Производство лака ПФ 060

 

α=9.74+0.07×(t0−t),

 

где t – температура окружающей среды, оС.

 

α=9.74+0.07×(40−15)=11.49 Вт/(м2×К)

 

Удельный тепловой поток определяется по уравнению:

 

q=α×(t0−t)=11.49×(40−15)=287.25 Вт/м2

 

 м

 

Принимаем толщину изоляции равной 0.1 м.

 

6.7 Расчет механического перемешивающего  устройства [6]

 

6.7.1 Расчет механического перемешивающего  устройства реактора

 

1) Выбор типа перемешивающего  устройства.

Для перемешивания выбираем якорную мешалку. [7, стр. 702]

Рекомендуемый диаметр мешалки [7, стр. 702]:

 

 м

 

Выбираем мешалку d=1,5 м, рекомендуемая частота вращения ω=4.2 рад/с (n=63 об/мин).

2) Определение затрат мощности  на перемешивание и подбор  электродвигателя.

Определяем режим перемешивания

 

,

 

где Re – критерий Рейнольдса;

ρ – плотность реакционной массы, кг/м3;

n – частота вращения мешалки, об/c;

d – диаметр мешалки, м;

μ – вязкость реакционной массы, Па×с.

 

 

Находим значение критерия мощности [8, стр. 541] КN=0.4.

Рассчитаем мощность, потребляемую мешалкой при установившемся режиме:

 

N=KN×ρ×n3×d5=0.4×979.6×(63/60)3×1.55=3444.6 Вт

 

Рассчитываем мощность привода мешалки:

 

,

 

где Nдв – мощность двигателя, Вт;

Nтр – потери мощности на трение в уплотнении, Вт;

η – коэффициент полезного действия.

 

 Вт

 

Принимаем к установке стандартный электродвигатель во взрывозащищенном исполнении номинальной мощностью 5.67 кВт [8, стр.705]. На аппарате устанавливаем нормализованный привод типа IV (МН 5858-66)

[8, стр. 725]. Высота привода 2.309 м, масса 965 кг [8, стр. 730].

3) Расчет диаметра вала.

Определяем минимальный диаметр вала:

 

 м

 

К установке принимаем вал со стандартным диаметром вала d=80 мм [8, стр. 730].

 

6.7.2 Расчет механического перемешивающего  устройства смесителя [6]

 

1) Выбор типа перемешивающего  устройства.

Для перемешивания выбираем якорную мешалку [8, стр. 702].

Рекомендуемый диаметр мешалки [8, стр. 702]:

 

 м

 

Выбираем мешалку d=2.36 м, рекомендуемая частота вращения ω=3.3 рад/с (n=31.8 об/мин).

2) Определение затрат мощности  на перемешивание и подбор электродвигателя.

Определяем режим перемешивания

 

 

Находим значение критерия мощности [8, стр.541] КN=0.4.

Рассчитаем мощность, потребляемую мешалкой при установившемся режиме:

 

N=KN×ρ×n3×d5=0.4×898.5×(31.8/60)3×2.365=3920 Вт

 

Рассчитываем мощность привода мешалки:

 

 Вт

 

Принимаем к установке стандартный электродвигатель во взрывозащищенном исполнении номинальной мощностью 10 кВт [8, стр. 725]. На аппарате устанавливаем нормализованный привод типа IV (МН 5858-66) [8, стр. 730]. Высота привода 2.309 м, масса 965 кг [8, стр. 730].

3) Расчет диаметра вала.

Определяем минимальный диаметр вала:

 

м

 

К установке принимаем вал со стандартным диаметром вала d=80 мм  [8, стр. 730].

 

6.8 Расчет аппаратов на прочность

 

6.8.1 Расчет реактора на прочность

 

1) Выбор конструкционного материала  реактора.

С учетом агрессивности среды, расчетной температуры и расчетного давления, для изготовления реактора выбираем листовую двухслойную сталь ВСт 3 с плакирующим слоем из стали 08Х18Н10Т [9, стр. 32].

Прочностные характеристики конструкционного материала (сталь Ст 3) при расчетной температуре: допускаемое напряжение σ=117.5 МПа, значение модуля продольной упругости Е=1.75×105 МПа [9, стр. 11, 12].

2) Расчет толщины обечайки корпуса  реактора.

Для обечаек, нагруженных наружным давлением, толщина стенки определяется по формуле:

 

,

 

,

 

где S – полная толщина обечайки корпуса реактора, м;

SR – расчетная толщина обечайки корпуса реактора, м;

С – прибавка на коррозию и округление размера до номинальной толщины по стандарту, м;

D – диаметр реактора, м;

σ – допускаемое напряжение, МПа.

Коэффициент К2 определяется по номограмме [9, стр. 104] в зависимости от значения коэффициентов К1 и К3:

 

,

 

,

 

где nу – коэффициент запаса устойчивости;

Е – модуль продольной упругости, МПа;

LR – расчетная длина обечайки, принимается в зависимости от ее конфигурации:

 

LR=Н1+hд/3,

 

где Н1 – высота цилиндрической части аппарата, м;

hд – высота эллиптической части днища, м.

 

hд=0.25×D=0.25×1.8=0.45 м

 

LR=2.4+0.45=2.85 м

 

 

 

По номограмме К2=0.41

 

 м

 

 м

 

Так как сталь двухслойная, то прибавку на коррозию не делаем и для обечайки аппарата принимаем лист с суммарной толщиной 10 мм, из них 8 мм – Ст3 и 2 мм – нержавеющая сталь 08Х18Н10Т.

3) Расчет толщины днища.

Толщина стенки днища, нагруженного наружным давлением, определяется по формуле [9, стр. 133]:

 

,

 

где К3 – коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища;

R – радиус кривизны днища, рассчитывается по формуле:

 

 м

 

 м

 

 м

 

Принимаем толщину стенки днища равной толщине стенки обечайки – 10 мм, где конструкционная сталь Ст3 – 8 мм и нержавеющая сталь 08Х18Н10Т – 2 мм.

 

6.8.1 Расчет смесителя на прочность

 

1) Выбор конструкционного материала  смесителя.

С учетом агрессивности среды, расчетной температуры и расчетного давления, для изготовления смесителя выбираем листовую двухслойную сталь ВСт 3 с плакирующим слоем из стали 08Х18Н10Т [9, стр. 32]..

Прочностные характеристики конструкционного материала (сталь Ст 3) при расчетной температуре: допускаемое напряжение σ=117.5 МПа, значение модуля продольной упругости Е=1.75×105 МПа [9, стр. 11, 12].

2) Расчет толщины обечайки корпуса  смесителя.

Для обечаек, нагруженных наружным давлением, толщина стенки определяется по формуле:

 

,

 

 

Коэффициент К2 определяется по номограмме [9, стр. 104].в зависимости от значения коэффициентов К1 и К3:

 

=

 

 

По номограмме К2=0.37

 

 м

 

 м

 

Так как сталь двухслойная, то прибавку на коррозию не делаем и для обечайки аппарата принимаем лист с суммарной толщиной 12 мм, из них 10 мм – Ст3 и 2 мм – нержавеющая сталь 08Х18Н10Т.

3) Расчет толщины днища.

Толщина стенки днища, нагруженного наружным давлением, определяется по формуле [9, стр. 133]:

 

,

 

где К3 – коэффициент приведения радиуса кривизны эллиптического днища;

R – радиус кривизны днища, рассчитывается по формуле:

 

 м

 

 м

 

 м

 

Принимаем толщину стенки днища равной 12 мм, где конструкционная сталь Ст3 – 10 мм и нержавеющая сталь 08Х18Н10Т – 2 мм.

 

6.9 Подбор опор аппаратов [6]

 

6.9.1 Подбор опор реактора

 

Нагрузка на опоры реактора m складывается из массы собственно аппарата mа и массы загружаемых компонентов mсм (табл. 21).

 

m=mа+mсм=4000+5035.8=9035.8 кг

Нагрузка на одну опору составит:

 

,

 

где Q – нагрузка на одну лапу, Н;

n – расчетное число опор;

q=9.81 м/с2 – ускорение свободного падения.

 

 Н

 

Выбираем стандартные опоры для вертикальных аппаратов – лапы для аппаратов с теплоизоляцией (тип 2) [9, стр. 274].

Размеры лап принимаем с учетом нагрузки на одну лапу [9, стр. 32]: высота лапы h=310 мм, ширина а1=155 мм, длина b=255 мм. На аппарате устанавливаем 4 лапы.

Для укрепления стенки аппарата в месте приваривания лап выбираем накладные листы под опоры [9, стр. 276] с размерами: ширина В=200 мм, высота Н=410 мм, толщина S=12 мм.

 

6.9.2 Подбор опор смесителя [6]

 

Нагрузка на опоры смесителя m складывается из массы собственно аппарата mа и массы загружаемых компонентов mсм (пункт 5.4).

 

m=mа+mсм=7000+8448.1=15448.1 кг

 

Нагрузка на одну опору составит:

 

 Н

 

Выбираем стандартные опоры для вертикальных аппаратов – лапы для аппаратов без теплоизоляции (тип 1) [9, стр. 274].

Размеры лап принимаем с учетом нагрузки на одну лапу [9, стр. 275]: высота лапы h=295 мм, ширина а1=190 мм, длина b=185 мм. На аппарате устанавливаем 4 лапы.

Для укрепления стенки аппарата в месте приваривания лап выбираем накладные листы под опоры [9, стр. 276] с размерами: ширина В=250 мм, высота Н=405 мм, толщина S=16 мм.

 

6.10 Расчет вспомогательного оборудования

 

1) Расчет числа емкостей для  вызревания лака.

Время, необходимое для вызревания лака составляет 5 суток.

Рассчитать количество емкостей можно по формуле:

 

,

 

где n – число емкостей;

N – суточная производительность отделения синтеза, кг/сутки;

τ – время вызревания лака, сутки;

ρ – плотность лака, кг/м3;

φ – коэффициент заполнения емкости;

Vемк – объем выбранной емкости, м3.

Для вызревания лака примем стандартную [9, стр. 330] вертикальную емкость с плоскими днищем и крышкой объемом 12.5 м3. Тогда количество емкостей составит:

 

 

Установим 8 емкостей объемом 12.5 м3 каждая.

2) Расчет числа весовых мерников  для растительных масел.

Суточная потребность в растительных маслах составляет N=5466.38 кг.

Плотность растительного масла взята по подсолнечному маслу при температуре загрузки – 80 оС.

Примем объем весового мерника равным 2.5 м3 [9, стр. 330], тогда необходимое количество весовых мерников составит:

 

 

Установим 3 весовых мерника объемом 2.5 м3 каждый.

3) Расчет числа напорных и  сливных баков.

Примем объем напорного бака равным 5 м3 [9, стр. 330], а объем сливного бака равным 12.5 м3 [9, стр. 330].

Количество напорных баков составит:

 

 

Установим 4 напорных бака объемом 5 м3 каждый.

Количество сливных баков составит:

 

 

Установим 2 сливных бака объемом 12.5 м3 каждый.

4) Расчет числа центрифуг.

Суточная производительность отделения синтеза лака составляет 15400 кг/сутки, тогда среднечасовая производительность составит 641.7 кг/час.

Производительность трубчатой центрифуги ОТР-15 на лаке, нагретом приблизительно до 60 оС, составляет 500-100 кг/сутки [3, стр.260]. Для расчета примем производительность центрифуги равной 500 кг/час.

Тогда необходимое количество трубчатых центрифуг составит:

 

n=641.7/500=1.28

 

Установим две трубчатые центрифуги ОТР-15.

5) Расчет числа мешочных фильтров.

Для тонкой фильтрации установим мешочный фильтр «HAYWARD» типа «TOPLINE». Корпус фильтра изготовлен из нержавеющей стали, имеет литую конструкцию. Подача фильтрата верхняя, специально разработанный узел впрыска, обеспечивающий оптимальные результаты фильтрации за счет низкого давления.

Максимальная интенсивность потока составляет 20 м3/час.

Размер стандартного мешка 18×43 см.

Площадь фильтра 0.25 м2.

Объем корпуса 13 л.

Для осуществления непрерывного процесса фильтрования установим два фильтра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Охрана труда и защита окружающей  среды [10]

 

7.1 Характеристика проектируемого производства

 

7.1.1 Токсические свойства веществ  и материалов [11-13]

 

Таблица 23 – Токсические свойства веществ и материалов

Вещества, применяемые в производстве	Характер действия на человека	Агрегатное состояние	ПДК, мг/м3	Класс опасности	Средства анализа воздушной среды	Средства индивидуальной защиты
1	2	3	4	5	6	7
1) Подсолнеч- ное масло	Не токсично	Жидкость	−	−	−	−
2) Ксилол	Наркотик, влияет на нервную систему, раздражает кожу, слизистые оболочки глаз	Жидкость	50	3	Периодический, лабораторный анализ	Противогаз марки А, респираторы, спецодежда
3) Уайт-спи-  рит	Действует на слизистые оболочки глаз и верхних дыхатель- ных путей	Жидкость	300	4	−//−	Противогаз марки А, защита кожи и глаз, спецодежда
4) Фталевый ангидрид	Раздражает органы дыхания и пищевари- тельного тракта, слизистые оболочки глаз. Вызывает экземы	Твердое вещество	1.0	2	−//−	Респиратор РУ-60М, защита кожи и глаз
5) Пентаэрит- рит	Наркотик, вызывает дистрофи- ческие изменения	Твердое вещество	10.0	3	−//−	Респиратор РУ-60М