Производство поливинилхлорида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Тепловой баланс

 

Тепловой баланс определяется по следующей  форме:

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅ + Q₆

где: Q₁ – теплота свежего винилхлорида

Q₂ – температура разложения инициатора

Q₃ – тепло реакции

Q₄ – тепло продуктов реакции

Q₅, Q₆ – потеря теплоты

 

Q₁ определяем следующим образом:

Q₁ = 

 

G – масса свежеговинилхлорида, кг;

 – поглощение теплоты,  ккал/кг⁰С

- температура полимеризации  винилхлорида

Q =

Q₂  определяем следующим образом

Q₂ =

G – масса инициатора,

G = 25000 кг

Q₂ = 23720

Q₃ =

1000 – теплота полимеризации

Q₄ = 112680 ккал

 

Q₅ определяют:

Q₅ =

;

F – площадь аппарата;

= 10,2 ккал/ ;

 

- внешняя температура камеры

- температура воздуха

Q₅ = 15600 ккал

Q₆ = 520382 ккал

 

 

 

3 Механические расчеты

 

3.1 Расчет на прочность корпуса

 

Определить толщину стенки обечайки работающей под внутренним давлением вертикального аппарата по следующим данным:

1. материал – сталь0Х18Н12Т;
2. t = 45°С
3. Дв = 1,5 м;
4. Н = 2 м;
5. Р = 10 МПа;

6) шов сварной, двойной, автоматическая  сварка

7) условия – аппарат для обработки  опасной смеси под давлением;

8) С_к= 1 мм = 0,001 м;

    С_э = 1 мм = 0,001 м.

 

Определить номинальное допускаемое  напряжение (σ*), для конструкционнного материала по графику на рисунке 5.

 

 

 

Рисунок 5 - Номинальное допускаемое напряжение σ* для наиболее распространенных в химической аппаратостроении марок теплостойкой и кислостойкой стали

 

Марки: 1 – 12ХМ И 12 МХ; 2 – 15ХМ; 3 – Х5М; 4 – Х18Н10Т, Х18Н12Т, Х7Н13М3Т И Х7Н13М2Т; 5 – 0Х18Н10Т И 0Х18Н12Т

 

Исходя из графика σ* = 130

 

Определить допускаемое напряжение по формуле:

                                           σ₀=η·σ* .                                                        

  где η – поправочный коэффициент,  учитывающий условия аппарата.

 

Величина поправочного коэффициента (согласно колеблется в пределах 0,9-1,0) определяется при проектировании в зависимости от условий эксплуатации, опасности и вредности обрабатываемых сред.

Значение η рекомендуется выбрать  исходя из следующих соображений:

- для узлов и деталей аппаратов,  предназначенных для обработки  или хранения под давлением или без него, взрыво- и пожароопасных продуктов, а также продуктов высокой токсичности – с обогревом этих узлов и деталей открытым пламенем, точными газами или открытыми электронагревателями η=0,9;

- то же, но для необогреваемых  узлов и деталей или при обогреве, но с надежной изоляцией их от источников нагрева, а также для узлов и деталей аппаратов, предназначенных для обработки или хранения под давлением или без него всех прочих продуктов с обогревом этих узлов и деталей открытым пламенем, топочными газами или открытыми электронагревателями η=0,95;

- во всех остальных случаях  η=1,0.

Исходя из данных η= 0,95, и следовательно  σ₀=0,95· 130 = 123,5

 

Находим значение прочности сварного шва (φ_ш) из таблицы 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

          Значение коэффициента прочности φ_ш сварных и паяных соединений в деталях из металлических конструкционных материалов

Вид соединения		Соединяемые материалы	Применения шва	Тип шва	Коэффициент прочности шва φш
					Сталь углеродистая низколег-ная,лег-ая,высоколег-ая и двухслойная	Медь, латунь, бронза	Алюминий и его сплавы	Никель и его сплавы	Титан и его сплавы
Сварка	Автоматическая под  слоем флюса	Сталь углеродистаясталь	При возможности сварки с двух сторон; для обечаек Dв>500 мм	Стыковой двусторонний	1,0	0,9	0,85	0,8	0,95
	Ручная электродуговая		При невозможности сварки с двух сторон; для обечаек Dв< 500 мм	Стыковой односторонний	0,85	-	0,7	-	-
			При возможности сварки с двух сторон; для обечаек Dв>700 мм	Стыковой двусторонний	0,95	0,85	0,8	0,75	0,9

 

 

Исходя из данных таблицы, φ_ш = 0,95.

          Находим  φ₀ по формуле

                                    φ₀=(Н-∑d)/Н                                                            

Получаем φ₀= (18,8 - (0,05+0,05))/18,8= 0,99

Поскольку φ_ш меньше, чем φ₀, в дальнейшем за расчетное значение коэффициента берем φ=φ_ш.

Находим значение определяющих параметров по формуле

 

А=(σ*/р)·φ.

А = (130/10)0,95= 12,35

 

 

Определяем расчетную стенку обечайки

 

S^’=DвP/2σ₀φ=1,5*10/2*130*0,95=0,06

 

          Полную  толщину стенки обечайки находим по формуле

 

S = S' +С = 60+1+1+1 +х = 63 мм

где С – прибавка

 

С = Ск + Сэ + Сд +Со = 1+ 1+1+ х= 3мм

 

Находим допускаемое давление с  учетом толщины по формуле

.

Так как 2=2, то условия прочности  выполняется.

 

Расчет днищ обечайки

 

Материал днища Х18Н10Т, D_в=5,0 м;h_в—0,5 м; в днище имеется центрально расположенное неукрепленное отверстие d = 0,2м; днище сварное из двух частей, сварной шов ручной электродуговой двусторонний. В низу днища есть отверстие с диаметром 0,2 метра, φ_ш =0,95, σ = 140.

 

 

φ₀ = φ_ш= 0,95

_*φ_ш= 133

S' = 0,0188 м = 18,8 мм

С = Ск + Сэ + Сд +Со = 1+ 1+1+ х =3 +х

S = 18,8 + 3 + х =22 мм или 0,022 м

Р_д = 1,22 МПа

Условие выполняется, так как допускаемое  давление больше рабочего.

 

 

 

 

3.2 Расчет на ветровую нагрузку

 

Период собственных колебании  определяется по формуле:

 

Т = 0,825 сек;

Расчетный скоростной напор по участкам определяется по формуле:

q₁ = q₂ = q₃ = 0,0542 Мн/м².

 

Силу от ветровой нагрузки на каждый участок аппарата определяем по формуле:

P_i = 0,6B_iq_iD_ih_i

P₁=0,43 Мн.

Р₂=1,47 Мн.

Р₃=0,34 Мн.

Р₄=2,7 Мн.

Р₅=0,25 Мн.

Р₆=0,74 Мн.

Р₇=0,49 Мн.

Р₈=0,025 Мн.

Изгибающий момент от ветровой нагрузки на аппарат относительно основания:

М_в1= 11,61Мн*м

М_в2=29,4 Мн*м

М_в3=4,08 Мн*м

М_в4=10,8 Мн*м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Поливинилхлорид можно по праву отнести к универсальным и безопасным материалам. Множество примеров использования поливинилхлорида мы можем видеть в повседневной жизни: зубные щетки, аксессуары, одежда и обувь, поручни, стеновые панели и проч. Для улучшения свойств поливинилхорида для тех или иных целей в ПВХ добавляют вспомогательные компоненты. Так например, для оконных ПВХ специальные модификаторы, пигменты и стабилизаторы могут повысить светостойкость, общую устойчивость против внешних воздействий, улучшить качество поверхности или изменить оттенок. Изделия из поливинилхлорида трудно воспламенить, они не горят и стойко переносят воздействие щелочей и кислот.

Отходы производства ПВХ или  демонтируемые изделия могут  подвергаться утилизации и переработки до 5 раз. При этом качество ПВХ остается неизменно высоким, слегка изменяется только оттенок пластика. Кстати пластик можно окрасить практически в любой цвет или покрывать специальными виниловыми пленками. Это дает возможность воплощения даже смелых дизайнерских решений.

Конечно, массовое использование  поливинилхлорид получил в строительстве и ремонте. Большой популярностью пользуются профили ПВХ в качестве корпусного материала для остекления или перегородок. Изделия из поливинилхлорида можно применять в разного вида помещениях: от производственных до жилых. Качественная продукция ПВХ не имеет гигиенических ограничений по использованию.

Поливинилхлорид поддается переработке всеми доступными и известными способами, которые присуще работе с пластмассами: это  экструзия, литье под давлением, прессование, каландрирование, и вальцевание. Также он является одним из самых распространённых пластиков в Казахстане. В целом же уровень мирового выпуска поливинилхлорида составляет 16,5% от суммарного выпуска всех пластмасс, в табеле о рангах полимерных материалов занимает почетное третье место. Ассортимент различных изделий, в изготовлении которых есть доля пластиката или винипласта, необычайно широкий. Это практически вся пищевая промышленность, а также лёгкое и тяжёлое машиностроение. Кроме того, поливинилхлоридиспользуется в медицине, сельском хозяйстве, в строительной сфере (стройматериалы), и даже в электротехнике. Пленки из поливинилхлорида используются самые различные. Их возможности и характеристики подойдут на все случаи жизни. Это многообразие достигается за счёт изменения состава, а также степени ориентации и исходных параметров изделий. Главным образом это – использование или отсутствие пластификатора, а также варьирование его консистенции. Благодаря этому на этапе производства можно регулировать качества и характеристики изготавливаемых плёнок, и делать их клейкими, твёрдыми, мягкими, растяжимыми, твёрдыми или хрупкими.  

Винипласт же чаще всего используют в качестве материала для различных конструкций, ведь он обладает прекрасной защитой от коррозии. Это преимущество винипласта используется в химической промышленности. Это и различное оборудование, а также вентиляционные воздуховоды, фитинги, трубы, покрытия полов, осуществление звукоизоляции помещения. Такой поливинилхлоридиспользуется при изготовлении плинтусов, объемной тары, бутылок, оконных переплетов, и даже при облицовке стен.

В целом же пластикат часто используется для изоляции электропроводов, различных  кабелей, задействован в изготовлении линолеума, шлангов, напольной плитки обивки мебели, облицовочной плитки. Его добавляют даже в искусственную кожу и в обувь. Это обусловлено всеми теми преимуществами, которые данный материал в себе несёт. Гибкие трубки из пластиката часто используются в медицине в виде системы переливания крови, а также в тех аппаратах, которые поддерживают жизнеобеспечение пациентов в клиниках. Пластикат же с повышенной теплостойкостью успешно применяется при производстве волокна, чем и заработал себе хорошую репутацию. В целом можно отметить, что поливинилхлоридзадействован практически во всех сферах, которые окружают жизнь человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1  Коллектив, Основы технологии переработки пластмасс. - М.: Химия, 2004, С. 372-402.

2 Поливинилхлорид/ Под ред. Ульянов В.М., Рыбкин Э.П. – М.: Химия, 1992. – С. 99 – 108.

3 Николаев А.Ф.  «Синтетические полимеры и пластические массы на их основе». – Л.: Химия, 1964. – С. 9 – 12.

4 Сарданашвили А.Г., Львова А.И., «Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа», М.:, Химия, 1980. - С.102–103.

5 Лащинский А.А., Толчинский А.Р., «Основы конструирования и расчеты химической аппаратуры», Л.:, Машиностроение, 1970. – С. 401-439.