Выбор и расчет количества основного и вспомогательного оборудования

Рассчитаем количество реакторов, необходимых для производства 1150 тонн в год полиэфира П6-БА

Реактор периодического действия, имеет объем 12,5 м³;

Коэффициент заполнения 0,8;

Плотность реакционной массы р=1115 кг/м³;

Время цикла работы реактора t_ц=48 часов;

t_г._э=5664 ч;

т _цикл⁼ 12388,5 кг

Массовую долю продукта в выгружаемой из реактора массе можно найти из имеющегося материального баланса процесса (табл. 2.6).

ν=1000/1290,3=0,76; тогда выход продукта с единицы объема

ω=ν*ρ_р.см =0,76*1115=847,4 кг/м³,

где ρ_р.см –плотность реакционной смеси

Производительность реактора периодического действия вычисляем по формуле g=V*φ*ω/t_ц =12,5*0,8*847,5/48=176,6

где V- объем реактора, равной 12,5 м³, φ-коэффициент заполнения реактора, t_ц-время цикла работы реактора.

Далее находим число реакторов по уравнению n=G_tz/gt_г.э=1150000*1.1/176*5664= 1,3 шт где G_t- количество продукции, которое надо произвести за время t, Z- коэффициент запаса модности, t_г.э.-эффективное время работы оборудования за год.

Следовательно, выбираем 1 реактор рабочий и 1 резервный. Рассчитаем объем реактора:

Van = t_u * V_o6/ φ = 48*0,2/0,8= 12 м³

Принимаем 2 стандартных реактора объемом 12 м³ .

Для исключения возможности вывода гликолей из реакционной зоны с парами реакционной воды и обеспечение молярного соотношения гликолей в реакции поликонденсации принимаем 1 колонну - конденсатор, с поверхностью теплообмена 19,45 м . Диаметр 1000 мм, высота 6050 мм. Расчетное давление в корпусе и рубашке 6 кгс/см .

Для приема готового продукта полиэфира П6-БА принимаем 1 сборник, вместимостью 32 м^З. Максимальное заполнение 28 м^З. Диаметр 3200 мм, высота 7030 мм.

Принимаем 1 конденсатор с поверхностью теплообмена 23 м^З, диаметр 400 мм. Количество трубок 100 штук, трубки 25X2X3000 мм, для конденсации паров воды с незначительным количеством гликолей.

Принимаем 1 сборник для парового конденсата вместимостью 5 м^З,

диаметром 1600 мм, высотой 1800 мм.

Для подогрева теплоносителя (ПЭС-5), который идет на заполнение рубашки реактора Р1 принимаем 2 теплообменника, для подогрева воды, которая идет на заполнение рубашки колонны - конденсатора принимаем 1 теплообменник.

Для транспортировки теплоносителя принимаем 1 насос марки 2х - 4 А-1. Производительность 5,5 л/с.

Механический расчет

Аппарат с мешалкой предназначен для проведения синтеза полиэфира П6-БА:

Основные размеры аппарата [5]:

Объем аппарата, V_ап =10 м²

Диаметр аппарата, D=2600 мм,

Высота цилиндрической части аппарата, L=2390 мм

Рабочее давление в аппарате 0,4 МПа

Рабочее давление в рубашке 0,6 МПа

Мешалка рамная

Расчет цилиндрической обечайки.

Толщина стенки обечайки нагруженной наружным давлением:

S_R= 1,1 × р ×D / (2×[σ]) + c

Где p - давление в аппарате, МПа;

D - диаметр аппарата, мм;

[σ] - допускаемое напряжение, МПа (зависит от марки стали и температуры);

с - прибавка на коррозию.

S_R= 1,1 × 0,4 × 2600 / (2×126) + 2 = 5,92 мм.

Округляем значение в большую сторону до ближайшей стандартной толщины листа S = 6 мм [5].

Проверка [6]:

(S - с) / D ≤ 1

(6-2) / 2600 = 0,0015 - Условие выполняется.