2. Технико-экономическое обоснование

В данном разделе приводится сравнение существующего базового варианта аппарата с предлагаемым и проводится обоснование необходимости разработки нового аппарата.

Недостатки существующего базового варианта аппарата:

• Сварка внутренних устройств и деталей реактора выполнена вручную.

• Для изготовления аппарата используется дорогая сталь 12Х18Н10Т.

Основные предложения по разработке новой конструкции и технологии изготовления реактора:

• Замена ручной электродуговой сварки на автоматическую сварку, что также приведет к уменьшению трудоемкости изготовления реактора.

• Замена материала корпуса реактора на более дешевую сталь 08Х18Н6Т, что приведет к уменьшению стоимости аппарата.

Ориентировочная экономическая оценка основных предложений по разработке новой конструкции и технологии изготовления реактора Э определяется по формуле:

Э = Э₁ + Э_2; (1.1)

где Э₁ – уменьшение трудоемкости изготовления;

Э₂ – уменьшение стоимости конструкции.

Уменьшение трудоемкости изготовления.

Экономия за счет уменьшения трудоемкости изготовления определяется по формуле:

; (1.2)

где = 132,6 руб/ч. – средняя сдельная почасовая тарифная ставка;

Т = 20н/ч – приблизительное уменьшение трудоемкости за счет принятых технико-экономических решений в проекте.

Уменьшение стоимости конструкции

; (1.3)

где m = 10500 кг – масса реактора;

С₂ = 195 руб/кг – стоимость 1 кг стали 12Х18Н10Т, используемой в базовом варианте;

С₁ = 143 руб/кг – стоимость 1 кг стали 08Х22Н6Т, используемой в проектируемом варианте.

Ориентировочная экономическая оценка основных предложений по разработке новой конструкции и технологии изготовления реактора 548652 руб.

2. Конструкция реактора

2.1 Описание проектируемой конструкции

Конструкция аппарата показана на рисунке 2.1.

1 – корпус; 2 – крышка; 3 – рубашка; 4 – вал; 5 – мешалка;

6 – привод; 7 – стойка привода; 8 – уплотнение; 9 – лапа;

10 – змеевик; 11 – спускной клапан

Рисунок 2.1

Корпус 1 реактора состоит из цилиндрической обечайки и приваренного к ней эллиптического днища. Сверху реактор снабжен крышкой 3, крепление которой к корпусу осуществляется с помощью фланцевого соединения.

Для нагрева и охлаждения содержимого реактора имеется гладкая теплообменная рубашка, выполненная в виде двух секций. Такая конструкция позволяет снизить расход теплоносителя на стадии конденсации смолы, в течение которой объем реакционной массы в аппарате мал.

Для интенсификации процессов тепло - и массообмена имеется перемешивающее устройство, состоящее из насажанных на вал 4 мешалок. В данной конструкции применяются стандартизированные лопастные мешалки с углом наклона лопастей 24. Мешалки в количестве четырех размешаются на вале на равных расстояниях друг от друга, их крепление к валу осуществляется с помощью шпонок и винтов. Вал с мешалками приводится в движение приводом 6 (электродвигатель и мотор-редуктор), расположенным на стойке 7. Стойка крепится шпильками к бобышке, вваренной в крышку 3. Для уплотнения вала 4 служит размещенный в крышке сальник 8.

Аппарат устанавливается в вертикальное положение на предусмотренные опоры 9 (четыре опоры-лапы).

Т.к. теплообменная поверхность рубашки недостаточна (см. п.4.2, тепловой расчет стадии конденсации смолы), в реакторе устанавливается дополнительное теплообменное устройство – змеевик 10. Высота змеевика достаточна для его участия в охлаждении реакционной массы на стадии конденсации.

Для входа жидких реагентов, выхода паров, входа и выхода из змеевика 10 охлаждающей воды в крышке реактора предусмотрен ряд штуцеров; имеются два смотровых лючка для наблюдения за ходом процесса, люк для отбора проб и люк-лаз для внутреннего монтажа, осмотра и ремонта реактора. В днище корпуса предусмотрен спускной клапан 11 для слива содержимого реактора.

Реактор работает следующим образом. Через технологические штуцера в реактор загружаются исходные реагенты; затем при постоянном перемешивании и охлаждении реактора (путем подачи воды в нижнюю секцию рубашки 2 и в змеевик 10) равномерно дозируется раствор щелочи и происходит конденсация смолы.

После этого производятся стадии водно-толуольных промывок и другие стадии.