5 Опис технологічної схеми

В цьому розділі наводиться послідовний опис процесу виробництва цільового продукту на запроектованій технологічній схемі, приблизно так, як це описано в технологічному регламенті або в методиці. При цьому треба вказувати конкретні апарати так, як вони позначені на схемі та у специфікації обладнання.

Операційні завантаження реагентів розраховують за формулою:

де - операційне завантаження відповідного реагенту;

- завантаження реагенту в розрахунку на 1 т 100%-ного продукту, взяте з матеріального балансу.

Опис повинен містити інформацію про матеріальні потоки, норми технологічного режиму та іншу інформацію, що є важливою для реалізації запроектованого процесу.

Наприклад, в апарат Р1 через мірник М1 за допомогою відцентрової помпи (П2) із сховища (Сх4) завантажують 152,3 л речовини (А) і через люк вручну завантажують 38,9 кг речовини (Б). Апарат герметизують, вмикають мішалку і пуском пари в оболонку апарату нагрівають реакційну масу до 60^оС. Перемішують при 60-65 ^оС впродовж 2 годин, після чого пуском холодної води в оболонку апарату охолоджують реакційну масу до 20-23 ^оС і перетискують стиснутим повітрям на нутч-фільтр Ф5. Фільтрат збирають у збірник Зб4, а осад з фільтра промивають знесоленою водою (три рази по 25 л) і передають на стадію сушіння.

6 Теплові розрахунки

Теплові розрахунки виконують з метою визначення кількості тепла, яке необхідно підвести або відвести для здійснення процесу, обчислення поверхні теплообміну і витрат теплоносіїв і холодоагентів.

Як і у попередніх матеріальних, технологічних розрахунках, необхідно враховувати організаційний характер процесу, оскільки тепловий баланс для періодичного процесу складають по-іншому, ніж для безперервного.

Для періодичного процесу теплові розрахунки і тепловий баланс складають на одну операцію за прийнятим або заданим температурним постадійним графіком роботи апарату, наприклад:

Рис. 6.1 Температурний графік роботи апарату

I теплова стадія - підігрів вихідних речовин від 20^о до 60^оС;

II теплова стадія - зона хімічної реакції при додаванні реагенту при постійній температурі;

ІІІ теплова стадія - зона підігріву від 60^о до 80^оС;

ІV теплова стадія - зона витримки при 80^оС;

V теплова стадія - зона охолодження від 80^о до 20^оС.

Для кожної теплової стадії (зони) складають рівняння теплового балансу. З нього визначають кількість тепла, яку необхідно підвести до апарату (або відвести), витрати теплоносія або холодоагенту. За максимальним тепловим навантаження визначають розрахункову поверхню теплообміну.

6.1 Розрахунок кількості тепла, яке потрібно підвести або відвести від апарату

Рівняння теплового балансу має вигляд:

,

або

,

де - тепло, що вноситься в апарат з вихідними речовинами, кДж;

- тепло, що підводиться теплоносієм або відводиться холодоагентом, кДж;

- тепловий ефект процесу, кДж;

- тепло, що виноситься з апарату продуктами реакції або тепло, що міститься в продуктах в кінці теплової стадії, кДж;

- тепло, що витрачається на нагрівання (охолодження) окремих частин апарату, кДж;

- тепло, що витрачається апаратом у навколишнє середовище, кДж.

Рівняння справедливе як для процесів, що проходять при нагріванні, так і для процесів, що відбуваються при охолодженні. Але в останньому випадку має від'ємне значення.

Основну величину визначають з рівняння:

, кДж.

Кількість тепла, що вноситься в апарат з вихідними речовинами, або ж виноситься з апарату з продуктами реакції, може бути визначена за формулою:

, кДж,

де - маса і-того компоненту на одне операційне завантаження, кг;

- питома теплоємність і-того компоненту, кДж/(кг·К);

- температура і-того компоненту, °С.

Величини беруть із даних матеріального балансу (для апаратів періодичної дії - маса речовин на одне завантаження; для безперервних процесів - маса речовин, що переробляються за 1 годину роботи апарату). Значення температур беруть із регламенту, а теплоємності - з довідників.

Якщо відсутні дані про теплоємність органічної речовини, то її можна визначити за правилом Коппа:

,

де - атомна теплоємність елементів, що входять у склад молекули, кДж/(кг·К);

- число однойменних атомів у молекулі;

- молекулярна маса сполуки.

Величину теплоємності, розраховану за формулою Коппа, рекомендується збільшити на 5-10%.

Значення теплоємностей розчинів, сплавів, скла, можуть бути розраховані за адитивною схемою:

- вміст сполук, що входять до складу вказаних розчинів і сумішей у масових %;

- теплоємності цих сполук, кДж/(кг·К).

Таблиця 6.1