Цех по производству олигомеров

Здесь метилольные и простые эфирные связи возникают за счёт метилольных групп, и процесс образования олигомера сопровождается выделением воды.

Расчётная часть.

Расчёт годовой программы.

1.Годовой фонд рабочего времени

   Часовой фонд рабочего времени.

Тгод=Тдн∙Qcм∙τсм

Тдн – число рабочих дней в году (325);

Qcм – количество смен (1);

τсм – количество часов в смену.

Тгод=325∙1∙8=2600ч

2. Производительность реактора.

П=V∙Тгод∙Кu/τс

V - полезный выход одного синтеза, т;

Тгод - годовой фонд рабочего времени, ч;

Кu - коэффициент использования оборудования, 0,75…0,9; Кu=0,8;

τс - продолжительность одного синтеза, ч.

τс= τр+ τвсп

τвсп - вспомогательное время, которое складывается из затрат времени на загрузку исходных мономеров, выгрузку готовых олигомеров, охлаждение или нагрев реактора (0,5…0,75ч);

τр - время проведения синтеза по технологическому регламенту.

τс=3,5+0,5=4ч;

V=Vреактора∙ρсмолы;

V=3,2∙1300=4160кг=4,16т;

П=4,16∙2600∙0,8/4=2163,2т.

Количество реакторов n=Р/П , где

П - производительность одного реактора, т

Р - необходимое количество олигомера для выполнения программы,

Расход смолы на 1м2 бумаги:

130г-расход сухой смолы на 1м2

Пропитку проводят с двух сторон, значит на пропитку 1м2

требуется 260г сухой смолы.

260гр∙0,58=150,8гр – расход товарной смолы;

Расход смолы на 1 млн. м2:

Р=150,8 ∙1 000 000∙10-6=150,8т;

n=150,8/2163,2=0,07 ~1реактор.

Рецептура меламиноформальдегидной смолы.

Расчёт расхода сырья на производство 1т смолы.

•концентрация готового олигомера Ко=58%;

              1) Расход сырья на приготовление реакционной смеси:

Р=РМ1+РМ2+…+РМn

РМ1,РМ2,…,РМn - количество загружаемых в реактор мономеров, г

Р=97,5+146+8+7,5+7+44=310г

              4) Расход мономера на 1т товарной смолы:

Х1=Gм∙1000/Р

Gм - количество мономера в реакционной смеси, г

Для меламина Х1=97,5∙1000/310=314,5кг;

Для формалина  Х1=146∙1000/310=471кг;

Для формальдегида Х1=54∙1000/310=174,2кг;

Для капролактама Х1=8∙1000/310=25,8кг;

Для карбамида Х1=7,5∙1000/310=24,2кг;

Для катализатора NаОН Х1=7∙1000/310=22,6кг;

Для дистиллированной воды Х1=44∙1000/310=142кг.

5) Расход мономера на 1т условной сухой смолы:

Х2=Х1∙100/Ко

Ко - концентрация готового олигомера, %.

Для меламина Х2=314,5∙100/58=542,2кг;

Для формалина  Х2=471∙100/58=812,1кг;

Для формальдегида Х2=174,2∙100/58=300,3кг;

Для капролактама Х2=25,8∙100/58=44,5кг;

Для карбамида Х2=24,2∙100/58=41,7кг;

Для катализатора NаОН Х2=22,6∙100/58=39кг;

Для дистиллированной воды Х2=142∙100/58=244,8кг.

              6) Расход мономера на 1т условной сухой смолы с учётом потерь:

Х3=Х2∙Кn

Кn - коэффициент потерь, Кn~1,02.

Для меламина Х3=542,2∙1,02=553кг;

Для формалина  Х3=812,1∙1,02=828,3кг;

Для формальдегида Х3=300,3∙1,02=306,3 кг;

Для капролактама Х3=44,5∙1,02=45,4кг;

Для карбамида Х3=41,7∙1,02=42,5кг;

Для катализатора NаОН Х3=39∙1,02=39,78кг;

Для дистиллированной воды Х3=244,8∙1,02=250кг.

                               Расход на 1т смолы.

4. Расчёт потребного количества электроэнергии и пара.

Расходуемое тепло складывается из тепла нагрева смеси Q1, тепла нагрева реактора Q2, потерь тепла в окружающую среду Q3:

Q=Q1+Q2+Q3

1)       Q1=m∙C∙(t2-t1), ккал

m - количество смеси, кг;

C - теплоёмкость смеси, кДж/кг∙К.;

t1 - начальная температура смеси, К;

t2 - конечная температура смеси, К;

С=((С1∙m1)+(С2∙m2)+…+(Сn∙mn))/(m1+m2+…+mn)

С1,С2…Сn - теплоёмкость компонентов смеси, кДж/(кг∙К);

m1,m2…mn - масса компонентов смеси, кг.

Для меламина С1=1,47 кДж/(кг∙К);

Для формальдегида С2=0,0354 кДж/(кг∙К);

Для капролактама С3=1,76 кДж/(кг∙К);

Для карбамида С4=1,34 кДж/(кг∙К);

Для катализатора NаОН С5=3,56 кДж/(кг∙К);

Для дистиллированной воды С6=4,183 кДж/(кг∙К).

m1+m2+m3+m4+m5+m6=4160кг

m1,m2,m3,m4,m5,m6 - из таблицы «Расход на 1т смолы.»

Значит на 4,16т:

Для меламина m1=314,5∙4,16=1308,32кг;

Для формальдегида  m2=174,2∙4,16=724,672кг;

Для капролактама m3=25,8∙4,16=107,328кг;

Для карбамида m4=24,2∙4,16=100,672кг;

Для катализатора NаОН m5=22,6∙4,16=94,016кг;

Для дистиллированной воды m6=142∙4,16=590,72кг

С=((1,74∙1308,32)+(0,0354∙724,672)+(1,76∙107,328)+(1,34∙100,672)+(3,56∙94,016)+(4,183∙590,72))/4160=2,46 кДж/кг∙К;

Q1=4160∙2,46∙(368-293)=767 520 кДж;

Q1=767520/4,2=182 743 ккал.

2)       Тепло, потребное для нагрева реактора:

Q2=m1∙C1∙(t2-t1), ккал

m1 - вес реактора, кг;

C1-удельная теплоёмкость материала, из которого изготовлен реактор;

C1=0,115ккал/кг∙град.;

Q2=3380∙0,115∙(95-20)=29 152,5ккал.

3)       Потери тепла в окружающую среду, 2…5% от Q2.

Qпотерь=29 152,5∙0,04=1 166,1ккал

Q=182 743+29 152,5+1 166,1=213 061,6ккал.

Удельный расход электроэнергии

Nуд=Σ(N∙К)∙24/Q

Q - суточная производительность цеха, т;

Q=П/325=6983,34/325=21,48т/сут.

К - коэффициент непрерывности;

ΣN∙К - суммарная мощность электродвигателей;

ΣN∙К=3∙2,8∙0,9+1∙4,5∙0,9+1∙4,54∙0,9+1∙6∙0,9+1∙1,5∙0,9++1∙1,7∙0,9+1∙2,2∙0,9+1∙2∙0,6+4∙2∙0,6=32 кВт;

Nуд=32∙8/6,7=38,2 кВт∙ч/т.

Расчёт складских помещений.

Склад карбамида и меламина.

   При разгрузке железнодорожных вагонов, в которых обычно поставляется карбамид и меламин, мешки укладывают на поддоны, имеющие размеры 1500Х750Х130мм. На каждый поддон укладывают 28-30 мешков общим весом 1000-1100кг. На складе карбамид и меламин хранят на подстопах по 4 штуки в ряду, всего 7-8 рядов. Габаритные размеры подстопа с мешками не должны превышать 2000Х900Х1600мм. По мере необходимости они при помощи электропогрузчиков подаются на площадку, оборудованную рольгангами, а затем поступают дальше по технологической цепочке. Таким образом, на складе обязательно должны быть предусмотрены проезды для погрузчика и электрокара. Общая площадь склада (S) с учётом проездов и проходов Sскл составит:

              S=Sn∙Кn∙Кпр

Sn - площадь, занимаемая 1 подстопом с учётом свешивания мешков, м2;

Кn - количество подстопов, которое составляет по существующим нормативам запас на 8-10 суток, шт.;

Кпр - коэффициент, учитывающий проезды и проходы на складе, (1,4).

   При оборудовании склада стеллажами поддоны с карбамидом можно хранить в два яруса, тогда площадь склада уменьшится вдвое.

Sn=2,0∙0,9=1.8м2

          Запас на сутки: 314,5∙6,7=2 107,15 кг;

          Запас на 10 суток: 2 107,15∙10=21 071,5кг;

Кn=21 071,5/1 100=19,16 шт;

Берём 20 подстопов;

S=1,8∙20∙1,4=50,4 м2

Склад формалина.

  Запас формалина, имеющегося на предприятии, должен составлять количество, необходимое не менее чем на 5 суток непрерывной работы цеха. Формалин хранят в обогреваемых емкостях объёмом 50, располагаемых, как правило, вне цеха. Количество емкостей рассчитывают исходя из суточного расхода формалина, объёма ёмкости, плотности.

Ρ=1,096 г/с

m=471 кг=471 000 г

V=471 000/1,096=429 744,5 с=0,43

Запас на 5 суток: 0,43∙5=2,15

Склад готовой продукции.

   В цехе должны быть предусмотрены ёмкости для хранения готовых олигомеров. Запас смол для цеха ДСтП составляет 3-3,5 суток, запас пропиточных карбамидоформальдегидных смол составляет 1,5-2 суток. 

Оборудование для производства смол.

Для производства меламиноформальдегидной смолы марки СПМФ-4 Я выбрал реактор РСЭрн-3,2-1. Его номинальная вместимость 3,2м2, масса- 3380кг. Этот реактор получил наибольшее распространение в деревообрабатывающей промышленности. Использование реакторов меньшего объёма приводит к необходимости увеличения их общего числа, усложнению их обслуживания и нерациональному использованию производственных площадей. А увеличение объёма реактора до 10м3 и более является перспективным, однако возникают затруднения в управлении технологическим процессом синтеза олигомеров, их хранении и распределении продукта по цехам потребителей. Реакторы для получения пропиточных смол изготавливают из антикоррозионных материалов, чаще из нержавеющей стали или покрывают кислостойкой эмалью.