Проектирование мастерской по производству 3,5-динитробензойной кислоты мощностью 13 тонн/год (стр. 10 из 26)

Определение поверхности теплообмена

Требуемая поверхность теплообмена определяется по формуле [12]:

В приведенной формуле:

- количество тепла, которое нужно отвести (подвести) в процессе дозировки, кДж;

- коэффициент теплопередачи, ;

- поверхность теплообмена, ;

- средняя разность температур между теплоносителем и реакционной массой град.

Выбор коэффициента теплопередачи

Для дипломного проекта значение коэффициента теплопередачи принимаем на основании литературных данных.

Примем следующие значения коэффициента теплопередачи [12]:

для змеевика

=500 =581,5

для рубашки

=200 =252,6

Определение средней разности температур между теплоносителем и реакционной массой

Для определения

обычно располагают данными о температурном режиме в аппарате и температуре входящей охлаждающей воды или другого охлаждающего агента.

Для определения

необходимы данные о температурном режиме в аппарате и температуре входящего охлаждающего агента (воды) [12]. Рассчитаем поверхность, необходимую для нагрева реакционной массы с 10 до 60 . Для этого примем, что горячая вода, поступающая в змеевик, охлаждается с 95 до 65 .

,

Следовательно, требуемая площадь нагрева составляет:

Рассчитаем поверхность, необходимую для отвода тепла реакционной массы. Для этого примем, что рассол (23,8% раствор хлорида кальция), поступающая в рубашку, нагревается с - 20

до - 10 . Температура реакционной массы при этом составляет 60 .

Следовательно, требуемая площадь для отвода тепла составляет:

Так как площадь теплообмена рубашки составляет по каталогу

, то для теплоотвода требуется использовать две секции змеевиков.

Рассчитаем время прилива кислотной смеси. Время прилива может быть рассчитано по формуле [12]:

Для периодического отмеривания жидкости используют резервуары с устройством для отмеривания объема. Чаще всего используют цилиндрические стальные резервуары с плоскими днищами. Для измерения жидкости в мерниках применяют смотровые стекла, поплавки, пневматические измерители. При выборе габаритов мерника исходят из необходимого количества жидкости, подлежащей загрузке за операцию.

Рассчитаем объемы мерников кислот, идущих на приготовление кислотной смеси и бензойной кислоты [14]:

- объем мерника 20% олеума

- объем мерника 98% азотной кислоты

Бензойная кислота загружается в реактор при помощи ленточного расходомера.

- объем мерника бензойной кислоты

Объем аварийной емкости Е3 должен в 4-5 раз превышать объем реактора нитрования:

Объем промежуточной емкости Е4 равен объему реактора нитрования:

Расчет перемешивающего устройства нитратора

Расчет ведется исходя из вязкости самого вязкого компонента, плотности самого плотного и температурного режима [12].

Самый вязкий и наиболее плотный компонент это 20% раствор олеума:

Диаметр перемешивающего устройства:

Примем скорость вращения мешалки [12]:

м/с

Следовательно, число оборотов мешалки:

, оборот/сек

Определим значение критерия Рейнольдса:

,

По [12] выбираем пропеллерную трехлопастную мешалку.

Определим критерий мощности:

, где и - постоянные величины (определяются по таблице [12]):

Рассчитаем величину мощности:

кВт

Определяем мощность мешалки в пусковой момент:

кВт

Установочная мощность:

, кВт

где 0,95 - КПД электродвигателя, 1,2-запас мощности электродвигателя [12].

Проверим следующее условие [12]:

,

следовательно, мешалка данного типа подходит.

Выбираем привод мощностью 1,0кВт; мотор редуктор типа МПО2 и электродвигатель типа АИ [15].

Рассчитаем производительность насоса для подачи 98% азотной кислоты [12]:

Время подачи азотной кислоты составляет 600с, тогда

Выбираем насос марки Х20/18, производительностью

. Тип электродвигателя АО2-31-2, мощностью 3кВт.

2-я стадия - разбавление и фильтрация

Определим суточные объемы, загружаемых в реактор компонентов и их сумму (плотность воды - 1000

, - 1520 , - 1900 ) [11].

Плотность суспензии ДНБК рассчитывается как аддитивная величина: