Материал: Производство лака ПФ-060

На основании проделанных расчётов выбираем 3 реактора с объёмом 6,3м³

В. Расчёт числа смесителей, n

_{реакторов}=n_{смесителей}=3

2.4 Расчёт материального баланса на реактор

А. Исходные данные:

) Объём реактора 6,3м³;

) Суммарная масса веществ, загруженных в реактор Gс=5484,53 кг;

) Расходные нормы сырья на 1 тонну лака представлены в таблице 2.9;

) Потери по пентафталю включая реакционную воду составляют 38,4 кг (таблица 2.7);

Б. Расчёт

) Расчёт коэффициента пересчёта К_пер

К_пер= ;                                                            (2.14)

где:

Gс - суммарная масса веществ, загруженных в реактор, кг;

G_{на 1 тонну по основе} - суммарная загрузка компонентов в реактор , кг; (таблица 2.7);

G_{на 1 тонну по основе} =G_масла+G_пэ+G_фа; (2.15)

где:

G_масла=396,3 кг; (таблица 2.7)

G_пэ=62,3 кг; (таблица 2.7)

G_фа=134,0 кг; (таблица 2.7)

G_{на 1 тонну по основе} =396,3+62,3+134,0=592,6 кг;

К_пер= =9,26

2) Расчёт количества масла, загружаемого в реактор G_{масла на реактор}, кг;

G_{масла на реактор}=G_масла·К_пер=396,3•9,26=366,74 кг;

) Расчёт количества пентаэритрита, загружаемого в реактор G_{пэ в реактор}, кг;

G_{пэ в реактор}= G_пэ·К_пер=62,3•9,26=576,90 кг;

) Расчёт количества фталевого ангидрида, загружаемого в реактор G_{фа в реактор}, кг;

_{фа в реактор}= G_фа ·К_пер=134,0•9,26=1240,84 кг;

) Расчёт количества ксилола, участвующего в синтезе G_{ксилола}, кг;

G_{ксилола} = G_{ксилола} ·К_пер=453,44•9,26=4198,85 кг;

6) Расчёт количества потерь G_потерь, кг;

_{потерь на реактор}=G_потерь·К_пер=38,4•9,26=355,58 кг;

) Расчёт количества выделившейся воды G_{воды на реактор}, кг;

_{воды на реактор}=G_воды·К_пер=12,9•9,26=119,45 кг;

) Расчёт количества потерь масла G_{потерь масла на реактор, кг}

G_{потерь масла на реактор}=G _{потерь масла}·К_пер=15,3•9,26=141,68 кг;

) Расчёт количества потерь пентаэритрита G_{потерь пэ на реактор,} кг;

G_{потерь пэ на реактор}=G _{потерь пэ}·К_пер=3,7•9,26=34,26 кг;

) Расчёт количества потерь фталевого ангидрида G_{потерь фа на реактор,} кг;

G_{потерь фа на реактор}=G_{потерьфа}·К_пер=6,5•9,26=60,19 кг;

) Расчёт массы пентафталя, получаемого в реакторе

_{пф в реакторе}=G_{сырья на реактор} - G_{потерь на реактор}=(3669,74-576,9-1240,84)-355,58=5131,9 кг;

Полученные данные заносим в таблицу 2.11

Таблица 2.11 -Материальный баланс на реактор 6,3м³

2.5 Расчёт объёма смесителя

А. Исходные данные:

) Объём реактора 6,3м³;

) G_пф=5131,9 кг (из таблицы 2.11);

) К_зап=0,8;

4) ρ_пф=1088,2 кг/м³;

5) ρ_р-ля=880,2 кг/м³;

) МДНВ =55%;

Б. Расчёт объёма смесителя, м³:

==G_лака;                          (2.16)

где:

G_лака - масса лака, кг;

ρ_лака - плотность лака, кг;

К_зап - коэффициент заполнения = 0,8; [1]

_лака=;                                       (2.17)

где:

G_{пф в смесителе} - масса пентафталя из реактора=5131,9 кг; (таблица 2.11)

G_р-ля - масса растворителя, кг;

) Расчёт массы лака G_лака, кг;

G_р-ля= =4198,83 кг;

55кг Пентафталя - 45 кг Ксилола

,9 кг Пентафталя - х кг

х= 4198,83 кг

G_лака=5131,9+4198,83=9330,73 кг;

Расчёт плотности лака ρ_лака, кг/м³:

ρ_лака=G_лака /(G_пф/ρ_пф + G_р-ля/ρ_р-ля);                             (2.18)

где:

G_лака - масса лака, кг;

G_пф- масса пентафталя, кг;

ρ_пф-плотность пентафталя, кг/м³, [2];

G_р-ля - масса растворителя, кг;

ρ_р-ля- плотность растворителя, кг/м³, [2].

ρ_лака=9330,73 /(5131,9/1088,2+4198,83/880,2) =983,6 кг/м³;

V== 11,9, м³;

Выбираем 3 смесителя объемом 12,0 м³.

2.6 Расчёт количества фильтров

=                                                                                         (2.19)

где:

G_{год. по лаку}-масса лака за год, с учетом потерь кг;

Пр- производительность фильтров, м³/ч;

Т_{эфф фильтра}-годовой эффективный фонда работы смесителя, ч.

Пр=3539,9 м³/ч;

Т_эфф= (365 - П - В) • n • t - (ППР + ТП);                                        (2.20)

где:

- число дней в году, сут;

П - количество праздничных дней в году, сут;

В - количество выходных дней в году, сут;- число смен в сутки, смены/сутки;- продолжительность смены, ч;

ППР - время на планово - предупредительный ремонт смесителя, ч/год;

ТП - время на технологические простои, ч/год.

П= 8 сут;

В= 0 сут;= 3 смены;= 8 ч;

ТП = 2160 ч/год;

ППР=120 ч/год.

Т_{эфф фильтра}=(360-8-0)•3•8-(120+2160)=6168 ч

G_{год. по лаку}= N_{год по лаку}+G_{пот.год}

Где:

N_{год по лаку}-годовая мощность по лаку, кг;

G_{пот.год}- масса потерь за год, кг;

_{пот.год}= N_{год по лаку}•n_пот                                                                                                                       (2.21)

Где:

N_{год по лаку}- годовая мощность по лаку, кг;

n_пот- количество потерь;

G_{пот.год}=5000000•0,535/100=26750кг

G_{год. по лаку}=5000000+26750=5026750 кг

n== =0,23;

примем количество фильтров равное 1;

2.7 Расчёт объёма весовых мерников

V= ;                                                                                     (2.22)

где:

G_i - масса итого компонента загружаемая в реактор на 1 синтез; (таблица 2.11) кг;

ρ_i - плотность итого компонента, кг/м³;

К_зап- коэффициент заполнения оборудования; [1]

ρ_{под.масла} =925 кг/м³;

ρ_пэ =1400 кг/м³;

ρ_фа =1530 кг/м³;

ρ_{ксилола} =880,2 кг/м³;

V_{под.масла}==4,96 м³;

Примем обьём весового мерника для подсолнечного масла равный 5 м³ как на заводе Русские краски;

V_{ксилола} == 5,96 м³;

Примем обьём весового мерника для ксилола равный 6,3 м³ как на заводе Русские краски;

2.8 Расчёт объема ёмкости хранилища

=;                                                                                                     (2.23)

где:

G_iсут - суточная потребность итого компонента, кг/сут; (таблица 2.9)

ρ_i - плотность итого компонента, кг/м³;

К_зап- коэффициент заполнения оборудования; [1]

V_{под.масла}==10,81 м³;

Примем необходимый объём ёмкости хранилища для подсолнечного масла равным 12 м³ как на заводе Русские краски;

3. Описание аппаратурно-технологической схемы процесса

.1 Характеристика готовой продукции

Лак полуфабрикатный алкидный ПФ-060 изготавливается в цехе №1 по производству лаков на конденсационных смолах.

В цехе лаков в период его существования проводились мероприятия по техническому перевооружению, направленные на увеличение мощности производства.

Фактическая мощность по производству лаков на конденсационных смолах на 01.01.2000г. составляет 50,8 тысяч тонн.

Изготовление лака ПФ-060 в цехе №1 производится с 1988г.

Метод изготовления - блочный или азеотропный, способ производства периодический.

Лак полуфабрикатами алкидный ПФ-060 (лак ПФ-060) представляет собой раствор в летучих органических растворителях пентафталевой алкидной смолы, модифицированной растительными маслами.

Лак ПФ-060 должен соответствовать требованиям и нормам ТУ 6-10-612-76 или СТП 6-1-80-97, указанным в таблице 1.

Таблица 3.1 - Показатели качества лака ПФ - 060

Плотность лака 0,983 г/см³.

Лак ПФ - 060 используется в качестве связующего компонента для изготовления пентафталевых эмалей, грунтовок, шпаклевок, алкидно-карбамидных лаков и других лакокрасочных материалов.

3.2 Характеристика сырья, полуфабрикатов и энергоресурсов

Таблица 3.2 - Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

3.3Описание технологического процесса и схемы

3.3.1 Подготовка сырья

Качество сырья при поступлении на завод проверяется сырьевым сектором ОТК по показателям действующих ГОСТов, ОСТов, ТУ и СТП, приведенным в разделе 3 настоящего регламента.

Жидкое сырье: растительное масла, растворители, жидкость ПМС-200А поступают в железнодорожных и автоцистернах, в бочках и хранятся на складах, как описано ниже:

·        масла подсолнечное, - на складе ЛВЖ цеха № 5, откуда их закачивают в цеховую емкость поз. 4;

·        жидкость ПМС-200А поступает в металлических бочках и хранится в складе цеха № 5;

·        ксилол нефтяной - в емкостях склада ЛВЖ цеха № 5;

·        уайт-спирит -в емкостях складаЛВЖ цеха № 5;

Сыпучее сырье: пентаэритрит, ангидриды фталевый, сода кальцинированная - поступают в мешках или контейнерах и хранятся в складе и на крытых площадках.

Загрузка сырья в реакционное оборудование осуществляется следующим образом:

·        масла подсолнечное насосом поз.3через технологическое дозирующее устройство (ТДУ) поз. 2из емкости поз. 4;

·        жидкость ПМС-200А (отмеренная доза согласно рецептуре) - вручную через загрузочное устройство реактора;

·        растворители через счетчики жидкости по трубопроводам со склада ЛВЖ цеха № 5.

·        сыпучее сырье (пентаэритрит, фталевый ангидрид, соду) вручную через загрузочное устройство к реакторам на третьемэтаже корпуса синтеза; количество загружаемого сырья определяется по трафарету с периодическим контрольным взвешиванием.

3.3.2 Синтез основы лака ПФ-060 в реакторе

Лак ПФ-060 изготавливают на оборудовании согласно технологической схеме «Чертеж технологической схемыпроизводства».

Системы автоматического регулирования и дистанционного управления процессом, а также системы блокировок приводятся в разделе «Контроль производства и управление технологическим процессом».

В качестве инертной среды I используется азот.

Азот давление0,07 МПа(технологический) применяется в реакционном оборудовании и целях удаления кислорода и предотвращения образования оксидной пленки, для барботирования реакционной массы, в смесителях при изготовлении в целях удаления кислорода и предотвращения образования окисной пленки, а также как противопожарное средство.

Кроме этого, применяется азот давлением (0,4-0,6) МПа для освобождения материальных трубопроводов и фильтров от остатков продукта и как противопожарное средство. Контроль качества азота

Лак ПФ-060 можно изготавливать как блочным, так и азеотропным методами.

При изготовлении основы лака ПФ-060 блочным методом в реакторпоз.9_1-3, соединенный через сублимационную трубу и уловитель погонов с установкой ТОГВ, загружают через соответствующие технологические дозирующие устройства (ТДУ) масло растительное в количестве согласно таблице 2.11.

Далее включают мешалку, которая остается работающей до конца синтеза.

Перед загрузкой сырья в реактор на поверхность реакционной массы подают азот, объемный расход которого должен быть (5-6) м³/час. Подачу азота производят во время всего синтеза и прекращают через (10-15) минут после выгрузки основы в смеситель.