2.5.2. Расчёт основного оборудования.

1) Определяем часовой объём подачи бутадиена:

(2.9)

где — удельный вес бутадиена,

— концентрация бутадиена.

2) Определяем часовой объём подачи МВП:

(2.10)

где — удельный вес МВП,

— концентрация МВП.

3) Определяем часовой объём подачи углеводородной шихты:

(2.11)

4) Определяем часовой объём подачи водной фазы:

(2.12)

5) Определяем часовой объём подачи раствора инициатора:

(2.13)

где — дозировка гипериза,

— удельный вес гипериза,

— концентрация раствора гипериза.

6) Определяем часовой объём подачи регулятора:

(2.14)

где — дозировка регулятора (ТДМ),

— удельный вес ТДМ,

— концентрация раствора регулятора.

7) Определяем общий объём часовой подачи компонентов:

(2.15)

8) Определяем рабочий объём реакционной смеси:

(2.16)

где — время реакции полимеризации.

9) Определяем необходимое число аппаратов:

(2.17)

где — стандартный объём одного аппарата,

— коэффициент заполнения одного апаарата.

Принимаем 8 аппаратов + 1 резервный. Итого необходимо иметь 9 полимеризаторов.

10) Определяем диаметр полимеризатора:

(2.18)

где — объём одного аппарата.

2.5.3. Тепловой баланс

1) Определяем тепло реакции полимеризации бутадиена:

(2.19)

где — теплота реакции полимеризации бутадиена;

— молекулярная масса бутадиена.

2) Определяем тепло реакции полимеризации МВП:

(2.20)

где — теплота реакции полимеризации МВП;

— молекулярная масса МВП.

3) Определяем теплоту полимеризации мономеров:

(2.21)

4) Определяем теплоту охлаждения углеводородной шихты:

(2.22)

где (2.23)

(2.24)

а) Определяем теплоёмкость бутадиена при

Находим теплоёмкость бутадиена на :

б) Определяем теплоёмкость МВП при :

(2.25)

где — теплоёмкость атома, — количество атомов.

в) Определяем теплоёмкость углеводородной шихты:

(2.26)

где — доля бутадиена в углево­дородной шихте,

— доля МВП в углево­дородной шихте.

Расчёт теплоты охлаждения углеводородной шихты:

5) Определяем теплоту охлаждения водной фазы:

(2.27)

(2.28)

а) Определяем теплоёмкость водной фазы при :

Расчёт теплоты охлаждения водной фазы:

6) Определяем общую теплоту полимеризации:

(2.29)

7) Определяем значения критериев Nu, Pr и Re при перемешивании:

а) Определяем значение критерия Re латекса:

(2.30)

где — количество оборотов мешалки,

— диаметр, описываемый мешалкой;

— плотность перемешиваемой среды,

— вязкость перемешиваемой среды.

б) Определяем критерий Pr для латекса:

(2.31)

где — теплоёмкость перемешиваемой среды,

— коэффициент теплопроводности среды.

в) Расчёт значения критерия Nu для латекса:

(2.32)

где , (2.33)

; , т. к. аппарат внутри имеет змеевики,

— вязкость среды при температуре ( у стенки аппарата).

8) Определяем коэффициент теплоотдачи для латекса:

(2.34)

9) Определяем количество теплоты, принимаемое рассолом:

(2.35)

10) Определяем массовый расход рассола:

(2.36)

где — теплоёмкость рассола,

11) Расчёт массовой скорости рассола:

(2.37) (2.38)

где — площадь сечения рубашки,

— внутренний диаметр рубашки аппарата,

— наружный диаметр аппарата.

12) Определяем критерий Re для рассола:

(2.39)

где — вязкость рассола.

13) Определяем значение критерия Pr для рассола:

(2.40)

где — коэффициент теплопроводности рассола.

14) Определение значения критерия Nu для рассола:

(2.41)

15) Определяем коэффициент теплоотдачи для рассола:

(2.42)

16) Определяем коэффициент теплопередачи:

(2.43)

где — толщина стенки аппарата,

— коэффициент теплопроводности нержавеющей стали,

— сумма термических сопротивлений загрязнений стенки.

17) Определяем необходимую поверхность теплообмена:

(2.44)

Расчёт

(2.45)

Расчёт поверхности теплообмена:

18) Определяем поверхность теплообмена одного аппарата:

(2.46)

где 0,2 ( 20% ) – необходимый запас поверхности теплообмена