Материал: Производство лака ПФ-060

Производство лака ПФ-060

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Химическая технология органических покрытий»

Курсовой проект защищен

с оценкой ________

Руководитель,

канд. техн. наук, доцент

____________ Курбатов В.Г.

«___» ____________ 2014

производство Лака ПФ-060

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Оборудование и основы проектирования производства полимеров»

ЯГТУ 240100.62-04 КП

Нормоконтролер                                                        Работу выполнил

канд. техн. наук, доцент                                    студент гр. ХТЛ-44

_________Курбатов В.Г.                                 __________ А.А. Ионова

«___» ____________ 2014                               «___» ____________ 2014

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ярославский государственный технический университет»

Кафедра «Химическая технология органических покрытий»

ЗАДАНИЕ № 4

ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Студенту Ионовой А. А. Факультет:хим.-тех. Курс: 4 группа:ХТЛ-44

.        Тема проекта и исходные данные

Участок производства лака ПФ-060

Годовая мощность 5000 т/год

.        Представить следующие материалы

)        текстовые

а) Расчетно-пояснительную записку

) графические

а) Технологическую схему производства

.        Рекомендуемая литература и материалы

Согласно методическим указаниям

4. Дата выдачи задания г.

. Срок сдачи окончательного проекта г.

. Отметка о явке на консультацию

РуководительКурбатов В.Г. .

Зав кафедрой Ильин А.А.

Реферат

с, 1 рис., 18 таб., 1 прил., 10 источников

ЛАКОКРАСОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ, ЛАК Пф-060, ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА, МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ, ТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ, РЕАКТОР, МЕШОЧНЫЙ НАСОС, ИНЕРТНЫЙ ГАЗ, РАСТВОРИТЕЛЬ, СМЕСИТЕЛЬ.

В расчётно-пояснительной записке рассмотрена методикаполучения алкидного лака ПФ-060.

Алкидный лак ПФ-060 является полуфабрикатным и представляет собой раствор в легколетучих органических растворителях пентафталевой смолы, модифицированной подсолнечным мослом.

Производство лака сводится к синтезу основы лака в реакторе, растворению основы лака и постановке на «тип» в смесителе, фильтрации и фасовке.

Лак ПФ-060 используется в качестве связующего при изготовлении пентафталевых эмалей, грунтовок, шпатлевок и других лакокрасочных материалов.

Данный курсовой проект посвящен производству алкидных лаков на примере ПФ-060 мощностью 5000 тонн в год.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

. Обоснование выбора технологии и оборудования

.1 Обоснование выбора технологического способа производства

.2 Обоснование выбора способа удаления воды

.3 Выбор реактора

.5 Выбор перемешивающего устройства

.6 Выбор оснастки реактора

.7 Выбор оборудование для стадии растворения и постановки на тип

.8 Выбор оборудование для фильтрации

.9 Выбор насоса

. Технологические расчеты

.1 Расчет материального баланса на 1 тонну лака

.2 Расчет эффективного фонда времени работы оборудования

.3 Расчёт количества реакторов и выбор объёма реактора

.4 Расчёт материального баланса на реактор

.5 Расчёт объёма смесителя

.6 Расчёт количества фильтров

.7 Расчёт объёма весовых мерников

.8 Расчёт объема ёмкости хранилища

. Описание аппаратурно-технологической схемы процесса

.1 Характеристика готовой продукции

.2 Характеристика сырья, полуфабрикатов и энергоресурсов

.3 Описание технологического процесса и схемы

.4 Нормы технологического режима

. Технические расчеты

.1 Тепловой расчет реактора

.2 Механические расчеты

.2.2 Расчет обечайки реактора

.2.3 Расчет опор для реактора

. Характеристика пожаровзрывоопасности и токсичности свойств сырья, полуфабрикатов, готового продукта и отходов производства

. Возможные неполадки и аварийные ситуации, способы их предупреждения и локализации

. Охрана труда и окружающей среды

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение

В настоящее время лакокрасочные покрытия - основное средство защиты и отделки объектов, предметов и изделий разного назначения. На их долю приходится около 80 процентов противокоррозионной защиты изделий машиностроения, свыше 90 процентов поверхности зданий и строительных конструкций подвергаются окрашиванию. Нанесением лакокрасочных покрытий заканчивается процесс производства изделий мебельной, кожевенной, обувной полиграфической промышленности, многих резиновых изделий.

Велика роль лакокрасочных покрытий как основного средства электроизоляции, герметизации, защиты от излучения, декоративной отделки в электротехнической и электронной промышленности, при производстве космических кораблей и летательных аппаратов.

С развитием потребляющих отраслей промышленности все более возрастают требования к лакокрасочным покрытиям. Сейчас уже нельзя говорить об универсальных покрытиях, как это было несколько десятилетий назад. Все более существенной становится роль покрытий целевого назначения: химически-, термо-, морозо-, огне- и радиационностойких, антифрикционных, антиадгезионных, оптическипрозрачных и многих других.

Такие покрытия необходимы для борьбы с кавитацией, обледенением, грязеудержанием, обрастанием в морских условиях микроорганизмами, для целей звукоизоляции, светомаркировки и создания источников света, решения ряда санитарно-гигиенических задач.

В связи с этим лакокрасочная промышленность выпускает обширный ассортимент лакокрасочных материалов: лаки, эмали, краски, грунтовки шпатлевки, различные вспомогательные материалы, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности, в строительстве, на транспорте, в быту. В последние годы ассортимент лакокрасочных материалов значительно расширился. Основой любого лакокрасочного материала является лак - раствор пленкообразующего вещества в легколетучем органическом растворителе. Все большее применение находят материалы на основе алкидных, эпоксидных, аминоформальдегидных, кремнийорганических и других видов смол.

Наиболее распространенным типом пленкообразующих веществ, применяемых в лакокрасочной промышленности, являются модифицированные олигоэфиры (алкиды). Это обусловлено сочетанием комплекса ценных свойств покрытия на основе этих олигомеров с наличием сырьевой базы для их получения. При производстве алкидов наиболее полно реализуются условия широкого варьирования свойств лакокрасочных материалов. На основе алкидов получают эластичные, атмосферостойкие покрытия с высокой механической стойкостью, способные в большинстве случаев отверждаться на воздухе. Благодаря хорошим технологическим свойствам и высокому качеству покрытий эти материалы составляют значительную долю (около 70 процентов) всей синтетической промышленности.

Основная цепь алкидов образуется за счет поликонденсации многоатомных спиртов с полиосновными кислотами. Наиболее часто при синтезе алкидов используют глицерин или пентаэритрит в сочетании с фталевым ангидридом. Такиеалкиды называются соответственно глифталями и пентавталями.

Данный курсовой проект посвящен проектированию производства алкидных лаков на примере ПФ-060.

1.  Обоснование выбора технологии и оборудования

1.1    Обоснование выбора технологического способа производства

Существует три способа организации производства алкидов: периодический, непрерывный и полунепрерывный.

а) При непрерывном способепроизводства технологическая схема состоит из аппаратов непрерывного действия. Целесообразно использовать этот способ для создания многотоннажных серийных производств при малом ассортименте.

Достоинства:

· высокая производительность;

·        механизация и автоматизация;

·        высокое качество продукта;

·        относительно невысокие потери сырья;

·        малая доля вспомогательного оборудования.

Недостатки:

· дорогое оборудование;

·        сложность переналадки на выпуск другой продукции.

б) При периодическом способе производства технологическая схема состоит из аппаратов периодического действия. Данный способ применим для малотоннажных производств.

Достоинства:

· относительно невысокая стоимость оборудования;

·        простота оборудования;

·        легкость переналадки на выпуск другой родственной продукции, пользующейся спросом.

Недостатки:

· высокая стоимость готовой продукции;

·        высокая доля вспомогательного оборудования.

Для производства алкидного полуфабрикатного лака ПФ-060 применим в данном проекте периодическую схему.

1.2 Выбор реактора

технологический лак фильтрация растворение

Основными критериями, определяющими выбор конструкции реактора для проведения синтеза, являются способ производства (периодический или непрерывный), его температурный режим, вязкость и фазовое состояние реакционной массы (гомогенная, гетерогенная) и масштабы производства. Для проведения периодических процессов применяются вертикальные цилиндрические реакторы непрерывного действия со сферическими или эллиптическими днищами и со сферическими или эллиптическими снимающимися крышками.

Для синтеза пленкообразующих веществ наиболее часто используются реакторы полного смешения периодического или непрерывного действия.

Конструкционным материалом реактора обычно является нержавеющая сталь, но для ее экономии корпус изготавливается из двухслойной стали - слой обычной стали (конструкционная сталь), плакирован слоем нержавеющей стали 2-3мм.

Выбираем реактор непрерывного действия со сферической съемной крышкой. В качестве привода используют двигатель и редуктор. Штуцера для ввода жидкого сырья, датчиков КИП, для вала и проб отборников.

Вертикальные цилиндрические реакторы снабжены элементами для обогрева. До 120 обогрев производится водяным паром, через внутренний змеевик, далее до температуры синтеза используют комбинированный электроиндукционный обогрев. А также элементом для охлаждения(змеевик внутри реактора, и перемешивающими устройствами.

.3      

1.4    Выбор обогрева

В зависимости от типа полимера температура синтеза в основном может быть в пределах 30-300°С. Обогрев может производиться 3 способами:

· обогрев продуктами сгорания топлива;

·        обогрев теплоносителями;

·        электрообогрев.

а) Обогрев продуктами сгорания топлива

В качестве топлива применяют твердое топливо (уголь, торф) и жидкое (мазут).

Топливо сжигают в выносных топках, в результате образуются дымовые газы, которые и обогревают реактор. Газообразное топливо сжигают непосредственно под днищем реактора через небольшие тарелки (огневой обогрев), но коэффициент полезного действия (КПД) очень низкий и варьируется в пределах:

КПД (тв.) = 15%

КПД (жидк.) = 30%

КПД (газ.) = 60%

Недостатки:

· низкий КПД;

·        достаточно высокая пожаро и взрывоопасность;

·        проблемы с охлаждением;

·        сложность и громоздкость установки;

·        трудоемкость обслуживания.

б) Обогрев теплоносителями

В качестве теплоносителя используются:

) горячая вода (нагревает реакционную массу до 80-85 °С);

) водяной пар - доступный и относительно дешевый теплоноситель,
кроме того у него высокий коэффициент теплоотдачи, равный 5000 - 10000 Вт/м²• К;

) Высокотемпературный органические теплоносители (ВОТ) - это
дифенильная смесь, кремнийорганическая жидкость, ароматизированные минеральное масло и т.д.

Достоинства дифенильной смеси:

· высокая температура кипения 360;

·        высокая плотность паров;

·        смесь горючая;

·        не высокая стоимость.

Недостатки:

· смесь легко проникает через места уплотнений (фланцевые соединения трубопроводов и арматуры, сальники запорных соединений приспособлений и насосов)

·        имеют высокую токсичность ;

·        необходимость замены смеси через определенное время.

в) Электроиндукционный обогрев

) В лаковых цехах при синтезе алкидов широко применяется электроиндукционный обогрев.

Достоинства:

· высокий КПД = 90%;

·        низкий перепад температур между стенками реактора и реакционной массой (5-8 °С в стационарном режиме);

·        тонкая регулировка благодаря небольшой температурной инерции, что благоприятно сказывается на свойствах полимеров;

·        возможность осуществления управления температурным режимом с дистанционного пульта;

·        относительная простота;

·        отсутствует загрязнение атмосферы цеха.

Недостатки:

· высокая стоимость электроэнергии.

2) Комбинированный обогрев

Применяют с целью экономии энергии, до 120 °С нагревают водяным паром через внутренний змеевик, а затем до 230 °С включают электроиндукционный обогрев.

Выбираю комбинированный обогрев с целью экономии энергии.

1.5 Выбор перемешивающего устройства

Механические перемешивающие устройства (МПУ) делятся по разным признакам:

· конструкция (турбинные с вертикальными, прямыми и изогнутыми лопатками; пропеллерные; турбинные с наклонными лопатками; лопастные, якорные рамные);

·        по типу течения (радиальный; аксиальный; тангенциальный);

·        по скорости вращения (быстроходные и тихоходные).

а) Турбинные МПУ(имеют 6 лапаток):

· с вертикальными прямыми лопатками;

·        с вертикальными изогнутыми лопатками;

·        с наклонными прямыми лопатками;

·        с горизонтальными дисками, к которым приварены вертикальные лопатки.

Техническая характеристика:

d/D=0,25-0,33;

диаметр описываемый лопастью мешалки.

D-диаметр реактора (м);

число оборотов от 2-20 об/сек,

окружная скорость 3-9 м/сек.

пределы для системы с вязкостью ɳ=30 Па/c

б) Пропеллерные МПУ:

· стандартный;

·        с отверстиями (для трудносмачивающихся порошков);

·        с зубчатыми краями (для волокнистых материалов).

Особенности:

· высокий насосный эффект;

·        быстроходные;

·        дорогие.

в) Лопастные (листовые, ластовые) МПУ(2 лопатки):

· с вертикальными прямыми низкими лопатками;

·        с вертикальными прямыми высокими лопатками(целесообразно применять в реакторах синтеза алкидов);