Материал: Производство лака ПФ-060

·        с наклонными прямыми лопатками.

Особенности:

· создают тангенсальное течение;

·        тихоходные;

·        дешевые.

г) Якорные МПУ:

· стандартный якорь;

· с «пальцами» и отражательными перегородками.

Особенности:

· создают тангенсальное течение;

·        тихоходные;

· близко примыкают к стенкам реактора.

д) Рамные МПУ:

· стандартный вариант;

·        якорно-рамные.

Выбираем лопастное МПУ с вертикальными прямыми высокими лопатками, так как в реакторе присутствует внутренний змеевик.

1.6 Выбор оснастки реактора

При получении алкидов выделяется вода, как за счет протекания реакции, так и за счет того что она может содержаться в исходном сырье, например, в растительных маслах.

Для удаления реакционной воды существует два способа: блочный и азеотропный.

Оснастка реактора - это система для отвода, конденсации или улавливания летучих веществ, которые образуются в реакторе, а также для сообщения реактора атмосферой.

Тип оснастки определяется технологическим режимом процесса, в частности давлением и т.д.

Так как при синтезе алкидов выделяется побочный продукт -реакционная вода и вода содержащаяся в компонентах в виде влаги, который смещает равновесие химической реакции в сторону исходных продуктов, то его необходимо удалять из зоны реакции.

а) Оснастка для азеотропной отгонки:

Классический вариант - оборудование для данной оснастки включает теплообменник для нагревания паров азеотропной смеси; наклонный конденсатор для охлаждения паров азеотропной смеси; разделительный сосуд для разделения воды и ксилола.

Достоинства:

· высокая эффективность,

·        относительная простота конструкции.

Недостатки:

· потеря фталевого ангидрида;

По методу «DuРont» - по этому варианту вместо теплообменника устанавливается насадочная колонна, обогреваемая паром. Температура внутри колонны должна быть такой, чтобы пары азеотропной смеси свободно пролетали через нее в конденсатор, а фталевый ангидрид оседал на насадке колонны. Пары азеотропной смеси конденсируются, затем в разделительном сосуде конденсат разделяется, вода отгоняется, а ксилол насосом подается в верхнюю часть колонны. Проходя через насадку колонны, ксилол смывает фталевый ангидрид обратно в реактор, что значительно уменьшает потери фталевого ангидрида.

Достоинства:

· высокая эффективность,

·        относительная простота конструкции,

·        возврат фталевого ангидрида в реактор, что позволяет уменьшить потери исходного сырья.

Недостатки:

· сложный расчет насадочной колонны;

б) Блочная оснастка реакторов синтеза аллкидов.

Оснастка включает сублимационную трубу и уловитель погонов. Метод основан на том, что при высокой температуре происходит испарение воды и фталевого ангидрида, пары направляются в сублимационную трубу, имеющую температуру 120°С, где нагреваются и поступают в уловитель мокрых погонов. В уловителе, через форсунку распыляется охлажденная вода, за счет чего происходит конденсация паров воды и фталевой кислоты.

Достоинства:

· простота конструкции.

Недостатки:

· под действием высокой температуры фталевый ангидрид гидролизуетсяв фталевую кислоту, которая выводится вместе с конденсатом.

в)Комбинированная оснастка реакторов синтеза аллкидов.

На реакторах ставят две оснастки :

· для азеотропного обезвоживания,

·        блочная оснастка (с сублимационной трубой)

Блочная оснастка используется как вспомогательная.

Достоинства:

· уменьшение пыление при загрузке реагентов.

·        удаление газовых выбросов,

·        Рациональность использования.

Недостатки:

· сложность конструкции.

В данном проекте применяем комбинированную оснастку.Потому что данная оснастка увеличивает эффективность производства.

1.7 Выбор оборудование для стадии растворения и постановки на «тип»

В настоящее время применяются два типа смесителей:

· вертикальный;

·        горизонтальный.

Критерии выбора смесителей: если объем смесителя меньше 16 м³, то ставят как вертикальные, так и горизонтальные. Если объем смесителя выше 16 м³, ставят только горизонтальные .

В данном проекте применяю смеситель объемом 6,3 м³ , выбираю вертикальный смеситель обычного типа с лопастной мешалкой и рубашкой.

1.8 Выбор оборудование для фильтрации

В настоящее время все аппараты для очистки лаков делятся на основные группы:

· тарельчатые фильтры;

·        патронные фильтры;

·        мешочные фильтры.

а) Тарельчатые фильтры

Особенности: очищают лаки с частицами загрязнений любой плотности; эффективны при очистке лаков, требующих вызревания; позволяют совмещать процессы фильтрования и адсорбции.

Тарельчатые фильтры по конструкции делятся на фильтры:

)с механизированной выгрузкой осадка,

)фильтры с ручной выгрузкой осадка.

) Тарельчатые фильтры с механизированной выгрузкой осадка.

Особенности: работают под давлением 0,4-0,6 МПа, работают с адсорбентами, площадь поверхности фильтровального элемента 10, 15, 20 м².

Достоинства:

· высокая механизация, минимум ручного труда;

·        высокая степень очистки вязких лаков;

·        возможность совмещения фильтрации и адсорбции;

·        большая производительность единичного аппарата;

·        полная герметичность.

Недостаток:

· необходимость применения дорогостоящих вспомогательных веществ-адсорбентов.

Аппарат представляет собой корпус, в котором расположен полый вал. К полому валу крепятся диски. Диск представляет собой конус с горизонтальной верхней поверхностью, на которой находится фильтровальный элемент. Внутренняя часть диска (тарелки) соединяется с полым валом. При вращении вала осадок отбрасывается с дисков к стенкам и потом удаляется.

) Тарельчатые фильтры с ручной выгрузкой осадка.

Особенности: работает под давлением 1-1,5 МПа; наиболее часто

Применяется поверхность фильтровального элемента 10 м; производительность 50 - 1000 кг/м час.

Достоинства:

· высокая степень очистки лаков, требующих вызревания;

·        возможность совмещения фильтрации и адсорбции.

Недостатки:

· ручная разборка и сборка при замене фильтрующих элементов;

·        более низкая производительность, чем у вышеописанного фильтра.

Фильтр представляет собой корпус, в котором имеется труба для выпуска очищенного лака, а также тарелки, которые прикреплены к этой трубе. Привод отсутствует, труба неподвижная, а выгрузка осадка производится вручную.

б) Патронные фильтры

Особенности: большая толщина пористой стенки патрона исключает проскок крупных частиц.

Достоинство

· очень высокая степень очистки лаков, не требующих

вызревания.

Недостатки:

· применение дорогостоящих патронов;

·        ручная замена патронов;

·        ограниченная производительность единичного аппарата.

Фильтровальный элемент представляет собой цилиндр определенных размеров. Материал цилиндра - волокна, пропитанные фенолформальдегидными смолами и другими смолами. Главный показатель - диаметр пор - 5-125 мкм.

Особенность фильтровального элемента - он одноразового действия, т.к. регенерировать его промывкой растворителем нерентабельно вследствие большого расхода растворителя и невозможности полностью очистить поры от загрязнений. Поэтому отработанные патроны либо выбрасываются, сжигаются, либо их перерабатывают путем измельчения и добавляют в какие-либо ЛКМ.

Указанные патроны помещаются в корпус, в котором может быть от 10 до 42 патронов.

в) Мешочные фильтры

Представляет собой; мешок из фильтрующего материала, закрепленного на каркасе и помещенный в цилиндрический корпус фильтра.

Материалом мешков может быть (используются различные волокна):

· полиэстер - хорошая химическая и термостойкость (170-190 °С);

·        полипропилен - стойкость к кислотам и щелочам (100-110 °С);

·        нейлон - химическая стойкость кроме кислот (170-190 °С);

·        NOMEX (ароматический полиамид)химическая стойкость до 220 °С;

·        фторсодержащие полимеры - великолепная химическая стойкость (250-260 °С);

·        шерсть - хорошая устойчивость к растворителям.

Возможности фильтров:

· очистка жидких сред от твердых и гелеобразных частиц с размерами 0,5 - 12 мкм;

·        производительность от 0,5 до 1000 м /час;

·        возможность подбора материала, устойчивого к различным химическим средам.

Конструкции различные, в корпусе может быть установлено от 2 до 24 мешков. Сами корпуса могут быть изготовлены из нержавеющей стали или химически стойкого стеклопластика.

Достоинства:

· простота,

·        надежность,

·        многоразовое использование.

В данном проекте применяю очистку смолы на мешочном фильтре, что позволяет достичь высокой степени очистки смолы. Кроме того, данные фильтры дешевле в эксплуатации (стоимость мешков меньше стоимости патронов); фильтр имеет более простую конструкцию; проще регенерировать фильтрующий элемент (мешок).

Марка фильтра Б1-2-02 «Ручеек».

1.9 Выбор насоса

Для производства смолы используется жидкое сырье (ксилол, растворители) и сыпучий материал ( фталевый ангидрид).

Жидкое сырьё транспортируется по трубопроводам с помощью насосов. Существует несколько типов насосов, используемых в лакокрасочной промышленности. Это шестерёнчатые, центробежные и мембранные насосы.

Достоинства шестеренчатых насосов

· высокое развиваемое давление.

Недостатки шестеренчатых насосов:

· работа с низковязкими веществами;

·        малая объемная подача;

·        выход из строя при работе без рабочей среды;

·        чувствительность к загрязнения перекачиваемой среды.

Достоинства центробежных насосов

· высокая объемная подача.

Недостатки центробежных насосов:

· малый развиваемый напор;

·        невысокий КПД;

·        необходимость электропривод во взрыво, пожароопасном исполнении.

Особенность мембранных насосов:

Данного топа насос работает с помощью пневмо-привода под давлением сжатого воздуха.

Достоинства мембранных насосов:

· безопасная работа;

·        взрыво-пожаробезопасность;

·        надежная и прочная конструкция;

·        тонкая регулировка потока;

·        способность перекачивать агрессивные жидкости;

·        способность перекачивать: жидкости с высокой вязкостью; абразивы; твердые фрагменты; жидкости, чувствительные к расслоению.

·        не загрезняющая система воздуха распределения.

Недостатки мембранных насосов:

· пульсационный режим работы.

В данном проекте выбираю мембранные насосы.

2. Технологические расчеты

.1 Расчет материального баланса на 1 тонну лака

А. исходные данные:

) Кислотное число пентафталя, не более 20 мг КОН/г;

) Жирность пентафталя 60,0 %;

) Молекулярная масса алкидных олигомеров 1300-5000 г;

4) Соотношение реагентов при загрузке в реактор (таблица 1.1);

) Состав лака при МДНВ=55 %;

) Потери по стадиям технологического процесса с 1 тонны готового лака (таблица 1.3).

Таблица 2.1 - Соотношение реагентов при загрузке в реактор

Таблица 2.2 - Состав лака при МДНВ = 55 %

Таблица 2.3 - Потери по стадиям технологического процесса с 1 тонны готового лака

Примечание: снижение потерь на стадии подготовки сырья и синтеза этрифталя связано с применением оснастки фирмы Дюпон вместо классической азеотропной.

Б. Расчет материального баланса на 1 тонну лака

) Расчет массы пентафталя, необходимого для получения 1 тонны лака.

Расчет ведется с последней стадии. Потери на стадии фильтрации и слива составляют 5,35 кг, из них: основы лака 2,94 кг; растворителя 2,41 кг. Результаты расчета заносятся в таблицу 1.4.

Таблица 2.4 - Материальный баланс стадии фильтрации и слива лака

На стадии растворения пентафталя потери составляют 2,3 кг, из них: пентафталя 1,27 кг; растворителя 1,03 кг. Результаты расчета заносятся в таблицу 1.5.

Таблица 2.5 - Материальный баланс стадии растворения пентафталя и постановки лака на «тип»