всасывающей линии, Н_п.вс, определяем по формуле

где g - ускорение свободного падения, равный 9,81 м/с².

Аналогично определим потери напора на линии нагнетания, Н_п.нагн

Общие потери напор, Н_п, составляют

Н_п = Н_п.вс + Н_п.нагн, (10)

Н_п = 4,17 + 27,20 = 31,37 м.

Напор, развиваемый насосом, Н, находим по формуле

Н = Н_г + Н_п, (11)

где Н_г ? геометрическая высота подъема, м.

Н = 11 +31,37 = 42,37 м.

Выбираем поршневой насос марки НД 1600/100, с производительностью 4,45•10^-4 и развиваемым напором до 100 м.

Центробежный насос. Предназначен для подачи оборотного скипидара в друк-фильтр на экстракцию сора. Производительность составляет 33,3 кг/ч.

Центробежный насос предназначен для подачи отстоявшегося терпентина на канифолеварочную колонну.

Необходимо перекачивать терпентина - 2,51•10^-4 м³/с. Геометрическая высота подъема составляет 15 м. Длина трубопровода на линии всасывания составляет 5 м, на линии нагнетания - 25 м. Местные сопротивления на линии всасывания: вход в трубу, вентиль; на линии нагнетания - три отвода под углом 90°, внезапное расширение, внезапное сужение, выход из трубы и вентиль.

Расчет центробежного насоса проводится так же, как и поршневого.

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 0,6 м/с. Тогда диаметр трубопровода, рассчитываемый по формуле (3) составляет

Принимаем стальную трубу 32Ч3,5 мм. Так как расчетный диаметр трубопровода не равен принимаемому, то фактическая скорость движения жидкости, щ, из формулы (3) равна

Определим потери на трение и местные сопротивления.

Рассчитаем критерий Рейнольдса по формуле (4).

Плотность перекачиваемой жидкости составляет 927 кг/м³, динамический коэффициент вязкости - 8,1•10^-3 Па•с. Тогда

Re = 1459 < 2300, следовательно, движение жидкости ламинарное, тогда коэффициент трения, л, не зависит от шероховатости трубы и рассчитывается по формуле (5).

Определим сумму коэффициентов местного сопротивления ?ж. Для линии всасывания: вход в трубу - 0,50, задвижка - 0,50. Для линии нагнетания: выход из трубы - 1, колено 90° ? 2,10, внезапное сужение - 1,30, внезапное расширение - 1,70, задвижка - 0,50. Тогда для линии всасывания