Мерник аммиачной воды :

V_{расчетный} = 24,6 ÷ 907 = 0,02 м³

Выбираем сборник стальной эмалированный с нижним выпуском продукта, для вредных веществ СЭ_нв0,025-1-12 ёмкостью 0,025 м³.

Техническая характеристика мерника:

объём, м³0,025

диаметр, мм 350

высота, мм 450

длина, мм 620

масса, кг, не более 145

Устанавливаем его на весы товарные циферблатные платформенные РП-Щ 13

Техническая характеристика:

Ёмкость хранения расплавленного фенола

Рассчитываем обогреваемую ёмкость на 3 суток (плавильник):

V_{расчетный} = 0,38 ∙ 5 ∙ 3 = 5,70 м³

Устанавливаем обогреваемые сборники по 6,3 м³ марки ССЭрн 6,3-31-12, в которые один раз в трое суток закачивается расплав фенола из цистерны марки СЭ_рн 0,40-2-12, имеющей рубашку для обогрева. Из сборников поочерёдно расплав фенола (при температуре около 45⁰С) по теплоизолированному трубопроводу перекачивается в мерник, а затем в реактор.

Теплообменник

При варке смолы необходимо обеспечить конденсацию паров, для чего нужно установить обратные теплообменники (конденсаторы).

Масса компонентов, загружаемых в реактор на одну варку (первоначальная загрузка), кг:

формалина 37% 731,59

фенол 492,26

аммиачная вода 25% 24,6

Содержание воды в реакционной смеси:

731,59 ∙ 0,63 + 24,6 ∙ 0,75 = 483,1 кг

Содержание формальдегида в формалине: 731,59∙ 0,37 = 270,69 кг

Массовая доля формальдегида в реакционной смеси:

ω_ф= 270,69 ÷ (270,69 + 483,69) = 0, 36

Массовая доля воды в реакционной смеси:

ω_в= 1 - ω_ф= 1 – 0,36 = 0,64

Мольная доля воды и формальдегида в реакционной смеси:

x_в= ω_в÷М_в÷ (ω_ф÷М_ф+ ω_в÷М_в) = 0,64 ÷ 18 ÷ (0,36 ÷ 30 + 0,64 ÷ 18) = 0,75

x_ф= 1 -x_в= 1 – 0,75 = 0,25

где М_в иМ_ф– молекулярные массы воды и формальдегида соответственно.

По таблице 3.47 [] интерполяцией находим мольную долю формальдегида в паре при температуре 95°Cy_ф= 0,200. Тогда мольная доля воды в паре составит:y_в= 1 – 0,200 = 0,800.

Плотность парогазовой смеси, кг/м³, рассчитываем по правилу аддитивности:

ρ_см= ρ_фy_ф + ρ_вy_в,

где ρ_ф и ρ_в– плотность паров формальдегида и воды при температуре 95°C, кг/м³.

Плотность паров, кг/м³, при данной температуре реакционной смеси рассчитываем по формуле: ρ_А=М_АТ₀/22,4Т,

где М_А- молекулярная масса компонента А смеси;Т₀= 273°К;Т– температура реакционной смеси, °К.

ρ_ф= 30 ∙ 273 ÷ (22,4 ∙ (273 + 95)) = 0,994

ρ_в= 18 ∙ 273 ÷ (22,4 ∙ (273 + 95)) = 0,596

ρ_см= 0,994 ∙ 0,200 + 0,596 ∙ 0,800 = 0,676.

Парогазовая смесь находится в свободном объеме реактора. При номинальном объеме реактора 2,5 м³(коэффициент заполнения 0,8) объём не занятый реакционной смесью, м³, составит: V = 2,5 ∙ 0,2 ÷ 0,8 = 0,625.

Масса парогазовой смеси, кг, составит:

m_см= ρ_смV= 0,676 ∙ 0,625 = 0,4225.

Теплоту конденсации парогазовой смеси находим по формуле

r_см=r_фӯ_ф+r_вӯ_в,

где r_в– удельная теплота парообразования воды, кДж/кг;r_ф– удельная теплота испарения формальдегида, кДж/кг; ӯ_фиӯ_в - массовые доли формальдегида и воды в парогазовой смеси, доли.

Удельная теплота парообразования воды 2285 кДж/кг [].

Мольная энтальпия испарения формальдегида составляет 23,3 кДж/моль []. Тогда удельная теплота испарения формальдегида, кДж/кг, составит:

r_ф= 23,3 ∙ 1000 ÷ 30 = 777.

Массовая доля паров формальдегида в парогазовой смеси составит:

ӯ_ф=М_ф ∙у_ф÷ (М_ф ∙у_ф +М_в (1-у_ф)) = 30 ∙ 0,200 ÷ (30 ∙ 0,200 + 18 ∙ (1 – 0,200)) = 0,29

Массовая доля паров воды в парогазовой смеси составит:

1 – 0,29 = 0,71

r_см= 777 ∙ 0,29 + 2285 ∙ 0,71 = 1848 кДж/кг.

Количество тепла, отбираемое в теплообменнике при конденсации парогазовой смеси, кДж:

Q=r_см∙m_см= 1848 ∙ 0,4225 = 780,78.

Рассчитываем среднюю разность температур в конденсаторе. Принимаем температуру поступающей в конденсатор воды равной 16°С, температуру воды на выходе из конденсатора равной 35°С, температуру конденсата равной температуре реакционной смеси в реакторе (95°С).

Δt_б= 95 – 16 = 79 (°С)

Δt_м= 95 – 35 = 60 (°С)

Δt_б/ Δt_м= 79 ÷ 60 = 1,32 < 2. Поэтому среднюю разность температур рассчитываем как среднее арифметическое:

Δt_ср= (Δt_б+ Δt_м) ÷ 2 = (79 + 60) ÷ 2 = 70°С.

Расчет площади поверхности теплообмена, м², проводим по формуле:

F=Q/KΔt_срτ = 1249 ∙ 1000 ÷ (350 ∙ 70 ∙ 1) = 51,

где К – коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара органических веществ к воде, Вт/м²∙К; τ – время конденсации паров, с (принимаем, что пары конденсируются в течение 1 с).

Выбираем конденсатор 630ТКВ-2,5-2,5-М1/20-2-1