work_3_Zybina D_A

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Школа: Инженерная школа природных ресурсов

Направление подготовки (специальность) 18.03.01 Химическая технология

Отделение школы (НОЦ): Отделение химической инженерии

Расчёт объема реактора периодического действия для процесса получения полиметилметакрилата суспензионным способом

Задание № 3

Вариант (8)

по дисциплине «Основы проектирования производств продуктов нефтегазохимии и полимеров»

Исполнитель Д.А. Зыбина

Студент группы (подпись) З-2Д11

15.03.2026

Руководитель

Профессор ОХИ, ИШПР

Доктор технических наук (подпись) В.Г. Бондалетов

15.03.2026

Томск 2026

1 Цель

Рассчитать объем реактора периодического действия для процесса получения полиметилметакрилата суспензионным способом и выбрать его размеры.

2 Исходные данные:

Производительность аппарата по загрузке, G, кг/сут	18913
Коэффициент заполнения ректора, φ	0,9
Коэффициент запаса производительности, n	1,1
Время цикла работы реактора, τ	15

3 Выбор типа основного аппарата [1]

По конструктивным признакам реакторы синтеза полимеров подразделяют на следующие группы: реакционные котлы с мешалками, автоклавы, горизонтальные барабанные реакторы, трубчатые реакторы, колонные аппараты, ленточные реакторы, пленочные реакторы, полимерные формы, шнековые машины и другие.

Полимеризацию в дисперсной фазе проводят в аппаратах, оснащённых эффективными перемешивающими устройствами и внешними теплообменными поверхностями. Процесс, как правило, осуществляют периодически в кубовых реакторах объёмом до нескольких десятков кубических метров.

Реактор синтеза полимеров должен обеспечивать требуемый реакционный объём, заданную производительность, гидродинамический режим фаз, интенсивный теплообмен, поддержание уровня активности инициатора и прочие необходимые условия.

Для получения полиметилметакрилата применяют емкостной аппарат.

На рисунке 1 представлен реактор емкостного типа.

Рисунок 1 – Эскиз реактора емкостного типа с мешалкой

4 Выбор материала [1,2]

В качестве конструкционного материла реактора выбираем сталь: Ст. 10 эмалированная [1].

Основным критерием выбора конструкционного материала для реакторов синтеза полимеров служит его коррозионная стойкость. С этой точки зрения выделяют два случая.

В первом коррозия угрожает механической прочности аппарата, поэтому допустимо применение менее стойких, но более доступных материалов при соответствующем увеличении толщины обечайки, крышки и днища.

Во втором коррозия вызывает загрязнение реакционной среды (разрушение эмульсии, снижение молекулярной массы полимера и др.), что требует использования материалов, полностью исключающих возможность коррозии.

5 Расчет объема аппарата

Прежде чем приступать к расчету объема реактора рассчитаем плотность реакционной смеси:

где – плотность смеси; – плотность мономера – 940 кг/м³ ; – плотность воды = 998 кг/м³; , – массовые доли мономерной и водной фазы соответственно (по данным материального баланса, Задание 2).

Общий объем реактора определяют по формуле:

где – коэффициент запаса производительности; – производительность аппарата по загрузке, кг/сут; – плотность смеси, кг/м³; – коэффициент заполнения реактора; – время цикла работы реактора, ч.

В соответствии с ГОСТ 13372-78 «Сосуды и аппараты. Ряд номинальных объёмов» [3] объём реактора принят равным 16,0 м³.

Согласно ГОСТ 9931-85 «Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов. Типы, основные параметры и размеры» [4] приняты следующие геометрические размеры обечайки:

- высота (Н_обеч) – 2400 мм,

- внутренний диаметр обечайки (D_в) – 2600 мм,

- внутренняя площадь поверхности реактора (F_в) – 32,7 м²

Список используемых источников

1. Сутягин В.М., Ляпков А.А., Бондалетов В.Г. Основы проектирования и оборудование производства полимеров. Учебное пособие. – М.: Лань, 2018. – 318 с.

2. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1981. – 382 с.

3. ГОСТ 13372-78. Сосуды и аппараты. Ряд номинальных объемов. М.: Издательство стандартов, 1980.

4. ГОСТ 9931-85. Корпуса цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов. Типы, основные параметры и размеры. М.: Издательство стандартов, 1985.