Выписка 2

2. Расчет годовой программы

2.1. Расчет годового фонда рабочего времени

Производство поликонденсационных олигомеров на деревообраба­тывающих предприятиях осуществляется периодическим или полунепре­рывным способом. В производстве синтез олигомеров ведут в строгом со­ответствии с технологическим регламентом. Поэтому, цеха по производст­ву смол в деревообрабатывающей промышленности обычно работают без остановок в три смены по скользящему графику.

В табл. 2.1. Приведена структура фонда времени.

Таблица 2.1

Годовой фонд рабочего времени

Часовой фонд рабочего времени рассчитывается по формуле (2.1)

Т_год=Т _дн х Q_см х Т _{см (2.1)}

Где: Т_дн - число рабочих дней в году (325); Q_см - количество смен (3); Тсм - количество часов в смену (8).

2.2. Расчет годовой программы

Мощность цеха смол определяется техническими и количеством ре­акторов.

Расчет производительности реактора (П) осуществляется по

формуле:

V × T_год ×К_и

П= ^{_______________} , (2.2) ; V = V_р ×К_з × ρ_см;

τ_с

где V- полезный выход одного синтеза, т; V_р – емкость реактора; ρ_см – плотность смолы т/м³; Т_год - годовой фонд рабочего времени, ч; К_и - коэффициент использования оборудования, 0,75 - 0,9; К_з – коэффициент заполнения (0,8); τ_с – продолжительность одного синтеза, ч.

τ_с = τ_р + τ_всп, (2.3)

где τ_всп - вспомогательное время, которое складывается из затрат време­ни на загрузку исходных мономеров, выгрузку готовых олигомеров, охлаждение или нагрев реактора и принимается равным 30 - 40 мин (0,5-0,75 ч); τр - время проведения синтеза по технологическому регламенту.(прибл. 6 ч).

Реакторы, используемые для проведения процесса поликонденсации, различаются по номинальной вместимости от 3,2 до 16 м³.

Количество реакторов (n) определяется по формуле n=Р/П, (2.4)

где П - производительность одного реактора, т;

Р - необходимое количество олигомера для выполнения программы, т.

2.3.1. Расчет потребного количества сырья и материалов

Расчет потребного количества сырья и материалов начинается с рас­чета рецептуры смол.

Расчет реиептуры смол.

Расчет рецептуры производится на 100 массовых частей основного реагента, используемого для проведения синтеза (карбамида, фенола, ме-ламина и т.д.). Исходными данными для проведения этого расчета являют­ся мольное соотношение используемых для синтеза мономеров и их моле­кулярная масса:

100 × М_м × g

G_м = –––––––––––––, (2.7)

М_р

где 100 - массовые части основного реагента;

М_м - молекулярная масса мономера, для которого производится рас­чет; напримиер для формальдегида М_м=30

g - мольная доля мономера; Для разных смол 1,66; 1,6;.1,3 и т.д.

М_р - молекулярная масса основного реагента (фенола или карбамида);

G_M - количество в массовых частях определяемого мономера.

Некоторые мономеры используются для проведения синтеза в виде растворов (формальдегид применяют в виде 37%-ного водного раствора формалина), необходимо полученные расчетные количества этих мономе­ров перевести в массовые части их растворов:

G_м

G_мр = –––– × 100, (2.8)

K

где G_M - количество мономеа в массовых частях; К - концентрация мономера в растворе, %; Для формалина К= 37%.

G_Mp - количество мономера в массовых частях в виде раствора.

Результаты расчета представляются в виде таблицы, отражающей рецептуру олигомера (в массовых частях).

Расчет количества катализатора.

Катализатор также может быть рассчитан из молекулярных соотноше­ний, но так как он при реакции конденсации не расходуется, то принято рас­считывать его в весовых частях или процентах к весу основного реагента.

Расчет количества катализатора проводится для каждого конкретно­го олигомера в зависимости от особенностей изготовления и типа приме­няемого катализатора.

Расчет выхода олигомера и количества растворителя.

Выход олигомеров рассчитывают по весовому количеству сухого олигомера, получаемого из 100 массовых частей основного реагента. Для точного расчета должна быть учтена влага всех компонентов, составляю­щих рецепт олигомера. Летучие катализаторы (например, аммиак) в расчет не входят, так как они удаляются в процессе конденсации или вакуумирования. Формалин рассчитывают на газообразный формальдегид, вступаю­щий в реакции с основным реагентом (фенол, карбамид и т.д.). Влагу фор­малина учитывают как водный растворитель. В количественный выход смолы она не входит.

Пример 1. Рецептура фенолоформальдегидной смолы, м.ч.

Таблица 2.2

В ходе проведения синтеза возможны производственные потери, об­разующиеся, например, за счет выделения свободных фенола и формальде­гида, а также летучих веществ. Практический выход олигомера определя­ется с учетом потерь:

ПВ = ТВ-ПП, (2.9)

где ТВ - теоретический выход, м.ч.;

ПП - производственные потери, м.ч.;(можно принять 2% от ТВ)

ПВ - практический выход, м.ч.

Производственные потери определяются как сумма содержания сво­бодных мономеров в составе олигомера и летучих веществ. Для примера 1 практический выход можно определить, зная, что в составе готового оли­гомера содержится 2 м.ч. свободного фенола и 3 м.ч. свободного формаль­дегида:

141-5=136 м.ч.

Зная практический выход сухой смолы рассчитывают количество испаренной влаги:

ПВ

В_и = (ПВ+В) - –––– × 100, (2.8)

K_о

где ПВ - практический выход олигомера, м.ч.;

К_о - требуемая концентрация олигомеров, %;

В - количество воды, вводимое с формалином, м.ч.;

В_и - количество необходимого растворителя.

Количество воды В, вводимое с формалином, рассчитывают по фор­муле:

В=Ф-ФА (2.11)

где Ф - количество формалина по рецептуре, м.ч.;( G_MР)

ФА - количество формальдегида по рецептуре, м.ч.( G_M)

После выполнения данного расчета можно приступить к расчету расхода сырья на производство 1 тонны смолы.

Расчет расхода сырья на производство 1 т смолы.

Исходными данными для расчета являются: концентрация готового олигомера (К_о), количество отгоняемой в процессе вакуум сушки воды (В_и,) и рецептура олигомера в массовых частях.

1. Расход сырья на приготовление реакционной смеси:

Р = Р_М1+Р_М2+... + Р_Мn , мч, (2.12)

где Р_M1,Р_M2…Р_Mп - количество мономеров, м.ч., (Таблица 2.2 Раствор)

2. Выход после вакуум сушки:

Р' = Р-В_и (2.13)

где Р - количество сырья в исходной реакционной смеси, м.ч.; В_и - количество испаряемой влаги, м.ч.

3. Общий выход смолы (Р ^п):

Р'

Р ^п = –––– × 100, (2.14)

P

где Р' - выход после вакуум-сушки, м.ч.;

Р - количество сырья в исходной реакционной смеси, м.ч. 4. Расход мономера на 1 т товарной смолы:

G_M

X₁ = –––– × 1000, (2.15)

Р'

где G_M - количество мономера в реакционной смеси, м.ч.; Р' - выход олигомера после вакуум-сушки, м.ч. 5. Расход мономера на 1 т условной сухой смолы:

X₁

X₂ = –––– × 1000, (2.16)

K_o

Где X₁ - расход мономера на 1 т товарной смолы, кг; К_о - концентрация готового олигомера, %.

6. Расход мономера на 1 т условно сухой смолы с учетом потерь:

Х₃=Х₂ ×К_n , (2.17)

где Х₂ - расход мономера на 1 т условно сухой смолы, кг; К_n - коэффициент потерь (1,01 - 1,05).

2.3.2. Расчет потребного количества электроэнергии и пара

Расходуемое тепло слагается из тепла нагрева смеси Q₁ тепла нагре­ва реактора Q₂, потерь тепла в окружающую среду Q₃:

Q = Q ₁+ Q ₂+ Q₃., ккал. (2.18)

Расход тепла на нагрев смеси можно определить по формуле

Q₁= mС(t₂-t₁), ккал (2.19)

где т - количество смеси в реакторе, полезный выход одного синтеза V (кг)

С - теплоемкость смеси, ккал/кг град.;

t₁ - начальная температура смеси,; (10 -20)°С

t₂ - конечная температура смеси, (75 – 80)°С;