Капролактам (лактам ε-аминокапрон қышқылы)

1.	Циклогексанон	1%
2.	Аммиак	1%
3.	Гидроксиламинсульфат	1%
4.	Олеум	2%
5.	Бензол	0,1%
6.	Сутегі	0,2 %
7.	Күйдіргіш натрий	0,3%

 

Шикізаттың  тәуліктегі шығыны. Барлық шығынды  есептегенде:

1.	Циклогексанон	17664,97/0,99=17843,40
2.	Аммиак	2454,68/0,99=2479,47
3.	Гидроксиламинсульфат	3616,18/0,99=3652,70
4.	Олеум	1819,09/098=1856,21
5.	Бензол	263,00/0,999=263,26
6.	Сутегі	197,25/0,998=197,64
7.	Күйдіргіш натрий	284,9/0,997=285,75

                      

Шығын коэффициенттері:

 

ШК _цикл = 17843,40/29850,6= 0,59 т/т

ШК _амм =2479,47/29850,6=0,08 т/т

ШК _гас =3652,70/29850,6=0,12 т/т

ШК _олеум =1856,21/29850,6=0,06 т/т

ШК_бензол =263,26/29850,6=0,008 т/т

ШК_{күй.натр} =285,75/29850,6=0,009 т/т

ШК _сутегі =197,64/29850,6=0,006 т/т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Технологиялық есептеу

 

Бір аппараттың тәулігіне  атқаратын операция саны:

 

∏=τ/t

 

мұндағы, ∏- тәуліктегі операция саны;

            τ- жұмыс уақыты, сағ.;

           t- сатының ұзақтылығы, сағ.;

t=t_р+t_в

мұндағы, t_р – реакциялық массаның технологиялық сатыдағы оптималды болу уақыты, сағ.;

               t_в – қосымша операцияларға кеткен уақыт, сағ.;

t=4+1=5 сағ.

 

           Сонда                                     

∏=24/5=4,8.

 

Сондықтан, барлық аппараттардың  жұмыс көлемі:

V_p=V_c/П

V_c=24*∏_max/ρ

 

мұндағы,  ∏_max – технологиялық өнімділік;

               V_c  =5505,09/960=5,73 м³/сағ.=137,6 м³/тәул.

                 ρ – реакциялық массаның тығыздығы.

               ρ=960кг/м³ (циклогексаноноксим)

               

    Барлық аппараттың жұмыс көлемі:

 

V_p =137,6/5=27,5 м³

     

   Толтыру коэффициентін ескергенде (φ=0,53):

 

V_p ^, = V_p /φ;

V_p ^, =27,5/0,53=51,93  м³/тәул.

  

   ГОСТ 9931-85 бойынша көлемі 10м³ d=2500 м болатын стандарты аппарат таңдаймыз:

  

   Аппараттың жалпы саны:

 

K=V_p /V_а =51,93/10=5,1,

 

Немесе 5 аппарат.

2.5 Жылулық баланс есебі

 

1. Жылулық жалпы жүктеме:

Q_жал = Q₁+ Q₂+ Q₃ ,

мұндағы, Q₁ – реакциялық қоспаны жылытуға кететін жылу

                Q₂ – аппаратты жылытуға кететін жылу

               Q₃ – аппараттың қоршаған ортаға жоғалтатын жылуы

   

2. Реакциялық қоспаны анықтау:

Q₁ =G_қоспа –C_қоспа(t_с-t_б),

мұнда С- ерітіндінің массасы

           t_б , t_с – бастапқы және соңғы температуралар

 

Компоненттердің жылу сыйымдылығы:

Циклогексанон С =2,2651 Дж/кг*град.

Аммиак С =2,158 Дж/кг*град.

Бір аппараттағы компоненттер массасы:

Циклогексанон 17644,97 кг/тәул. =736,04 кг/сағ.

Аммиак 4318,77 кг/тәул. =179,95 кг/сағ.

 

Q₁ =2,2651*736,04+2,158*179,95 =4237,3

 

3.  Аппаратты жылытуға кететін жылу мөлшері:

Q₂ =G_ап –C_ап(t_с-t_б),

мұндағы: G_ап – аппараттың массасы

G_ап =4800кг

C_ап – болаттың сыйымдылығы

C_ап =407,3 Дж/кг*град.

t_б , t_с – бастапқы және соңғы температуралар

Q₂ =4800*407,3(40-75°) =9455,5 Дж

   

4. Қоршаған ортаға кететін аппараттың жылу мөлшері:

Q₃ =Σα*F/( t_ор - t_қызд.),

мұндағы,   α- қоршаған ортаға кететін жылу беру коэффициенті:

                 α_{(қақпақ)} =7,063 Вт/м²*град.

                 α_{(обечайка)} =5,276 Вт/м²*град.

                 α_{(түпкі бөлік)} =7,642 Вт/м²*град.

                 F- аппарат бөліктерінің ауданы

                 F_{(қақпақ)} = F_{(түпкі бөлік)} =10,3 м³

                 F_{(обечайка)} =52,36 м²

                 t_ор – орта температурасы, t_ор =75°С

                 t_ауа – ауа температурасы, t_ауа =20°С

 

Q₃ =(10,3*7,063+52,36*5,23+10,3*7,642)/(75-20) =7776,6 Дж

2.6 Механикалық есептеу

 

          Берілген шарт:

Корпустың ішкі диаметрі – 2500 мм

Аппараттағы есеп – 16 кг/см² (моль)

Жейдедегі есеп қысымы – 14 кг/ см²

Аппараттағы есеп температурасы - 200°С

Жейдешедегі есеп температурасы  – 200 °С

Жейдешенің ішкі диаметрі – 3900 мм

Реактордағы сынақ қысымы – 26,1 кг/ см²

Жейдешедегі сынақ қысымы – 23 кг/ см²

 

      а) Корпустың (обечайка) қалыңдығын есептеу корпустың қалыңдығын МЕСТ 14249-80-мен есептейді. Жұқа қабырғалы жылтыр іші мол қысыммен толтырылған цилиндр корпустың қалыңдығын мына формуламен есептейді:

 

S=(P_p*D/2*Y*δ_қос*P_p)+C+C₁,

 

мұндағы,  P_p – есептеу қысымы, P_p =16 кг/ см²;

                 Д_і – ішкі диаметрі, Д_і =250 см;

                І – көлбеу жіктің беріктік коэффициенті;

                У =0,95;

                   δ_қос = δ^жη мұндағы δ^ж – болаттың нормативті шектеу кернеуі материал ретінде қалың табақты болат.

Маркасы 0х18412 алынады 200 °С температурада δ^ж = 2000кг/ см²

η – беріктік қоры немесе аппараттың эксплуатация ортасын есептейтін коэффициент

η=0,9;

δ_қос =2000*0,9=1800кг/ см^2;

С – коррозияға қосымша  С=0,3 см;

С₁ – есепті қалыңдықта қосымша.

      Қосымша табақтың қалыңдығын кемітіп есептегенде С₁ =0

 

S=(16*250/2*0,95*1800*16)+0,3+0=2,04 см

S=2,3 см деп  есептейміз

      Гидростатикалық сынақтың қысымын қолдана отырып, корпустың (обечайканың) қалыңдығын тексереміз.

S=(P_гидр *D/2*у*[δ]- P_гидр )+С₁;

    P_гидр – гидростатикалық сынақтың қысымы;

P_гидр – 26,1 кг/ см²;

[δ]_серп- гидростатикалық сынақтағы материалдың серпімділік шегі;

[δ]_серп=[δ]20°Сη мұндағы, η-аппараттың істеп тұрған ортасын есептеп тұратын коэффициент беріктігі, η=0,9;

[δ]20°С-20°С – материалдың  серпімділік шегі;

[δ]20°С=4499 кг/ см²;

[δ]_серп =4499*0,9=4049 кг/ см²;

      Шығуыңа кірген кездегі үстеме С₁=0.

 

S=(26,1*250/2*0,95*4049-26,1)+0=1,26

 

     Егер гидросынақта есептеу қысымы есептелгеннен кем болса, онда корпус шыдайды.

 

      Тексерілуі: (S-С-С₁)/D≤0,1                          (2,3-0,3-0)/250=0,005

 

      Жағдай қайтадан орындалады. Сонымен обечайка корпусына кіретін шектеу қысымы мынаған тең:

 

P_шек =2*У*δ_шек (S-С-С₁ )/(D+S-С-С₁ )=2*0,95*1800(2,3-0,3-0)/(250+2,3-0,3-0)

 

P> P_шек обечайка беріктік ортасы орындалады.

 

      б) Ішкі қысыммен жұмыс істейтін элитикалық түбі және қақпағы бар қабырғаның қалыңдығын есептеу қажет. Қақпақ және түп элитикалық корпусқа дәнекерленген. Түптің үлкен кернеуге, қақпаққа қарағанда көп сыналатынына байланысты қақпақ түпке қарағандағы жұмысы да бірдей болса да серпімділік ортасы былай шығады:

 

S₁=(P_есеп *R/(2*У*δ_шек - P_рр ))+С+С₁

 

Стандарттық жүктің R=Д түпті жасайтын материал 0х18/12 болат

 

S₁= (16*250/2*0,95*1800 – 0,5*16) + 0,3 + 0 = 2,035 см

S₁= 2,3 см деп алсақ, гидросынақ арқылы тексереміз

S₁= (26,1*250/2*0,15*4049 – 0,5*26,1) + 0 = 1,26 см

 

S₁ – гидросынақта аз болғанда беріктік ортасы сақталуда:

S₁ - С - С₁ /250 ≤ 0,1

Тексереміз:  2,3 – 0,3 – 0/250  = 0,0054 ≤ 1

А  = 1050 мм деп  есептесек, орта сақталынуда, шекті  қысымның элитикалық түпке қатынасы мына формула бойынша есептейміз:

P_шек =2*У*δ_шек (S-С-С₁ )/(D+S-С-С₁ )=2*0,95*1800(2,3-0,3-0)/(250+2,3-0,3-0)

   P_шек = 18,39 кг/ см²

δ_шек  болғандықтан түптің беріктік ортасы орындалады.

в) ішкі қысыммен жұмыс істейтін жейденің қалыңдығы:

 

S₁=(P_рр *D_p/(2*У*δ_шек - P_рр ))+С+С₁

 

мұндағы, P_рр – жейдедегі есептеулі қысым;

               P_рр – 14 кг/ см²;

                       Д _р – жейденің ішкі диаметрі, Д =390 см;

               У – дәнекерленген жіптің беріктік  коэффициенті, У =1;

                δ_шек – шектеулі кернеу δ_шек = δ^жη₁;

мұндағы, δ^ж – болаттың нормативті шектеулі кернеуі жейдеге ст 20К МЕСТ 5520-69 болат аламыз. Бұл сапалы табақты конструкциялы болат t=200°С болғанда δ^ж =4000кг/ см².

                η- материалдың эксплуатация ортасын ескеретін коэффициент              немесе беріктік η₁=1

             δ_шек=4000*1=4000кг/ см²

                S=(14*390/(2,1*4000-14))+0,3+0=0,98 см

S=10 см жейденің қалыңдығын  гидростатикалық сынақтағы қысымды  қолдана отырып 

S = (P_гидр*D/2*У*[ δ]- P_гидр )+С₁

P_гидр – гидростатикалық сынақтағы жейде қысымы

P_гидр =23 кг/ см²

[ δ]_серп- гидросынақтағы материалдың серпімділік шегі

[ δ]_серп =[ δ]20°Сη мұндағы

η – беріктік шегі, η=1

[ δ]20°С- 20°С –  материалдың серпімділік шегі

[ δ]20°С=6000кг/ см²

[ δ]_серп =6000*1=6000кг/ см²

 

S=(23*390/(2*1*6000-23))+С₁=0,75 см

 

S₁ – гидросынақта аз болса. S₁ есептеу қысымына, беріктік ортасы сақталуда.

Тексерілуі: (S-С-С₁)/D_р≤ 0,1                 (1,0-0,3-0)/390=0,002 < 0,1

   

 Ортаның  сақталуына қарай жейдедегі қысымның  шегі мына формуламен:

 

P_шек=2*У*δ_шек (S-С-С₁)/(D+S-С-С₁) =2*1*6000(1,0-0,3-0)/(390+0,1-0,3-0)

 P_шек=15кг/ см²

P> P_шек беріктік ортасы орындалады.

 

      г) Штуцер есебі

 

Штуцердің диаметрін  мына формула бойынша:

υ=3000πD³ω/4,

D =

мұндағы D- штуцердің диаметрі, м

               υ – көлем шығыны, м³/г

                ω – сұйық ағаны жылдамдығы штуцерді есептеп фланцепты таңдау керек.

1. Қоректендіру
2. Дегазациялау
3. Жейдеге кіретін
4. Өнімнің шығуы
5. Қысымды реттеу
6. Сақтандырғыш
7. Температураны іріктеу
8. Люк

Қоректің штуцері:

D =

=0,17m =170mm

Бұл диаметрге таңдау аламыз. Д =170мм, Д_ф = 300мм, S = 10мм, Н = 100мм. Дегазация штуцерін, қоректендіру штуцерін таңдап аламыз. Жейдеден кіретін және шығатын судың штуцері:

 

D =

=0,17m =170mm

Соған сәйкес, Д = 170мм,  Д_ф = 300мм, S = 10мм, Н = 100мм.

Өнімнің шығуы  штуцері:

 

                                        D = =200mm

 

Бұл диаметрге  мына өлшемдер шақ келеді: Д =20мм, Д_ф =400мм,

S =10мм, Н=100мм. Қысымның және температураның штуцерін іріктеу тең болғандықтан, олардың өлшемі Д =50мм, Д_ф =150мм, S =10мм, Н =100мм.

 Клапан саңылау  өткізбейтін жабдықталған олардың  өлшемі 

Д_{отп-отп} =200мм, болаттары – 6 дана М20.

Астарлы – қорғасын – асбест жоғары шатырдағы люкті  Д = 700мм дейміз. Сонда өлшемі Д_ф =890мм, S =10мм, Н =425мм, d = 36мм.

Бекіту механизмі  ӨК 26-01-10-65 сәйкес алынады.

Астарлы – қорғасын-асбест

Барлық фланцеттердің  астары болады, ол өлшемдеріне байланысты қорғасын асбест Люктің жан –жағына нық болу үшін Д =1150мм, S =15мм болаттан 0х18Н/2 өлшемді нықтағыш дәнекерленген штуцер мен фланцеттерді таңдау МЕСТ 14249 – 73 стандартқа сәйкес алынған.

 

 

 

 

3 Технологиялық сызбанұсқаны автоматтандыру

 

Басқару қызметін іске асырушы автоматтық құрылғылар мен есептеу техникасының құралдары мүмкіндігі бойынша құралдардың мемлекеттік жүйесі шеңберінде таңдалуы тиіс. Бұл жағдайда келесілер есепке алынуы тиіс: объект күрделілігі мен оның өрт және жарылу қауіптілігі, қоршаған ортаның агрессиялығы мен улылығы, қоршаған ортаның өлшенетін технологиялық өлшем түрі мен физикалық – химиялық қасиеттері, көрсеткіш пен құрылғылардан бастап басқару пунктеріне дейін белгілерді беру қашықтығы, талап етілген жылдамдық пен дәлділік, өлшеу жүйелерінің рұқсат етілген қателігі, электрқондырғысын орналастыру жері.

Сонымен қатар, біртипті, орталықтандырылған және сериялы  шығарылған құрылғыларды таңдау қажет. Бұл басқару жүйесінің жеткізуін  қарапайымдап, артынан пайдалануын  жеңілдетеді.

Химиялық – физикалық үрдістің маңызды өлшемдерінің бірі температура болып табылады. Температураны өлшеу үшін өнеркәсіпте келесі түрлендіргіштер кеңінен таралған: кеңейту термометрлері, манометрлік термометрлер, термоэлектрлік термометрлер, кедергі термометрлері, пирометрлер.