Визначення витрати охолоджуючого агенту

Витрата розсолу визначається за формулою:

, кг,

де - теплоємність розсолу, кДж/(кг·К);кДж/(кг·К)[13];

- початкова і кінцева температура розсолу, °С.

кг.

Витрата розсолу на годину становить:

, кг/год,

де - тривалість процесу, год;

кг/год.

Витрата електроенергії:

, кВт/год,

де - елекротехнічний к.к.д. охолоджуючих елементів, величина якого знаходиться в межах 0,80-0,95; приймемо, що, тоді

кВт/год.

Визначення поверхні теплообміну

Розрахункову поверхню теплообміну апарата визначають з основного рівняння теплопередачі:

,

де - розрахункова поверхня теплообміну, м²;

- коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²·К);

- середня різниця температур між холодоагентом і матеріалом, що охолоджують, або температурний напір, °С;

- тривалість нагрівання, с.

Температурна схема процесу і знаходження середньої різниці температур:

, °С;

°С.

Поверхня теплообміну становить:

м².

Оскільки розрахункова поверхня теплообміну є меншою за стандартну (за каталогом для реактора об'ємом 0,5 м³ поверхня теплообміну становить м²), то теплообмін у реакторі буде забезпечений повністю.

5 Технологічна схема та її опис

У реактор Р1 об'ємом 0,5 м³, який обладнаний пропелерною мішалкою та оболонкою, завантажують із сховища Сх1 через мірник М1 за допомогою стисненого повітря 25% розчин аміаку масою 204,89 кг. Вмикають мішалку і при постійному перемішуванні протягом 45 хвилин приливають зі сховища Сх2 через мірник М2 204,89 кг о-толуенсульфохлориду. Внаслідок екзотермічної реакції відбувається розігрів реакційної маси до 50°С впродовж 1,5 год. Для запобігання перевищенню заданої температури в оболонку реактора подають охолоджений розсіл з температурою 1°С. Далі проводиться витримка реакційної маси впродовж 1 год. Для конденсації парів аміаку і води передбачено встановлення зворотного трубчастого теплообмінника Т1.В результаті взаємодії аміаку і о-толуенсульфохлориду з домішками п-толуенсульфохлориду утворюється суміш о- і п-толуен-сульфамідів.Після завершення процесу одержану суспензію охолоджують тим же розсолом впродовж 30 хвилин і перетискують на фільтрування. Цикл роботи реактора складає 4,5 год.

Фільтрування відбувається на друк-фільтрі Ф1 з площею фільтрувальної поверхні 1 м². Цикл роботи друк-фільтра розрахований на фільтрування 409,78 кг суспензії під тиском 0,3 МПа протягом 0,92 год. Після фільтрування осад теж під тиском 0,3 МПа промивають 68,1 кг води, яка подається через лічильник і мірник М3, протягом 1,08 год. Цикл роботи друк-фільтра складає 3,17 год. Фільтрат масою 258 кг надходить у збірник Зб1, звідки подається на нейтралізацію. Осад з фільтра вивантажується і вручну подається у реактор Р2 для виділення о-толуенсульфаміду.

У реактор Р2 об'ємом 1,6 м³, який обладнаний лопатевою мішалкою та оболонкою, перекачують дозувальним насосом Н1 потужністю 3,4 м³/с із сховища Сх3 через теплообмінник типу труба в трубі Т2 5% розчин натрію гідроксиду масою 899,65 кг. У теплообміннику Т2 розчин натрію гідроксиду нагрівається від 20°С до 50°С. При цьому у реакторі при постійному перемішуванні відбувається розчинення суміші амідів сульфокислот у NaOH. Після їх повного розчинення в оболонку реактора подають холодну воду і охолоджують суміш до 20°С. Далі в реактор при постійному перемішуванні повільно протягом 1 години приливають зі сховища Сх4 через мірник М4 78,34 кг 36% хлоридної кислоти – з розчину випадає чистий о-толуен-сульфамід. Одержану суспензію перетискують на фільтрування. Цикл роботи реактора Р2 складає 4,67 год.

Фільтрування відбувається на друк-фільтрі Ф2 з площею фільтрувальної поверхні 0,63 м². Цикл роботи друк-фільтра розрахований на фільтрування 1197,57 кг суспензії під тиском 0,3 МПа протягом 0,92 год. Після фільтрування осад теж під тиском 0,3 МПа промивають 68,3 кг води, яка подається через лічильник і мірник М5, протягом 1,08 год. Цикл роботи друк-фільтра складає 3,17 год. Фільтрат масою 1117,4 кг надходить у збірник Зб2, звідки подається у реактор Р4 на нейтралізацію. Осад, який містить 130,7 кг цільового продукту о-толуенсульфаміду, вивантажується з фільтра у збиральний бункер Б1, через який осад потрапляє у ємність і і направляється на подальшу переробку для одержання.