Тепловой расчет и материальный баланс производства невакуумированной смолы КФ-НВ

1.  Тепловой расчет производства невакуумированной смолы                   КФ-НВ

Первая стадия: нагр. от 25° до 55°.

270 м.ч. формалина + 177 ч. карбамида

           60,4%                         39,6%

На 1 стадии 270 ч. формалина + 100 ч. карбамид

Всего 370 ч. – 100%

          100 ч. – х%

270 ч. – х%

1346,06 кг карб. всего – 100%

           х кг – 56,49%

 на 1 загр.

всего 177 ч.

1 порц. 100 ч.

2 порц. 77 ч.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

Вторая стадия: экзотермический процесс τ = 2

q на 1 кг карбамида = 336 кДж, тогда на 760,39 кг → 255491,04 кДж

 

Расход пара:

Расход пара:

НФП – 858,89 кг – 100%

НВ – 161,43 кг – х%

х = 18,79%

Расход пара сокращается на 80,79%.

2. Материальный баланс производства невакуумированной            смолы КФ-НВ

2.1. Исходные данные

Физико-химические показатели готовой смолы КФ-НФП:

Массовая доля свободного формальдегида н.б. 0,12%

Массовая доля сухого остатка – 69 ± 0,1%

Физико-химические показатели готовой смолыКФ-МВ:

Массовая доля свободного формальдегида н.б. 0,15%

Массовая доля сухого остатка – 54,0 ± 1,0%

1. Выход абсолютно сухой смолы – 97%.

2. Потери химикатов в процессе изготовления – 3,0%.

3. Число рабочих дней в году – 335.

4. Рецепт изготовления смолы: карбамид – 177 в.ч. или 39,6%; формалин – 270 в.ч. или 60,4%.

5. В цехе установлено 4 реактора объемом по 4 м3.

6. Коэффициент загрузки реактора – 0,85.

2.2 Расчет

Часовую производительность реактора определим по формуле:

                                  ,                                                 (2.1)

Годовая производительность реактора составит:

Расход химикатов на получение 100 кг невакуумированной смолы составляет:

- карбамид безводный (97%) – 28,4 кг;

- вода карбамида (3%) – 1,19 кг;

- формальдегид (с 37%-м формалином) – 22,35 кг;

- вода формалина (54%) – 32,62 кг;

- метанол формалина (9%) – 5,43 кг.

Расход химикатов на загрузку одного реактора с учетом коэффициента загрузки 0,85 составляет:

карбамид безводный (97%) – 1305,6 кг;

вода карбамида (3%) – 40,46 кг;

формальдегид (с 37%-м формалином) – 759,9 кг;

вода формалина (54%) – 1109,08 кг;

метанол формалина (9%) – 184,62 кг.

Т.о. общий расход химикатов за одну загрузку реактора составляет 3399,66 кг.

Определение производственной мощности цеха смол

Загрузка реакторов

II цех КФ-НВ

	4 м3	5 м3
Формалин Карбамид I Карбамид доп. Выход	2500 926 667 2200 кг	3100 1148 827 2800 кг

I цех КФ-НФП    для фанеры

	р-р 4 м3
Формалин Карбамид I Карбамид II Выход	3000 кг 1110 кг 734 кг 2600

I цех КФ-НФП    для стула

	р-р 4 м3
Формалин Карбамид	3000 кг 1132 кг

1. Характеристика установленных реакторов: 4 реактора по 4 м³

2. Часовая производительность реактора: а) на смоле КФ-НФП; б) КФ-НВ.

а)

б)

3. Годовая производственная мощность: а) КФ-НФП; б) КФ-НВ

а)

б)

Материальные расчеты

1. Производительность цеха по КФ-НФП в год – 7360 т

2. Выход от загрузки химикатов – 79%

3. Потери химикатов в процессе изготовления – 1,5%

4. Число рабочих дней в году – 335

Рецепт изготовления смолы КФ-НФП

1. Карбамид 166 м.ч. или 38,10%

2. Формалин 37% 270 м.ч. ил 61,89%

3. Бура 0,2 м.ч. или 0,05%

Всего: 436,2 м.ч. или 100%

Теоретический выход смолы

М (карбамида) = 60,05 кг/кмоль

М (формальдегида) = 30,03 кг/кмоль

М (смолы) = 324

В процессе вак. сушки отгоняется часть метилового спирта  воды.

Выход вак. смолы составляет 79% от веса загруженных материалов

436,2 · 0,79 = 544, 59 кг

Расход карбамида на получение 1 т смолы находим из пропорции

на 60,05 кг карбамида получается 108 кг, тогда

       х кг карбамида – 1000 кг

х = 556,02 – теоретич.

→

3399,65 → 1889,77 карбамида

1000 → х кг карбамида

х = 555,87 кг

В 100 кг смолы 6,8% сухого вещества, тогда

1000 кг см.ж. → 680 кг сух. в-ва

680 кг сух. в-ва → 481,94 кг карбамида

Тогда 1000 кг сухого вещества → х кг

1. Характеристика установленных реакторов:

емк. 4,0 м³ – 4 шт.

емк. 3,2 м³ – 4 шт.

2. Часовая производительность эталонного реактора (4,0 м³) на смоле марки КФ-68М:

, где

V – объем реактора, 5000 л

d – плотность реакц. смеси (1,14·10³ кг/м³)

g – выход тов. смолы 80,86% согласно норм

K₁ – коэффициент использования емкости раствора – 0,85

K₂ – коэффициент использования оборудования – 0,9

t_y – среднегодовая продолжительность цикла изготовления смолы – 10,5 часа, т.к. установлена конденсаторы с поверхностью технол. 30 м²

 3. Годовая производственная мощность цехов в эталонной тов. смоле:

, где

Т – годовой фонд эффективного времени работы оборудования, принимается 6000 часов

П_эт – количество эталонных реакторов

– часовая производительность эталонного реактора в эталонной тов. смоле – 335 кг

 4. Годовая производительность в цехе в заданном ассортименте

, где

где  – средний технологический коэффициент

, где

Р₁ и Р₂ – удельный вес смолы данной марки в общем объеме выпуска,            в %

Р_М19-68 = 10%, Р_КС-68М = 90%

К₁ и К₂ – технологические коэффициенты

К_М19-68 = 0,65, К_КС-68М = 1,0

5. Годовая производительность цеха в условно-сухой смоле:

 , где

γ – количество смолы, принятой за эталон

Материальные расчеты производства карбидных смол

1. Исходные данные

1. Производительность цеха по выпуску вакуумированных карбидных смол в год (3000 тонн)

2. Выход вакуумированной смолы от веса загруженных химикатов – 79%

3. Потери химикатов в процессе изгот. – 1,5%

4. Число рабочих дней в году – 295

2. Рецепт изготовления смолы

1. Мочев.крист. 100 вес.част. или 31,6%

2. Формалин 40% 216 вес.част. или 68,26%

3. Е.н. 42% 0,2÷0,5 в.ч. или 0,13%

4. Хл.ам. 0,005÷0,020 в.ч. или 0,01%

Всего 316,5 в.ч. или 100%

Расход м-лов для получения 100 кг невакуум. карбид. смолы

Наименование м-лов	Расход на 100 кг смолы
1. Моч.безв. 2. Влага мочевины 3. Формальдегид с 40% формалином 4. Вода формалина 5. Метиловый спирт ф-на 6. Е.н. 100% 7. Вода с е.н. 8. Хл.аммоний Всего	30,4 1,2 25,1 37,0 6,16 0,05 0,08 0,01 100,0

Расход материалов на 1 загр. р-ра емкостью 3 куб.м. при коэф. загр. 0,75

Наименование м-лов	Расход на запр. одного реакт. в кг
1. Моч.безв. 2. Влага мочевины 3. Формальдегид с 40% формалином 4. Вода формалина 5. Метиловый спирт ф-на 6. Е.н. 100% 7. Вода с е.н. 8. Хл.аммоний Всего	684,0/711 27,0 564,75 832,5 138,60 1,125 1,80 0,225 2250 кг

В процессе вак. сушки от-ся часть метилового спирта и воды.

Выход вакуумированной смолы составляет 79% от веса запр. материалов.

Получается см. за 1 варку, с учетом потерь химикатов 1,5%

2250 · 0,79 – 2250 · 0,015 = 1746 кг

При сушке от-ся спирт и вода:

2250 – 1746 = 5,04 кг на варку

В сутки требуется получить вакуум. карбамидных смол:

3000 : 295 = 10,17 т/сут

С учетом годового коэффициента использования оборудования К = 0,85

10,17 : 0,85 = 12,0 т/сут

Нормы расхода химикатов на производство 1 тонны условно-сухой смолы марки КФ-НФП (клеевой цех)

Формалин 37% концентрации Карбамид Аммиачная вода 25% концентрации Натрий едкий 43% концентрации Хлористый аммоний 100% концентрации Бура

– 1171 кг/т усл. сух. – 689 кг/т усл. сух. – 15 кг/т усл. сух. – 2,0 кг/т усл. сух. – 0,44 кг/т усл. сух. – 0,9 кг/т усл. сух. 1896,34

Нормы расхода химикатов на производство 1 тонны сухой смолы марки КФ-НВ № 6 (цех плит плоского прессования)

Формалин 37% концентрации Карбамид Каустик 43% Хлор. аммоний 100% концентрации

– 1142 кг/т усл. сух. – 728 – 2,0 – 0,4