Производство лака ПФ 060

По сравнению с другими методами обогрева (обогрев высококипящими органическими теплоносителями, обогрев продуктами сгорания топлива, обогрев водяным паром, электрообогрев) электроиндукционный обогрев обладает рядом преимуществ:

1) Исключается  тепловое сопротивление от теплоносителя  к стенке и можно ограничить  температуру стенки, что позволяет  при достаточно интенсивном нагревании  снизить местные перегревы на  поверхности стенки и тем самым  улучшить цвет и другие свойства  продукта.

2) Можно особо  точно регулировать и поддерживать  необходимый режим нагрева, температуру  стенки или разность температур  между реакционной массой и  стенкой.

3) Исключается  загрязнение атмосферы цеха имеющими  запах или токсичными газами (такое  загрязнение возможно при использовании высокотемпературных органических теплоносителей).

4) Отпадает необходимость  строительства и эксплуатации  котельной, неизбежной при обогреве  высокотемпературными органическими  теплоносителями.

5) Исключаются  сложные коммуникации, запорная арматура и насосы, необходимые при обогреве высокотемпературными органическими теплоносителями.

6) Улучшаются  условия труда и качество продукции.

Однако индукционный обогрев связан с расходом сравнительно дорогой электроэнергии, строительством мощной трансформаторной подстанции и прокладкой соответствующей силовой электросети.

В процессе получения пленкообразующих веществ возникает необходимость растворения синтезированных расплавов смол. Для этой цели используются смесители – емкостные аппараты, снабженные мешалкой, рубашкой для нагрева или охлаждения, а также вертикальным обратным холодильником.

Объем смесителя примерно в два раза больше объема реактора. Смесители бывают двух типов – горизонтальные и вертикальные. Выбор того или иного типа определяется объемом смесителя – если объем не превышает 16 м3, то применяется смеситель любого типа, если объем превышает 16 м3, то устанавливаются только горизонтальные смесители.

Полученные в результате растворения пленкообразующих веществ в органических растворителях лаки могут содержать:

1) Нерастворимые  в лаке вещества, находившиеся  в исходных материалах или  образовавшиеся при синтезе пленкообразующего  вещества, вплоть до размеров  коллоидных частиц (менее 0.1 мкм).

2) Растворимые  в лаке исходные материалы  или побочные продукты реакции синтеза пленкообразующего вещества, обладающие повышенной химической активностью, приводящей к образованию нерастворимых в лаке в случае длительной выдержки лака при обычной температуре.

Освобождение лака от этих примесей называют фильтрованием (осветлением).

Алкидные лаки относятся к лакам требующим вызревания. Эти лаки отличаются тем, что после их центрифугирования или фильтрования, осуществляемого сразу после растворения синтезированного продукта, при длительном хранении (более 15-20 суток) в прозрачном лаке образуется осадок вследствие содержания в нем реакционноспособных  веществ и в результате коагуляции коллоидных частиц.

Содержание в лаке частиц нерастворимых веществ (осадка и взвеси коллоидных частиц) и реакционноспособных веществ резко ухудшает качество покрытий.

При выдержке лаков, требующих вызревания, агрегация коллоидных частиц и образование нерастворимых продуктов протекают сначала быстро, а потом медленно. Ранее для полного завершения этих процессов лаки подвергали многонедельной выдержке (вызреванию). В настоящее время полагают возможным ограничить время выдержки десятью сутками, а остающиеся реакциооноспособные вещества, приводящие к образованию осадка, и коллоидные частицы удалять адсорбцией. Она может быть проведена с помощью порошкообразных и мелковолокнистых веществ – перлита, микроасбеста, диатомита и других веществ.

При отстаивании нерастворимых частиц в приемниках осадок имеет высокое содержание лака. Поэтому иногда лаки, требующие вызревания, предварительно пропускают через трубчатую центрифугу, на которой получают осадок с невысоким содержанием лака.

В настоящее время на заводе применяется ступенчатая очистка лака. После вызревания лак пропускается через трубчатую центрифугу для удаления частиц, имеющих плотность, большую плотности лака, затем лак пропускается через патронный фильтр.

В данном дипломном проекте предлагается также двух ступенчатая очистка лака. Первая ступень – трубчатая центрифуга с высоким фактором разделения (более 10000), позволяющая получать осадок с содержанием жидкой фазы не более 35 процентов.

Основные достоинства трубчатых центрифуг:

1) Низкое содержание  лака  в осадке.

2) Отсутствие  необходимости во вспомогательных  материалах или сменных фильтрующих  элементах.

Главные недостатки:

1) Необходимость ручной очистки ротора

2) Сравнительно  сложная конструкция.

Для тонкой очистки лака взамен патронных фильтров будут применены мешочные фильтры фирмы «HAYWARD». Они обеспечивают степень очистки в диапазоне от 0.1 до 1200 мкм и производительность от 0.1 до 1000 м3/час.

В качестве материала для фильтров используются различные волокна с высокой химической и термической устойчивостью: полиэстер, полипропилен, нейлон, NOMEX (ароматический полиамид), шерсть, фтористые полимеры и другие.

Максимальное рабочее давление может достигать 25 атмосфер, фильтрация может проводиться при температуре до 250оС.

Достоинства мешочных фильтров фирмы «HAYWARD»:

1) Обладают высокой  эффективностью фильтрации.

2) Большая площадь  фильтровальной поверхности.

3) Большой срок  службы.

4) Высокая способность  задерживать масло, мягкие гелеобразные  частицы.

5) Способность  накапливать в себе до 10 кг  загрязняющих веществ.

6) Возможность  сочетать фильтрование с адсорбцией.

Системы мешочных фильтров фирмы «HAYWARD» превосходят промышленные патронные (картриджные) системы по интенсивности потока, сроку службы, простоте обслуживания и стоимости. Один стандартный мешок размера 01 (18×43 см) может заменить от 5 до 10 десятидюймовых фильтрующих патронов, при этом экономия затрат составит более 60 процентов.

Семь типоразмеров фильтрующих мешков, а также большое разнообразие корпусов, рассчитанных на использование от 1 до 24 мешков, позволяют подобрать оптимальную систему фильтрации для производства лака.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Описание технологического процесса

 

4.1 Рецептура лака ПФ-060

 

Таблица 10 – Рецептура лака ПФ-060

Компонент	Массовые проценты
	На основу	На лак
Масло растительное полувысыхающее	60	33
Пентаэритрит технический	14,6	8,0
Ангидрид фталевый технический	25,4	14,0
Уайт-спирит	-	27,0
Ксилол	-	18,0
Итого	100	100

 

Примечания:

1) Рецептура лака рассчитана  на содержание нелетучих веществ 55 процентов.

2) В качестве масел растительных  полувысыхающих следует использовать  подсолнечное и соевое. При их  использовании допускается частичная  замена на льняное масло в количестве до 20 процентов.

3) Для интенсификации синтеза  основы лака допускается частичная  замена фталевого ангидрида на  малеиновый ангидрид в количестве  до 2 процентов от веса основы.

4) В качестве катализатора реакции  переэтерефикации при синтезе основы лака используется сода кальцинированная в количестве 0.1 % от веса масла растительного.

5) В качестве летучей части  лака, приведенной в рецептуре, могут  быть использованы: уайт-спирит или  нефрас (С4-129/200):сольвент нефтяной  тяжелый (нефрас А-120/200) или сольвент нефтяной или ксилол в соотношении от 3:2 до 1:1.

6) Допускается эквивалентная замена  ксилола нефтяного на о-ксилол  нефтяной, ангидрида фталевого технического  на ангидрид фталевый технический  коксохимического производства.

7) При постановке лака на тип может быть введено дополнительное количество растворителей в рецептурном соотношении до массовой доли нелетучих веществ в соответствии с требованиями технических условия и стандарта предприятия.

8) Для синтеза основы лака  азеотропным методом следует использовать ксилол в количестве 2-3 процента от массы сырья, загруженного на синтез основы лака. Ксилол, использованный при синтезе основы, учитывается за счет ксилола или его заменителя при постановке лака на тип.

9) Для предотвращения вспенивания при синтезе основы лака вводится жидкость ПМС-200А в виде двух процентного раствора в ксилоле.

 

4.2 Стадии технологического процесса

 

4.2.1 Подготовка сырья

 

Качество сырья при поступлении на завод проверяется сырьевым сектором отдела технического контроля по показателям действующих государственных и отраслевых стандартов, технических условий и стандартов предприятия.

Жидкое сырье: растительные масла, растворители, поступают в железнодорожных и автоцистернах, бочках и хранятся на складе легковоспламеняющихся жидкостей в емкостях, откуда перекачиваются с помощью насосов в цеховые емкости.

Жидкость ПМС-200А поступает в металлических бочках и хранится на складе, откуда по мере необходимости привозится с помощью погрузчика в цех.

Сыпучее сырье (пентаэритрит, фталевый и малеиновый ангидриды, сода кальцинированная) поступают в бумажных мешках или контейнерах и хранятся на складе и на крытых площадках, откуда по мере необходимости привозится с помощью погрузчика в цех.

Загрузка сырья в реакционное оборудование осуществляется следующим образом:

1) Масла (подсолнечное, соевое, льняное) с помощью шестеренчатого насоса через технологическое дозирующее устройство (весовые мерники) поз. 51-3 из цеховой емкости поз. 7 перекачиваются в реактор 11-5.

2) Жидкость ПМС-200А (отмеренная доза по рецептуре) загружается вручную через загрузочное устройство реактора.

3) Растворители загружаются через  объемные счетчики типа СВШ-6 или  СВШ-40 по трубопроводам со склада  легковоспламеняющихся жидкостей.

4) Сыпучее сырье загружается вручную через загрузочное устройство к реакторам. Количество загружаемого сырья определяется по трафарету с периодическим контрольным взвешиванием.

 

4.2.2 Синтез основы лака ПФ-060 в  реакторе

 

Лак ПФ-060 изготавливается на оборудовании согласно технологической схеме.

Синтез основы проводится в реакторах с электроиндукционным обогревом поз. 11-5.

Все реакторы оснащены следующим оборудованием: кожухотрубчатым конденсатором поз. 21-5 и разделительным сосудом поз. 31-5 (оснастка для азеотропного обезвоживания).

Реактор для изготовления основы лака стальной, плакирован хромово-никелево-молибденовой сталью, снабжен якорной мешалкой, трехзонной системой электроиндукционного обогрева, внутренним змеевиком для охлаждения водой, оснащен термопарами и мановакууметром.

В качестве инертной среды используется инертный газ. Инертный газ давлением 0,07 МПа (технологический) применяется в реакционном оборудовании в целях удаления кислорода и предотвращения образования окисной пленки, для барботирования реакционной массы; в смесителях при изготовлении лаков в целях удаления кислорода  и предотвращения образования окисной пленки, а также как противопожарное средство.

Также применяется инертный газ давлением 0,4-0,6 МПа для освобождения трубопроводов и фильтров от остатков продуктов и как противопожарное средство. Контроль качества инертного газа по содержанию кислорода осуществляется постоянно на стадии получения инертного газа.

При наличии полного комплекта сырья перед его загрузкой реакторная  установка должна быть приведена в полную готовность, для чего проверяются:

1) Чистота и исправность реакторной установки.

2) Исправность КиП и А, систем  блокировок и регулирования.

3) Исправность систем обогрева  и охлаждения, трубопроводов и  кранов, а также подключения реактора  к установке термической очистки газовых выбросов.

В реактор синтеза, загружается через соответствующее технологическое устройство масло растительное по рецептуре.

Включается мешалка, которая остается работающей до конца синтеза.

Перед загрузкой сырья в реактор на поверхность реакционной массы подают инертный газ, объемный расход которого должен быть 5-6 м3/час.