По курсовому проектированию

ЗАДАНИЕ № _1_

Студенту Смирнову Д.С. факультет химико-технологический, курс 5, группа ХТЛ-54

1. Тема проекта и исходные данные

Участок производства грунтовки ГФ-017

2. Представить следующие материалы:

1) текстовые:

а) Расчётно-пояснительная записка

2) графические:

а) Технологическую схему

3. Рекомендуемая литература и материалы

1) материалы производственной практики;

4. Дата выдачи задания “ __” 2012г.

5. Срок сдачи законченной работы “ __” 2012г.

6. Отметка о явке на консультацию:

1) 2)

3) 4)

Руководитель работы __________ Заведующий кафедрой__________

Студент__________

Реферат

с.50, табл.18,10 источников.

ПРОЕКТ, ГРУНТ ГФ-017,ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНОЛОЧИСЕКИЙ ПРОЦЕСС, МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС, КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ, НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА, ОХРАНА ТРУДА

В расчетно-пояснительной записке представлены обоснования выбора и описание технологического процесса, технологические и технические расчеты, нормы технологического режима. Приведены параметры, характеризующие свойства испытуемых веществ, в том числе и токсические свойства. Указаны меры, которые необходимо соблюдать для безопасности рабочих и предотвращения пожаров и взрывов.

Оглавление

Введение Страницы

1. Характеристика производимой продукции 6-7

2. Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов 8-10

3. Основание выбора технологического процесса 11-12

3.1 Выбор метода производства 11

3.2 Выбор способа организации производства 11

3.3 Выбор оборудования 11-12

4. Описание технологического процесса 13-17

4.1 Подготовка сырья 13

4.2 Приготовление замеса пигментной пасты 13-14

4.3 Диспергирование пигментной пасты 14-15

4.4 Составление грунта и постановка на тип 15-16

4.5 Фильтрация и фасовка в тару 16-17

5. Технологические расчеты 18-33

5.1 Расчет режима работы оборудования 18

5.2 Материальный баланс 18-24

5.3 Расходные нормы 25-26

5.4 Расчет числа основных аппаратов и числа загрузок 26-33

6. Нормы технологического режима 34-35

7. Технические расчеты 36-43

7.1 Конструктивный расчет бисерного диспергатора 36-39

7.2 Тепловой расчет бисерного аппарата 39-42

7.3 Расчет перемешивающего устройства дисольвера 42-43

8. Охрана труда и защита окружающей среды 44-49

9. Описание строительной части 50

10. Список использованной литературы 51

Введение

На долю лакокрасочной промышленности приходится более 80% защиты изделий машиностроения, свыше 90 % поверхности зданий и строительных конструкций подвергаются окраске. Лакокрасочные покрытия выполняют три основные функции: защитную, декоративную и специальную.

Выпускаемые промышленностью лакокрасочные материалы по своему назначению подразделяются на лаки, краски, эмали, грунтовки и шпатлевки. Компонентами лакокрасочных материалов служат как исходные сырьевые продукты, поступающие на заводы в готовом виде, так и полупродукты или полуфабрикаты, изготовляемые на самих заводах. К последним относятся полуфабрикатные растворы поликонденсационных смол и лаки на их основе, сиккативы, а так же пигменты, олифы и др.

Грунтовками называются лакокрасочные материалы, которые представляют собой дисперсии противокоррозионных пигментов, иногда с наполнителями, в пленкообразующих веществах с высокой адгезионной способностью к окрашиваемой поверхности. Грунтовки предназначаются для создания прочного сцепления покрытия с подложкой и с вышележащими слоями, для защиты металлов от коррозии, в том числе протектор, заполнения пор древесины и штукатурки, придания водо- и воздухопроницаемости тканям и другим материалам, защиты от гниения древесины или преобразования ржавчины черных металлов. Грунтовки наносят непосредственно на подготовленную к окраске поверхность изделий и после их отверждения на слой грунта наносят шпатлевку или непосредственно эмаль.

В лакокрасочной промышленности пленкообразователями в пигментированных лакокрасочных материалах около 40% являются синтетические смолы, причем наибольшее распространение получили лакокрасочные материалы на основе алкидных смол.

Пигментированные лакокрасочные материалы на основе алкидных смол представляют собой суспензии различных пигментов и наполнителей в алкидных полуфабрикатных лаках. В состав грунтовки входят так же различные добавки (антиоксиданты, присадки и др.) для придания определенных свойств. Для диспергирования пигментов в среде пленкообразующих веществ и получения пигментных паст используют бисерные диспергаторы (мельницы). Предварительное смачивание пигментных паст проводят в дисольверах. Составление грунта и постановка на тип осуществляется в смесителях.

Грунтовка ГФ-017 представляет собой суспензию пигментов в смеси алкидного лака и меламиноформальдегидной смолы с добавление растворителей, антиоксидантов и поверхностно активных веществ.

Грунтовка предназначена для грунтования оснований фосфатированных кузовов легковых автомобилей и кабин грузовых автомобилей и автобусов, эксплуатируемых в атмосферных условиях.

Грунтовка, доведенная до рабочей вязкости наносится на поверхность изделий методом окунания или краскораспылителем с последующей горячей сушкой.

1. Характеристика производимой продукции.

Грунтовка ГФ-017 по своим качественным показателям должна соответствовать требованиям ТУ 6-10-1185-76, указанным в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Характеристика производимой продукции.

Наименование показателей	Нормы
1. Цвет пленки	Темно-коричневый с оливковым оттенком (оттенок не нормируется)
2. Внешний вид пленки	Ровная полуматовая поверхность
3. Механические примеси	Отсутствуют
4. Вязкость по прибору ВЗ-4 при 18-20°С в сек.	65-100
5. Продолжительность высыхания в минутах при 125°С при 150-160°С	25-30
6. Прочность пленки при изгибе по шкале гибкости, мм, не более
7. Прочность пленки при ударе по прибору У-1 или У-1а, кгс.см, не менее
8. Адгезия пленки по методу решетчатых надрезов в баллах, не более
9. Стойкость пленки грунтовки к действию нитроэмали	Должна выдерживать испытания по п.3.9 ТУ 6-10-1185-76
10. Бензо- и маслостойкость	Пленка должна быть стойкой к действию бензина в течении 2 часов и минерального масла в течении 24 часов
11. Оседание	Через 24 часа не должно образовываться плотного, трудно размешиваемого осадка
12. Способность шлифоваться	Пленка должна выдерживать легкую шлифовку сухой наждачной шкуркой
13. Сухой остаток	Не нормируется, определение обязательно

Примечание: Допускается повышение вязкости при хранении и транспортировке. Разбавленная до рабочей вязкости не более 35 секунд должна соответствовать всем остальным техническим требованиям ТУ 6-10-1185-76

2. Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов.

Сырье, материалы и полуфабрикаты, используемые в производстве грунтовки ГФ-017, должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов.

№	Наименование сырья	№ ГОСТ, ТУ	Показатели обязательные для проверки перед использованием в производстве	Показатели пожаровзрывоопасности и токсичности
	Лак ГФ-070	МРТУ 6-10-929-70	1. Чистота 2. Вязкость 3. Сухой остаток	Температура вспышки 26-37°С Легковоспламеняющиеся жидкости, пожаровзрывоопасные и токсичные свойства определяются входящим в их состав растворителями. Диэлектрическая проницаемость (при 18-22°С, частоте 5 кГц) - 2,56 - 3,00
	Глифталевый полуфабрикатный лак №1	СТП2-74	1. Чистота 2. Вязкость 3. Сухой остаток 4. Кислотное число	Температура вспышки 26-37°С Легковоспламеняющиеся жидкости, пожаровзрывоопасные и токсичные свойства определяются входящим в их состав растворителями. Диэлектрическая проницаемость (при 18-22°С,частоте 5кГц ) - 2,56-3,00
	Крон свинцовый желтый	ГОСТ 478-62	1. Содержание соединений хрома 2. Содержание металлического цинка 3. РН водной вытяжки 4. Остаток на сите 5. Содержание влаги	ПДК пыли 0,01 мг/м3 Ядовит. Негорючий порошок. Пыль раздражает слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей
	Сажа ДГ-100	ГОСТ 7885-68	1. РН водной вытяжки 2. Содержание влаги 3. Остаток на сите	Горючий порошок. Температура воспламенения -180°С,Температура самовоспламенения – 242-400°С, ПДК в воздухе 10 мг/м3 Обладает раздражающим действием
	Мумия	ГОСТ12236-66	1. Содержание влаги 2. Содержание сернистых соединений 3. Маслостойкость 4. Укрывистость 5. Остаток на сите	ПДК в воздухе 10 мг/м3
	Лецитин	МРТУ 18/300-69	1.Запах 2.Цвет 3.Маслянистость 4.Кислотность 5.Внешний вид	Горюч, не токсичен.
	Раствор меламино-формальдегидной смолы К-421-02 в бутаноле (с.о.50%)	ТУ 6-10-1022-70	1.Внешний вид 2.Цвет 3.Вязкость 4.Сухой остаток 5.Совместимость с ксилолом в соотношении 1:1	Температура вспышки 34°С. Легковоспламеняющаяся жидкость. ПДК 10 мг/м3 ПДК ЛВЖ 50 мг/м3 Сильно действует на зрительные органы
	Сольвент нефтяной	ГОСТ 10214-62	1.Внешний вид 2.Плотность 3.Летучесть по ксилолу 4.Температура вспышки 5.Фракционный состав 6.Содержание водорастворимых кислот и щелочей	Температура самовоспламенения 520°С,     Температура вспышки 34°С. ПДК 100 мг/м3
	Циклогексаноноксим	МРТУ 6-09-4213-67	1.Содержание циклогексаноноксима 2.Содердание влаги 3.Внешний вид	Белое кристаллическое вещество. При попадании на кожу вызывает зуд.

3. Обоснование выбора технологического процесса.

3.1 Выбор метода производства.

Производство наполненных полимерных материалов может осуществляться из однопигментных паст либо многопигментных паст, либо на основе белой базовой эмали с использованием колеровачных паст.

Для производства грунтовки ГФ-017 выбираем многопигментный способ, при котором все пигменты загружаются в дисольвер, в котором проводят предварительный замес и смачивание пигментов, далее полученный преддиспергат перекачивают с помощью шестеренчатого насоса в бисерную мельницу и проводят диспергирование пигментной пасты, которая в дальнейшем поступает в смеситель, где происходит составление грунтовки и постановки на тип.

3.2 Выбор способа организации производства.

Для организации производства данной грунтовки целесообразно выбрать полунепрерывный способ. При таком способе организация производства стадии предварительного смешения, составления грунтовки и постановки на тип, очистки материала и фасовки осуществляются в периодическом режиме. Стадия диспергирования пигментной пасты проводится в непрерывном режиме на горизонтальной бисерной мельнице.

3.3 Выбор оборудования.

Для приготовления замеса пасты используем дисольвер, рабочим органом которого является быстроходная дискозубчатая мешалка или фреза. Выбираем дисольвер периодического действия со стационарной емкостью. Полученный преддиспергат сливается в приемник, снабженный мешалкой, откуда с помощью насоса непрерывно подается в бисерную мельницу.

Для диспергирования пигментной пасты используем горизонтальную бисерную мельницу. В качестве мелющих тел используем стеклянный бисер. Бисерная мельница – аппарат проточного типа и работает в непрерывном режиме. Достоинствами бисерной мельницы является: высокая производительность, достаточно высокая степень механизации и автоматизации, компактность, а значит и хорошая культура производства.

Составление грунтовки и постановки на тип проводим в вертикальном смесителе, который снабжен мешалкой и установлен на тензовесах, что позволяет уменьшить потери при загрузке компонентов.

Готовая грунтовка может быть отфильтрована. Для грубой очистки используем сетчатый фильтр, а для тонкой очистки предусматриваем установку мешочного фильтра из полиэфирного волокна.

4. Описание технологического процесса.

4.1 Подготовка сырья.

Перед началом изготовления грунтовки ГФ-017 создается необходимый запас сырья. Лак ГФ-070, Глифталевый полуфабрикатный лак №1 и смола К-421-02 из складского отделения поступа­ют в бочках. На поддоне электротельфером бочки поднимаются на верхнюю площадку к весам.

Сухие компоненты поступают упакованными в бумажные многослойные мешки или в мягкие контейнеры разового или многоразового пользования.

При поступлении сырья в цех в вагонах, сырье разгружают на склад. Сухие компоненты в бумажных мешках сформировывают вручную на под­доне и погрузчиком отвозят из вагона на склад, контейнеры выгружают из вагонов при помощи автокрана и пог­рузчика, которые в дальнейшем отвозят на склад или на площадку складирования.

Жидкие компоненты в бочках и бидонах разгружают из вагона вручную на поддон и погрузчиком отвезти на склад.

При поступлении сырья на автомаши­нах сырье разгружают погрузчиком с использованием деревянных поддонов на склад или непосредственно перекачивают шестеренчатыми насосами в парк легковоспламеняющейся жидкости (ЛВЖ). С места складирования (склады цеха отдела снабжения) сухие компоненты и жидкие в бочках по мере необходимости завозят на погрузчике.

Переупаковывание пигментов из контейнеров необходимо производить вручную совковой лопатой в бумажные мешки.

4.2 Подготовка замеса пигментной пасты.

Приготовление замеса пигментной пасты производится в стационарной емкости с помощью дисольвера, находящихся в отделении приготовления замесов.

Перед началом загрузки тщательно проверяют чистоту и исправность дисольвера.

Дозировка компонентов осуществляется с помощью тензометрических весов, на которые установлена емкость дисольвера. Первоначально в емкость дисольвера производят загрузку жидкого сырья. Необходимое количество лака ГФ-070, полуфабрикатного лака №1 и смолы меламиноформальдегидной К-421-02 через калиброванный мерник самотеком загружают в емкость, после этого включают в работу мешалку при минимальном числе вращения и постепенно увеличивают число оборотов, после чего при работающей вентиляции постепенно загружают предварительно взвешенные сыпучие компоненты. Пигменты мумия, желтый крон и сажу ДГ-100 взвешивать в упако­вочной таре на весах, установленных на верхней площадке. Масса перемешивается в течении 1 часа 30 минут. Условная вязкость пигментной пасты должна быть 65-100 сек. по вискозиметру ВЗ-4.

После проверки условной вязкости замес, из емкости дисольвера самотеком сливается в приемник замесов, представляющий собой вертикальную сварную цилиндрическую емкость со сферическим днищем и плоской съемной крышкой, оборудованной лопастной мешалкой с частотой вращения 30 мин^-1.

Из приемника замесов пигментная паста через сетчатый фильтр с помощью шестеренчатого насоса подается в бисерную мельницу.

4.3 Диспергирование пигментной пасты.

Диспергирование пигментной пасты проводится в горизонтальной бисерной мельнице.

Бисерная мельница представляет собой металлическую емкость цилиндрического типа, внутри которого помещается вал с девятью дисками, скорость вращения которого 998 об./мин. Емкость снабжена рубашкой для охлаждения и заполнения бисером. Зачистка мельницы производится не реже трех раз в месяц, догрузка бисера происходит 2 раза в неделю, полная смена во время капитального ремонта.

Пигментная паста через сетчатый фильтр с помощью шестеренчатого насоса подается в контейнер бисерной мельницы. Так как степень перетира зависит от скорости подачи пасты на бисерную мельницу, предварительно экспериментально устанавливают режим подачи пасты. Пигментная паста подается в контейнер с такой скоростью, которая необходима для получения пигментной пасты со степенью перетира 40 мкм. Если после прохождения бисерной мельницы пигментная паста не достигает требуемой степени перетира, то пигментная паста с помощью шестеренчатого насоса возвращается в приемник замесов пигментной пасты, откуда подается на повторное диспергирование. Степень диспергирования проверяется не менее 3 раз в смену.

Температура пасты на выходе должна быть не более 40°С, что достигается подачей охлаждающей воды в рубашку контейнера бисерной мельницы. Температура замеряется термометром при отборе пробы.

Для безопасной работы бисерной мельницы предусмотрены следующие блокировки, отключающие привод подающего насоса и привод бисерной мельницы:

1) При повышении температур более 40 °С на выходе из бисерной мельницы.

2) При повышении давления пасты на выходе в контейнер более 294кПа.

3) При повышении давления азота (воздуха) на выходе в гидроаккумулятор более 392 кПа или понижению менее 294 кПа.

4) По минимальному уровню запорной жидкости в гидроаккумуляторе (100 мм от верха гидроаккумулятора)

Диспергированная пигментная паста с помощью шестеренчатого насоса перекачивается в смеситель.

4.4 Составление грунтовки и постановка на тип.

Составление грунтовки и постановка на тип проводится в смесителе, установленном на тензовесах. Перед загрузкой аппарат проверяют на чистоту и исправность, при необхо­димости зачищают и замывают. В начале из контейнера бисерной мельницы перекачивают пигментную пасту, затем при работающей мешалке загружают необходимые добавки (лецитин и 10% раствор циклогексаноноксима) и растворитель (сольвент нефтяной). Дозировка всех выше перечисленных компонентов производится с помощью датчика веса тензометрического, установленного на смеситель.

После загрузки всех компонентов содержимое смесителя перемешивается в течении 30 минут до получения однородной массы и отбирается проба на соответствие требованиям ТУ 6-10-1185-76 по условной вязкости, массовой доле нелетучих веществ, степени перетира, цвету. В случае отклонения этих показателей от нормы производится постановка на тип добавлением растворителя или связующего. После каждой добавки содержимое смесителя перемешивают не менее 15 минут.

Постановка грунтовки на тип считается законченной, когда грунтовка будет соответствовать требованиям ТУ 6-10-1185-76 и рецептуре.

По окончанию постановки на тип проверяется способность грунтовки сохранять первоначальную вязкость. В смесителе с изготовленной грунтовкой останавливается мешалка, через 4 часа проверяется вязкость грунтовки и полученный результат сравнивают с первоначальным значением вязкости.

В случае нарастания вязкости ( за пределы ТУ 6-10-1185-76) вновь производится добавка растворителя согласно технологической пробе цеховой лаборатории, содержимое смесителя перемешивают не менее 15 минут. Затем мешалка останавливается и проверяется вязкость грунтовки и содержание не летучих веществ.

4.5 Фильтрация и фасовка грунтовки в тару

Фильтрация грунтовки происходит при ее прокачке через сетчатый фильтр. Для тонкой очистке предусмотрена установка мешочного фильтра из полиэфирного волокна. Отфильтрованная грунтовка с помощью шестеренчатых насосов закачивается в смеситель, из которого производится фасовка.

Тара перед заполнением тщательно проверяется на чистоту и исправность. Готовая грунтовка из смесителя при постоянном перемешивании поступает на подпитывающий насос одного из агрегатов автоматической фасовки во фляги или барабаны.

Линия автоматической фасовки состоит из фасовочного агрегата, конвейера, автомата для запрессовки стальных барабанов. Грунтовка из смесителя самотеком поступает на головку фасовочного аппарата с электромагнитным отсекателем, при открытии которого грунтовка закачивается в тару. Тара стоит на весах. При достижении заданной массы, рычаг весов на конечный выключатель отсекателя, закрывая клапан, прекращая подачу эмали в тару. Толкатель подает заполненную тару на конвейер, а пустую тару под сливную головку. Барабан с грунтовкой по конвейеру подается на автомат для укупорки крышки.

Готовая продукция, закупоренная и оформленная во флягах и барабанах конвейерами, транспортируется на склад готовой продукции и предъявляется лаборатории отдела технического контроля (ОТК) для испытания на соответствие требованиям и значениям ТУ 6-10-1185-76.

Предусмотрена расфасовка грунтовки в бочки и контейнеры. После загрузки бочки и контейнеры маркируются.

5. Технологические расчеты.

5.1 Расчет режима оборудования

Т_эфф= ;

Где Т_эфф - эффективный фонд времени работы оборудования, ч.;

В – число выходных дней;

П – число праздничных дней;

T – продолжительность смены, ч.;

с – число смен;

Т_рем – время на ремонт оборудования, ч.;

П_пр – процент простоя.

Т_эфф= =4696,8.

5.2 Материальный баланс.

Таблица 5.2.1 – Рецептура грунтовки ГФ-017

№	Наименование компонента	Соотношение компонентов в %	Кг/на 1 тонну	Плотность, кг/м3
	Глифталевый полуфабрикатный лак №1	9,02	90,22
	Лак ГФ-070	38,29	382,86
	Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02	7,17	71,70
	Мумия	13,24	132,40
	Крон желтый свинцовый	12,29	122,93
	Сажа ДГ-100	0,87	8,71
	Лецитин	0,47	4,71
	Раствор циклогексаноноксима (10%)	5,60	56,04
	Сольвент (15% от общей массы)	13,04	130,43
	ИТОГО	100,00	1000,00

Плотность лакокрасочного материала рассчитывается по формуле; кг/м³:

Ρ_лкм = ,

где, П – потери лакокрасочного материала, кг;

B_i – содержание i-го компонента в лакокрасочном материале, кг;

ρ_i – плотность i-го компонента, кг/м³.

Плотность грунтовки ГФ-017:

ρ_п = = 1359,9 кг/м³.

Таблица 5.2.2 – Потери грунтовки ГФ-017 по стадиям производства.

№	Стадии	Потери кг/на 1 тонну
Завод	Проект
	Преддиспергирование пигментной пасты	11,5	9,5
	Диспергирование пигментной пасты
	Составления грунта и постановка на тип	24,5	24,5
	Фильтрация и фасофка		10,3
ИТОГО		52,3

Таблица 5.2.3 – Рецептура пигментной пасты.

№	Наименование компонента	Кг/1 тонну
	Глифталевый полуфабрикатный лак №1	111,5
	Лак ГФ-070	473,4
	Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02	88,6
	Мумия	163,7
	Крон желтый свинцовый	152,0
	Сажа ДГ-100	10,8
ИТОГО

Таблица 5.2.4 – Рецептура готовой грунтовки из пигментной пасты.

№	Наименование компонента	Кг/1 тонну
	Пигментная паста	802,0
	Лецитин	5,0
	Раствор циклогексаноноксима (10%)	58,0
	Сольвент (15% от общей массы)	135,0
ИТОГО

Плотность пигментной пасты рассчитывается по формуле; кг/м³.

ρ_п = ,

где, C_i – содержание i-го компонента в пасте, в кг;

ρ_i – плотность i-го компонента, кг/м³.

ρ_п = = 1947,57 кг/м³.

Таблица № 5.2.5 – Материальный баланс на стадии фильтрации и фасовки.

Взято	Получено
Компонент	Масса	Компонент	Масса
1. Грунт не очищенный 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100 1.7 Лецитин 1.8 Раствор циклогексаноноксима (10%) 1.9 Сольвент	91,15 386,81   72,44   133,76   124,20 8,80 4,76   56,61   131,77	1. Грунт очищенный расфасованный 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100 1.7 Лецитин 1.8 Раствор циклогексаноноксима (10%) 1.9 Сольвент 2. Потери 2.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 2.2 Лак ГФ-070 2.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 2.4 Мумия 2.5 Крон желтый свинцовый 2.6 Сажа ДГ-100 2.7 Лецитин 2.8 Раствор циклогексаноноксима (10%) 2.9 Сольвент	1000,0   90,22   382,86   71,70   132,40 122,93 8,71 4,71   56,04 130,43 10,30   0,93 3,94 0,74 1,36   1,27 0,09 0,05 0,58   1,34
ИТОГО	1010,30	ИТОГО	1010,30

Взято	Получено
Компонент	Масса	Компонент	Масса
1. Пигментная паста 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100 2. Лецитин 3. Раствор циклогексаноноксима (10%) 4. Сольвент	836,97 93,36   396,19   74,19   137,01 127,21 9,02 4,87 57,99   134,97	1. Грунт не очищенный 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100 1.7 Лецитин 1.8 Раствор циклогексаноноксима (10%) 1.9 Сольвент 2. Потери 2.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 2.2 Лак ГФ-070 2.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 2.4 Мумия 2.5 Крон желтый свинцовый 2.6 Сажа ДГ-100 2.7 Лецитин 2.8 Раствор циклогексаноноксима (10%) 2.9 Сольвент	1010,30   91,15 386,81   72,44   133,76 124,20 8,80 4,76   56,61 131,77 24,50   2,21 9,38   1,76   3,24 3,01 0,21 0,12   1,37 3,2
ИТОГО	1034,80	ИТОГО	1034,80

Таблица № 5.2.6 – Материальный баланс на стадии составления грунтовки.

Таблица № 5.2.7 – Материальный баланс на стадии диспергирования.

Взято	Получено
Компонент	Масса	Компонент	Масса
1. Преддиспергат 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100	844,97   94,26 399,97   74,90   138,32 128,42 9,10	1. Пигментная паста 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100 2. Потери 2.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 2.2 Лак ГФ-070 2.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 2.4 Мумия 2.5 Крон желтый свинцовый 2.6 Сажа ДГ-100	836,97   93,36 396,19   74,19   137,01 127,21 9,02 8,00   0,89 3,79   0,71   1,31 1,22 0,09
ИТОГО	844,97	ИТОГО	844,97

Таблица № 5.2.8 – Материальный баланс на стадии преддиспергирования.

Взято	Получено
Компонент	Масса	Компонент	Масса
1. Глифталевый полуфабрикатный лак №1 2. Лак ГФ-070 3. Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 4. Мумия 5. Крон желтый свинцовый 6. Сажа ДГ-100	95,32 404,47   75,74   139,87 129,87 9,20	1. Преддиспергат 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100 2. Потери 1.1 Глифталевый полуфабрикатный лак №1 1.2 Лак ГФ-070 1.3 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 1.4 Мумия 1.5 Крон желтый свинцовый 1.6 Сажа ДГ-100	844,97   94,26 399,97   74,90   138,32 128,42 9,10 9,50   1,06 4,50   0,84   1,56 1,44 0,10
ИТОГО	854,47	ИТОГО	854,47

5.3 Потребность в исходном сырье.

Таблица 5.3.1 – Потребность в исходных материалах.

Компоненты	Расход на 1 тонну	Расход на 1 год	Расход на 1 час	Расход на 1 сутки
Глифталевый полуфабрикатный лак №1 Лак ГФ-070 Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02 Мумия Крон желтый свинцовый Сажа ДГ-100 Лецитин Раствор циклогексаноноксима (10%) Сольвент (15 % от общей массы)	95,32 404,47   75,74   139,87 129,87 9,20 4,87   57,99   134,97	238289,77 1011173,28   189358,28   349680,41 324669,29 23011,82 12182,18   144962,55   337422,41	42,07 178,53   33,43   61,74 57,32 4,06 2,15   25,59   59,57	673,13 2856,42   534,91   987,80 917,14 65,01 34,41   409,50   953,17
ИТОГО	1052,30

Годовой расход определяется по формуле:

P_год = ,

где, P_год – годовой расход исходных материалов, т/год;

к – расходная норма на 1 тонну лакокрасочного материала, кг;

А – годовой объем выпуска лакокрасочного материала, т. Годовой объем выпуска грунтовки составляет 2500 т.

Часовой расход определяется по формуле:

Р_час = ,

где Р_час – часовой расход исходных материалов.

Т_эфф – эффективный фонд времени работы оборудования, ч. Эффективный фонд работы оборудования равен 4696,8.

Расход за смену определяется по формуле:

Р_сут = Р_час*с,

где, Р_сут расход исходных материалов за сутки, кг/сутки.,

с – количество смен, ч.

5.4 Расчет числа основных аппаратов и числа загрузок.

5.4.1 Расчет числа бисерных диспергаторов.

Часовая производительность по массе пасты:

G_п = 464,46 кг/ч

Объемная производительность по пасте:

V_чб = ,

где ρ_п – плотность пасты, кг/м³.

V_чб = = 0,238 м³/ч.

Объем перерабатываемой пасты в бисерном диспергаторе:

V_пб = ,

где, τ_б – время диспергирования, мин. Принимаем τ_б = 20 мин.

V_пб = 0,238* = 0,0793 м³.

Объем перерабатываемой пасты с учетом коэффициента заполнения:

V_об = ,

где, β_б - коэффициента заполнения рабочей камеры бисерной мельницы. Принимаем β_б = 0,5.

V_об = = 0,158 м³.

Техническая характеристика бисерной мельницы НВМ-200:

Емкость размольного контейнера – 200 л.

Площадь поверхности теплообмена – 1,81 м³.

Частота вращения ротора – 735 об/мин.

Электродвигатель ВАО-91-8 мощностью 75 кВт.

Габаритные размеры – 1400*1164*3290 мм.

Число аппаратов:

n_б = ,

где V_об – объем рабочей камеры выбираемой стандартной бисерной мельницы, м³;

n_б = = 0,79;

принимаем равным 1.

5.4.2 Расчет числа диссольверов.

Часовая производительность по массе пасты: G_п = 464,46 кг/ч.

Объемная производительность по пасте: V_чб =0,238 м³/ч.

Объем перерабатываемой пасты в бисерном диспергаторе:

V_п = V_ч* ,

где τ_д – время обработки в диссольвере, мин.

τ_д = τ₁ + τ₂ + τ₃

где τ₁ – время загрузки, мин.;

τ₂ – время обработки, мин.;

τ₃ – время выгрузки, мин.;

τ_д = 65 + 35 + 20 = 120 мин.

V_п = 0,238 * =0,476 м³.

Объем перерабатываемой пасты с учетом коэффициента заполнения:

V_од = ,

где, β_д - коэффициента заполнения диссольвера. Принимаем β_д = 0,6;

V_од = = 0,793 м³.

Техническая характеристика дисольвера СД-600Ф:

Объем емкости к диссольверу – 1,25 м³.

Число оборотов смесительного диска – (300-1050) об/мин.

Электродвигатель мощностью 44,2 кВт.

Габаритные размеры – 2500*700*2600 мм.

Число аппаратов:

n_д = ,

где V_од – объем выбираемого стандартного диссольвера, м³;

n_д = = 0,634;

принимаем равным 1.

5.4.3 Расчет числа смесителей

Часовая производительность по массе пасты: G_п = 464,46 кг/ч.

Объемная производительность по пасте:

V_чс = ,

где, А – годовой объем выпуска лакокрасочного материала, т;

κ_и – коэффициент использования оборудования. Принимаем κ_и = 0,95;

ρ_лкм – плотность лакокрасочного материала, кг/м³.

V_чс = = 0,412 м³/ч.

Объем лакокрасочного материала, перерабатываемого в смесителе:

V_лкм = V_чс * τ_с

где τ_с – время обработки в смесителе, ч.

τ_с = τ₁ + τ₂ + τ₃

где τ₁ – время загрузки, мин.;

τ₂ – время обработки, мин.;

τ₃ – время выгрузки или перекачки в другой аппарат, мин.;

τ_с = 1,5 + 6,5 + 1,0 = 9,0 ч.

V_лкм = 0,412 *3,708 м³.

Объем перерабатываемого лакокрасочного материала с учетом коэффициента заполнения:

V_ос = ,

где, β_с - коэффициента заполнения смесителя. Принимаем β_с = 0,9;

V_ос = = 4,12 м³.

Техническая характеристика смесителя:

Объем смесителя – 5,0 м³.

Тип мешалки – рамная.

Мощность привода 5,5 кВт.

Частота вращения мешалки – 0,75 с^-1.

Число аппаратов:

n_с = ,

где V_с – объем выбираемого стандартного смесителя, м³;

n_с = = 0,824;

принимаем равным 1.

5.4.4 Расчет числа загрузок аппаратов.

Число загрузок дисольвера в течение года;

р_д = ,

р_д = = 2230,98.

Число загрузок дисольвера в течение смены;

а_д = ,

а_д = = 3,15;

принимаем равным 4.

Загрузка пасты в дисольвер определяется по формуле:

В_пд = V_д * β_д * ρ_п

где ρ_п – плотность пигментной пасты, кг/м³.

В_пд = 1,25 * 0,6 * 1947,57 = 1460,68 кг.

Загрузка пленкообразователя в диссольвер определяется по формуле:

В_плiд = В_пд* ,

где m_плi – содержание i-го компонента пленкообразователя по массе на 1 тонну пигментной пасты.

Загрузка пигментов в диссольвер определяется по формуле:

В_пгiд = В_пд*

где m_пгi – содержание i-го пигмента по массе на 1 тонну пигментной пасты.

Загрузка пленкообразователя в диссольвер.

В_(ГФ№1) = 1460,68* = 162,86 кг.

В_(ГФ-070) = 1460,68* = 691,48 кг.

В_(К-421-02) = 1460,68* = 129,42 кг.

Загрузка пигментов в диссольвер.

В_(мумия) = 1460,68* = 239,11 кг.

В_{(Крон желтый свинцовый)} = 1460,68* = 222,02 кг.

В_{(Сажа ДГ-100)} = 1460,68* = 15,77 кг.

Число загрузок смесителя в течение года;

р_с = ,

р_д = = 495,77.

Число загрузок дисольвера в течение смены;

а_с = ,

а_с = = 0,7;

принимаем, что смеситель загружается 1 раз в смену.

Загрузка лакокрасочного материала в смеситель для составления грунтовки ГФ-017.

В_лкм = V_с * β_с * ρ_лкм

В_лкм =5,0 * 0,9 *1359,9 = 6119,55 кг.

Загрузка в смеситель компонентов, входящих в состав грунтовки определяется по формуле:

В_iс = В_лкм* ,

где B_i – содержание i-го компонента в грунтовке соответственно рецептуре, кг; П - потери лакокрасочного материала, кг.

Загрузка пасты в смеситель;

В_(пасты) = 6119,55* = 4907,88 кг.

Загрузка добавок в смеситель;

В_{(лецетин)} = 6119,55* = 30,6 кг;

В_{(циклогексаноноксим)} = 6119,55* = 354,94 кг.

Загрузка растворителя в смеситель;

В_{(сольвент)} = 6119,55* = 826,04 кг.

6. Нормы технологического режима.

Таблица 6.1 – Загрузка в дисольвер.

Компонент	Масса, кг
Глифталевый полуфабрикатный лак №1	162,86
Лак ГФ-070	691,48
Раствор меламиноформальдегидной смолы К-421-02	129,42
Мумия	239,11
Крон желтый свинцовый	222,02
Сажа ДГ-100	15,77

Таблица 6.2 – Загрузка в смеситель.

Компонент	Масса, кг
Пигментная паста	4907,88
Лецитин	30,60
Раствор циклогексаноноксима (10%)	354,94
Сольвент (15% от общей массы)	826,04

Таблица 6.3 – Нормы технологического режима.

Наименование стадии	Наименование технологических показателей
Продолжительность,ч.	Температура, °С.	Давление
1. Приготовление замеса пигментной пасты в диссольвере 1.1 загрузка; 1.2 перемешива-ние; 1.3 вынрузка Итого:	1,1 0,6 0,3 2,0	Температура окружающей среды	Атмосферное
2. Диспергирование пигментной пасты на бисерной мельнице.	9,5	Пигментной пасты не более 50	Атмосферное
3. Составление эмали и постановка на тип в смесителе: 3.1 загрузка 3.2 перемешивание и диспергирование 3.3 постановка на тип по вязкости и массовой доле нелетучих веществ с перемешиванием после каждой добавки Итого:	1,5 0,5   3,0	Температура окружающей среды	Атмосферное
4. Фильтрация и фасовка грунтовки в тару	3,0		Атмосферное

7. Технические расчеты.

7.1 Конструктивный расчет бисерного диспергатора.

Для выбранного диспергатора НВМ-200 объемом V_a = 0,200 м³ объем

мешалки составит:

V_м = 0,2 * V_а

V_м = 0,2 * 0,200 = 0,04 м³

а объем стеклянного бисера и пасты:

V_б + V_п = V_а - V_м

V_б + V_п = 0,2 - 0,04 = 0,16 м³.

Для диспергирования пасты используется стеклянный бисер (ρ_б = 2500 кг/м³), который загружается в аппарат в соотношение V_п : V_б = 1,0 : 0,6. Используя это соотношение, определяем отдельно объем пасты и объем бисера.

V_п = = 0,1 м³,

V_б = ³.

Масса, загружаемого в аппарат стеклянного бисера:

m_б = V_б * ρ_б

m_б = 0.06 * 2500 = 150 кг.

Для бисерных диспергаторов с вертикальным расположением мешалки принято соотношение внутреннего диаметра D и высоты контейнера H:

H = (3.4÷3.6) * D

По принятому объему контейнера с учетом этого соотношения рассчитываем диаметр аппарата:

V = *H = = 2.75 *D³ ,

D =

D = = 0.417 м. принимаем D = 0,4 м.

Высота аппарата:

H = ,

H = = 1,59 м., принимаем H = 1,6 м.

Диаметр дисковых мешалок:

d_м = D – 75

d_м = 400 – 75 = 325 мм. принимаем d_м = 350 мм.

Толщина диска мешалки:

b = (0.05÷0.1)* d_м

b = 0.1* 350 = 35 мм.

Шаг между дисковыми мешалками.

h = (0.25÷0.35)* d_м

h = 0.35* 350 = 122.5 мм.

Число дисков на мешалке

Z = ,

Z = = 9,38, принимаем Z = 10.

Тогда шаг между дисками измениться и будет равен:

h =

h = = 113.6 мм.

Расчетное значение окружности скорости V_р и частоты вращения n_b дисковых мешалок определяется по эмпирическим формулам:

W_p =16,4 * κ_р *

n_b = ,

где, κ_р – коэффициент запаса, равный (1,4÷1,6);

d_z – диаметр центровой линии отверстий в дисках, м;

d_o – диаметр отверстий в дисках, м. По конструктивным соображениям диаметр отверстий можно рассчитывать по формуле:

d_o = (0,16÷0,20) * d_м ,

d_o = 0,16 * 350 = 55 мм;

d_z = 350-56-2*35 = 174 мм;

W_p =16,4 * 1,5 * = 10,26 рад/с;

n_b = = 9,83 с^-1

Потребляемая мощность рассчитывается по эмпирической зависимости:

N_р =

где μ – вязкость пасты, которая принимается равной 2,5 Па*с;

ρ_п – плотность пасты , кг/м³

κ_N –коэффициент мощности, который обычно принимают для дисковых мешалок равным 40÷50;

N_р = = 54,63 кВт

Рассчитываем мощность привода ротора дисковой мешалки с учетом КПД привода η = 90 %:

N =

N = = 60,7 кВт.

Принимаем к бисерному диспергатору стандартный электродвигатель во взрывозащитном исполнении номинальной мощностью 65 кВт.

7.2 Тепловой расчет бисерного диспергатора.

Принимаем, что практическая вся механическая энергия (80÷85%),

подводится к мешалке при работе бисерного диспергатора, переходит в тепловую энергию:

Q = (0.8÷0.85) * N

Q = 0.85*65 = 55,25 кВт.

Примерно 15÷20 тепла теряется в окружающую среду:

Q_п = 0.2 * Q

Q_п = 0.2 * 55,25 = 11,05 кВт

Количество тепла затрачиваемое на нагрев пасты, которое подается в аппарат при температуре окружающей среды 15°С и нагревается в нем не выше t_н = 50°С, рассчитывается по формуле:

Q_н = ;

где C_п – теплоемкость пасты, которая равна 2100 Дж/(кг*К);

G_п – часовая производительность бисерной мельницы по массе пасты.

Q_н = = 9482,72 Вт = 9,48 кВт.

Расход охлаждающей воды:

m_в = ;

где С_в – теплоемкость воды, равная 4,19 кДж/(кг*К);

t₁ и t₂ – температура на входе и выходе из диспергатора, соответственно равная 10 и 30°С;

m_в = = 0,4 кг/с = 1440 кг/ч

Требуемая поверхность охлаждения:

F_охл = ,

где κ – коэффициент теплопередачи, ориентировочное значение которого принимаем равным 800 Вт/(м²*К);

Δt_ср – средняя разность температур, определяется по формуле

Δt_ср = ,

Паста нагревается 15→50°С

Вода нагревается 30←10°С

Δt_м = 15°С, Δt_б = 40°С

Δt_ср = = 25,5°С

тогда поверхность охлаждения будет равна

F_охл = = 1,7 м².

Возможная поверхность охлаждения:

F = π * D * H

F = 3.14 * 0.4 * 1.6 = 2.01м²;

F>F_охл, следовательно, требуемый температурный режим в аппарате будет обеспечен.

Диаметр патрубка входного и выходного штуцера находится по формуле:

d = ,

где V_ч – объемная часовая производительность бисерной мельницы, м³/ч;

ω – средняя скорость потока, которая принимается равной 0,2 м/с;

d = = 0,02 м.

7.3 Расчет перемешивающего устройства дисольвера.

Диаметр мешалки определяется по формуле:

d_м =

где V – объем выбираемого стандартного дисольвера, м³;

β_д – коэффициент заполнения дисольвера;

d_м = = 0,344 м.

Диаметр аппарата

D = (2.0÷2.8) * d_м

D = 2.8 * 0,34 = 0,952 м; принимаем D = 1.0 м.

Высота от дна аппарата до мешалки:

h₁ = (1.0÷2.0) * d_м

h₂ = 2.0 * 0.34 = 0.68 м.

Высота аппарата рассчитывается по формуле:

H =

H = = 1,592 м;

принимаем H = 1,6 м.

Частота вращения мешалки определяется по формуле:

n = ;