14. Технологические расчеты оборудования.

14.1. Общие сведения о технологических расчетах оборудования

Назначение расчета: определение производительности, размеров, числа единиц оборудования, устанавливаемого на каждой стадии для обеспечения заданной мощности по готовому продукту.

Мощность производства представляет собой годовую производительность, которую должно обеспечить оборудование в условиях нормальной эксплуатации и выражается в единицах массы готового технического продукта или в пересчете на 100%-е вещество. Продолжительность работы оборудования принимается равной 351 сут. (см. экономическую часть).

При расчете принимают следующие условные обозначения [5]:

G – годовая мощность производства, т/год;

G_c – суточная производительность, т/сут;

n(i) – требуемое число аппаратов на i-й стадии процесса;

z(i) – запас производительности i-го аппарата;

q_c(i) – суточная производительность одного аппарата i-й стадии, т/сут;

V_Р(i) – рабочий объем аппарата, л;

V_Т(i) – объем реакционной массы на i-й стадии, л/т;

V_С(i) – суточный объем реакционной массы, на i-й стадии, л/сут;

V_aп(i) – объем аппарата, л;

τ_оп(i) – продолжительность операции, ч;

φ(i) – степень заполнения i-го аппарата;

α(i) – число операций на i-й стадии в сутки;

β(i) – число операций в одном аппарате на i-й стадии в сутки.

Коэффициент запаса производительности оборудования z(i), компенсирующий простои во время ремонтов, принимается в %:

- чаны, сборники и прочие легко ремонтируемые аппараты – 5-10;

- реакционные аппараты – 10-15.

Коэффициент заполнения емкостных аппаратов, т.е. отношение объема реакционной массы в аппарате к объему аппарата по ГОСТу: φ = V_P/V_ап. Он зависит от особенностей процесса: при кипении, вспенивании реакционной массы он составит 0,3-0,5, при перемешивании - 0,5-0,8, для стадий хранения жидкостей – 0,9 [5].

При выборе и расчете емкостного оборудования для периодических процессов поступают следующим образом [5]:

1. выбирают объем основного аппарата V_ап(1), используя промышленные данные об объемах аппаратов, применяемых для проведения подобных стадий; затем рассчитывают число аппаратов для основной стадии:

n(1) = V_c(1)*[1+z(1)]*τ_оп(1) / [24*V_ап(1)*φ(1)],

где V_c(1) = G_c/V_т(1), и округляют значение n(1) до целого числа в сторону увеличения.

2. определяют число операций в сутки на основной стадии:

α(1) = V_c(1) / [V_ап(1)*φ(1)].

3. определяют число операций в одном аппарате на любой другой стадии процесса:

β(i) = 24/ τ_оп(i).

4. рассчитывают требуемое число аппаратов на этой стадии:

n(i) = α(i)*[1+z(i)]/β(i).

5. определяют объем аппаратов, которые необходимо установить на i-й стадии:

V_ап(i) = V_c(i)*[1+z(i)]*τ_оп(i) / [24*n(i)*φ(i)],

где V_c(i) = G_c/V_T(i); при этом используют n(i) без округления до целого числа.

6. подбирают равный или ближайший больший по объему аппарат по существующим ГОСТам или каталогам на емкостное оборудование.

При выборе цеховых хранилищ следует в первую очередь установить нормы запасов сырья, промежуточных и готовых продуктов.

Так как общезаводские склады работают в большинстве случаев в дневную смену, нижний предел запаса емкости прицеховых хранилищ должен быть рассчитан примерно на 1,5 сут. Число хранилищ рассчитывают по формуле:

n = V_cК_з/(V_апφ),

где V_c – суточный расход реагента, л/сут; К_з – коэффициент запаса сырья, сут; V_ап – объем аппарата, л.

Нормы запасов хранения промежуточных продуктов зависят от технологии производства. В периодических процессах хранилища промежуточных продуктов или реакционных масс (например, сборники фильтрата, промежуточные емкости перед той стадией, загрузка для которых производится продолжительное время) рассчитывают, исходя из объема соответствующей (одной) операции, чтобы не изменять величину α.

Технологический расчет стадий фильтрации заключается в определении размера фильтрующей поверхности и числа фильтров. Расчет производится на основании данных о производительности стадии фильтрации (G_оп, кг за 1 операцию, или G_c, кг/сут), продолжительности фильтрования (τ_ф, ч) и производительности фильтра (q_ф, кг/(м²∙ч)). Последняя величина зависит от типа фильтра, материала фильтрующей поверхности, природы фильтруемой суспензии.

Расчет стадии фильтрации проводят в такой последовательности:

β = 24/ τ_ф; n = α(1)*(1+z)/β,

S = G_оп/(q_фτ_фn) или S = G_c/(24q_фn).

Затем подбирают по каталогу необходимый фильтр.