Полиамид 6,6 өндіру цехының жобасы

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 22 бет
Таңдаулыға:

Курстық жұмыс

Тақырыбы: Полиамид 6, 6 өндіру цехының жобасы

Студент:

Тақырып, тема: Полиамид 6, 6 өндіру цехының жобасы. өнімділігі 20 000 т/ж.

Өндірілетін бұйымдардың түрлері

Ассортимент выпускаемой продукции: Полиамид 6, 6.

Ерекше тапсырма

Специальное задание

Литературный обзор: Полиамид 6, 6 өндіретін негізгі әдістер қарастырылды

Жылу шығындарының есебі

Тепловой (энергетический) расчеты

Міндетті түрде дайындалатын сызу жұмыстары

Перечень обязательного графического материала

а/ Технологиялық схема.

б/ Негізгі реактордың сызбанұсқасы

в/

Тапсырманы алған мерзімСтудент:

Тапсырманы алған мерзім

Студент

Жобаны қорғау мерзімі: Жобаны қорғау мерзімі

Мазмұны

бет: бет

КІРІСПЕ

Әдеби шолу
Сополимерлер
Полиамидтің құрамы
Жалпы материалдық есеп
Технологиялық есеп
Жылулық есеп
Механикалық есеп
Техникалық қауіпсіздік
Қолданылған әдебиеттер

бет:

Кіріспе

Қазіргі көптеген ғылыми салалардың, халық шаруашылығының табыстары мен жетістіктері ғалымдар, инженерлер мен конструкторлардың ойлап шығарған жоғары сапалы материалдарының нәтижесі. Жалпы негізгі конструкциялық материалдар- бетон, металдар- полимерлі материалдардан гөрі көп қолданылады. Бірақ полимерлі матералдарды басқа бір де бір материал іске аспайды. Халық шаруашылығының жаңа материалдарға деген мұқтаждығы тез өсіп келеді және көлемі жағынан жылдан-жылға артуда. Оны қанағаттандыру үшін жаңа конструкциялық материалдар мен одан жасалатын бұйымдарды ойлап табу, жасау, өңдеу және пайдалану тұрғысында терң зерттеулер жүргізі қажет. Полимерлі материалдар өндірістің өсу қарқыны бар әлемде ерекше жоғары. Егер полимерлі материалдардың дүние жүзілік өндірісі 1950 жылы 13 млн. т. болса, 1985 жылы 60 млн. т. жетті. Соңғы 20-30 жылда ғалымдар полимерлі материалдар алудың көптеген жаңа өзгерістерін ашып, жетілдірді, алдын-ала белгілі комплексті қасиеттері бар полимерлермен пластмассалар жасап үйренді. Табиғи және жасанды полимерлер халық шаруашылығында аңызды роль атқарады және атқара бермек те. Көпшілік синтетикалық полимерлерге табиғи полимерлердің ішінде аналог табылмайды. өнеркәсіптік масштабта өндірілген алғашқы пластикалық материалдар 1843 жылы табиғи каучукті күкіртпен вулкандап алған эбонит еді. Оны электроизометр ретінде қолданды. 1868 жылы целлюлоза нитратының негізінде целлуоид, ал 1897 жылы казенің негізінде галаит алды. 1960 жылдан бастап полифенилендердің, полисульфидтердің, полиакрилаттардың, полиамидтердің, яғни композициялық материалдар алына бастады. Қазіргі кезеңде пластмасса өндірісі халық шаруашылығының алдыңғы қатарлы салаларының біріне айналды. Бұл өнеркәсіптің жоғары қарқынмен дамуына мынандай жағдайлар себепші болды:

арзан шикізат қорының болуы;
бір материалдың өзінде бірнеше көптеген бағалы қасиеттердің ұштасуы;
алдын-ала берілген комплексті қасиеттері бар полимерлерді синтездеу мүмкіндігі;
пластмассаларды өңдеу арқылы бұйымдарды алу оңайлығы.

Полиамид

Полиамидтер- гетеротізбекті полимерлер, басты тізбектің құрамында қайталанатын амид тобы бар -С(О) -NH-

Алғаш рет 1862 жылы μ- аминобензой қышқылы мен 200 ⁰ С- тағы хлорлы сутегінің әрекеттесуі нәтижесінде синтетикалық полиамид алынды. 1936-1938ж. ж. бастап полимерлердің осы класына байланысты, полиамидтерден өндірісте шайырлар, пленка, пластмасса алу, әртүрлі әдістермен алу және де ғылыми ғылыми жұмыстар жүргізілуде. Конструкциялық термопластар арасында полиамидтер өндірісте көлемі жағынан дүние жүзі бойынша бірінші орында. Полиамидтен жасалған бұйымдар электротехникада, машина жасауда кеңінен тараған.

Полиамидтерге көптеген, табиғи, синтетикалық полимерлерді жатқызуға болады: белоктар, полимерлі амидтер, аминокарбонды қышқыл, полиакриламиді және полиметакрил қышқылы, поли N-винилацетамид тағы басқалар. Бастапқы тізбектің құрамында амид тобы бар -СОNН ₂ немесе -СОNН-

Егер макромолекулалы тізбек көміртегі атомдарынан құралса, ал амид топтары тізбектің шетінде орналасса, мұндай полиамидтерді карботізбекті полиамидтер дейміз. Ал егерде полиамид тобы басты макромолекула тізбегінде орналасса, онда бұларды гетеротізбекті полиамидтер дейміз.

Кеңінен қолданылатын поли- ε- капроамид (поликапролактам, капрон) 1899 жылы алғаш рет ε- аминокапрон қышқылын поликонденсациялау кезінде синтезделді. . Кейіннен американдық химиктер Карозерстің басқаруымен, жоғары молекулалық қосылыстардың сызықты және цикл түзу реакциясын зерттеу барысында, кейбір амин қышқылдары, диамин қосылыстары және екі негізді қышқылдарын алған.

Сонымен адипин қышқылынан және гексаметилендиаминнен полиамид (), 1938 жылы АҚШ-та өндірісте алынды.

Германияда шлак ε- капролактамды қыздыру кезінде жоғары молекулалық полимер алуға болатынын көрсетті. Кейін басқа мемлекеттерде өндірісте полиамид шайырлары өңделе басталды. 1948 жылдан бастап СССР-де өңделді. Аталған полиамидтер кәзіргі кезде негізгі түрі болып табылады.

Бүкіл әлемде өндіріс көлемінде полиамид-6, 6 бірінші орынға жатады. Оны адипин қышқылы мен гексаметилендиаминнен алады. Полимерді жоғары молекулалық салмақпен қажетті компоненттен эквимолекулалық сан алады, өйткені мономерлердің керекті сандарын аминолизді және ацетолизді деструктивтік реакциядан алады. Егер мономер реакциялық ортада эквимолекулалық байланысының бұзылу қажеттілігі болмауы үшін, АГ- тұзын қайталап алады, адипин қышқылы мен гексаметилендиаминді эквимолекулалық санмен өнімді байланыстыру:

HOOC(CH ₂ ) ₄ COOH + H ₂ N(CH ₂ ) ₆ NH ₂ → HOOC(CH ₂ ) ₆ NH ₂

АГ-тұзының поликонденсациясы автоклавта периодтық әдіспен, максималды қысыммен 15-16 атм. 270-280 ⁰ С температурада, сірке қышқылының (0, 005-0, 0075 моль АГ-тұзынан 1 моль) стабилизатордың қатысында жүреді. Осы шарт бойынша полимер алады, мономердің құрамы мен төменгі молекулалық фракциясы 1%-тен аспайды.

өндірісінің негізгі стадиялары (полиамид-6, 6) :

АГ-тұзын дайындау; АГ-тұзының поликонденсациясы; полимерді суыту; ұсақтау; кептіргіш.

Метанол ерітіндісінің адипин қышқылы мен гексаметилендиаминді қыздырғыш аппаратта араластырады 2. Алынған АГ- тұзының ерітіндісін қондырғыда суытады 3, бұдан соң тұз кристаллизацияланады. Кристалды тұзды центрифугада бөледі 4, тұзды қайталап қайта кристаллизациямен тазалайды. АГ - тұзын автоклавка жүктейді 5. Су буы поликанденсация арқылы бөлінеді оны суытқышқа әкеледі 6, ал одан өлшегішке 7 қалған суды вакуум астына жібереді. Соңында поликонденсациялық полимерді сығылған азотпен сығылып салқындатқыш ваннаға 8 фильера арқылы салқындатқыш ағуымен, осыдан ленталы немесе жгутты полимерді кескіш станоктан өткізеді 11. Полимердің гранулаларын кептіргіште 12 кептіріп, дайын бұйымды шығарады.

Сополимерлер

Сополимерлер бірнеше мономерлердің арасында байланысын алуы мүмкін, мысалы АГ - тұзы мен ε- капролактам (полиамид - 6, 6; 6) немесе адипин мен себацин қышқылы және гексаметилендиамин және тағы басқа. Егер әртүрлі мономерлерді алып және арасындағы байланысты өзгертсе, әртүрлі қоспаларды кең гаммалы сополимерді алу мүмкін. Полиамидке қарағанда сополиамидтердің қасиеттері ретті тұрғызылған. Сополиамидтердің ретті құрылымы азайып, кристалдау дәрежесінің азаюына, балқыту температурасының төмендеуіне, полярлы ерітіндісінің үлкейтілуіне және басқа физико-механикалық қосылыстардың өзгеруіне әкеледі. Сополиамидтің жоғарғы ерітіндісін полиамидтпен салыстырғанда спиртті лактармен клейлерді дайындауға болады.

Полиамидтердің құрамы

Полиамидтің молекулалық салмағын техникада қолданады, ол 9000-25000 орналасады, оның полидисперстігі үлкен емес. Полиамидтің макромолекуласы сызықты құрылым құрайды.

Полиамидтің кристалдануы жоғарғы дәрежеде болады. Сыртқы пішіні мүйіздес және мөлдір емес материалдар.

Механикалық құрылымы:

Полиамидтер жоғарғы механикалық құрамымен, негізімен, мықтылығы мен қаттылығымен жабдықталған.

Поликапроамидтің құрамы (полиамид 6),

(полиамид 6, 6)

(полиамид 6, 10) және полиамид 6, 6/6, (полиамид 6, 10) (50:50) төменде көрсетілген.

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2: Созылуындағы мықтылығы, кгс/см ²

ПА -6550-700:

ПА -6

550-700

ПА-6, 6800-1100:

ПА-6, 6

800-1100

ПА - 6; 10450-500:

ПА - 6; 10

450-500

ПА - 6, 6; 6450-500:

ПА - 6, 6; 6

450-500

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2: Созылуы

ПА -6550-700: 850-1000

ПА-6, 6800-1100: 1000-1200

ПА - 6; 10450-500: 850-1000

ПА - 6, 6; 6450-500: 700-950

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2:

Статикалық

майысуы

ПА -6550-700: 900-1000

ПА-6, 6800-1100: 1000-1100

ПА - 6; 10450-500: 1000-1200

ПА - 6, 6; 6450-500: 280-300

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2: Қатты модулінің созылуы, кгс/см ²

ПА -6550-700: 8000-1

ПА-6, 6800-1100: 1

ПА - 6; 10450-500: 11000-12000

ПА - 6, 6; 6450-500: 5600

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2:

Созылу тұтқырлығы,

кгс/см ²

ПА -6550-700: 100-130

ПА-6, 6800-1100: 100-160

ПА - 6; 10450-500: 100-120

ПА - 6, 6; 6450-500: 200-250

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2: Үзілу кезіндегі ұзаруы, %

ПА -6550-700: 100-150

ПА-6, 6800-1100: 100

ПА - 6; 10450-500: 100

ПА - 6, 6; 6450-500: 300-350

Созылуындағы мықтылығы, кгс/см2: Бринель б/ша қаттылық кгс/мм ²

ПА -6550-700: 10-12

ПА-6, 6800-1100: 9-10

ПА - 6; 10450-500: 10-15

ПА - 6, 6; 6450-500: 4-4, 5

Мықтылығы заттың үлкеюінің созылуы мүмкін, осыған қарай ұзаруына әкеледі. Жоғарғы беттік қаттылығы және және мықтылығы жүктің соғылуының жүруінен полиамидтің негізгісінің айырмашылығы болады.

Полиамидтің төменгі коэффицентінің үйкелуі болады, сондықтан бұйымдар үйкелу түйіршектерінің эксплатациялау жақсы болады. Полиамидтің кемшіліктеріне еңбектеу санына кетеді.

Жылу физикалық құрам.

Полиамидтің балқу температурасы 210-215 ⁰ С, полиамид 6, 10

213-221 ⁰ С, полиамид 6, 6; 6 168-175 ⁰ С. Қатты түрден сұйыққа өтеді, жіңішке интервалда пайда болады. Сонымен көптеген жағдайда температураның төменгі балқу температурасы жұмсаруына әкелмейді.

Үлкейтілген амид тобының санындағы макромолекуласының балқу температурасы көтеріледі. Полиамидтердің айырмашылығы СН ₂ тобы амид тобының бірлігіне, балқу температурасымен ажыратылады - тақ сандық топта СН ₂ балқуы өте температура. Полиамидтердің кемшілігі - жылу өткізгіштігі нашар болады, су жұтқыш.

Полиамид 6, полиамид 6, 6 және полиамид 6, 6; 6 жоғарғы беттік су жұтқыштан 6-12% ретімен, су жұтқыш полиамид 6, 10<0, 4% сондықтан одан суға төзімді бұйымдар жасалады. Жақсы кептірілген бұйым нәзік болады, ал ылғалдылық сіңірілуі - эластикалық болады. Оптималды құраманың бұйымы полиамидтің ылғалдылығын құрайды.

Электрлік құрам.

Полиамид кепкен түрде жақсы диэлектрленеді ( σ-tg полиамиді: 60, 0, 2-0, 3), ылғалдылығы құрамының төмендеуімен жүреді. Полиамидтің кедергісінің көлемі 6*10 ^-4 ; содан жеті түпті суда келуі, оның төмендеуі 4, 3*10 ⁹ .

Атмосфералық тұрақтылық.

Полиамидтер деструкцияланады, стабилизатордың үлкеюі ескеруіне әкелуі мүмкін, мысалы ароматтық амидтер (фенил-α-нафтиламин, фенил -β-нафтиламин және тб)

Полиамидтің қолданылуы

Үлкен масштабты өндірісте поликапроамид (капрон) пен (нейлон 6, 6) өндіріледі. Негізгі бағытыполиамидтер волокна мен пластмасса өндіріледі. Төменгі үйкелу коэфициенті полиамидтерден жоғарғы механикалық құрамы мен машина құрылыс бұйымды дайындаудың, бастапқы втулка, шестерна, және полидисперстер жасалынады.

Полиамидтің кемшілігі- жылу өткізгіштігі нашар, үлкен коэфициенттегі жылу кемшілігі, су жұтқыыштығы мен қаттылығы бар. Келесі жағдайда полиамидтер толтырғышы азаюы мүмкін:

Мысалы молибден дисульфиді, графит, талька.

Осыдан полиамидтің қолданылуы бойынша үлкен көлемдегі машина - құрылыстық бұйымдар жасалынады. Салыстырылған полиамидтік полимерлердің пластмасса дайындауының олардың бағалануы түсінік береді.

Көпшілік жерде өндірістік пластмасса 1%-ке дейін полиамидтен шығарылады. Полиамидтердің жоғары эластикалық мықтылығы талшық түзгіштік қасиетіне байланысты полиамидтерді тері, былғары, кілем жасауға пайдаланады.

Жалпы материалдық есеп

Цехтың жылдық өнімділігі - 20 000 т/ж. Бір жылдық капиталды және тағы басқа ремонтқа кеткен күндер: р=30; В=10 мейрам күндері.

Шикізатты жүктеу рецептурасы

1) Адипин қышқылы 100

2) Гексаметилендиамин 51, 8

3) АГ - тұзы 2, 6

Конвейрлеу дәрежесі 88 %

Аппаратқа клу уақыты 5 сағат.

Стадиялар бойынша шығымдар

АГ - тұзын дайындау 0, 5 %
АГ - тұзының поликонденсациясы 0, 25 %
Полимерлерді суыту 0, 2 %
Кептіру2, 25%

3, 2%

Жылдық өнімділік М = 20 000 т/ж.

Р = 30

В = 10

Жылдағы жұмыс күндер саны:

Д= 365 - (Р+В) = 365 - (30+10) = 325

Үздіксіз процесс үшін

Д= (365-30) * 24=8040

Шығынды есепке алмағандағы тәуліктік өнімділікті анықтаймыз.

Ө ^жз _m = 20 000/325=61, 5*4000=61538

Шығынды есепке алғандағы өнімділік:

Ө ^ш _m = Ө ^ш-з _т /1-а/100=61, 5/1- 3, 2/100=61, 5/0, 968=63, 5*1000=63572

Жалпы шығындар:

Ө _т =Ө ^ш _т - Ө ^ш-з _т = 63572 - 61538 =2034, 3

Стадиялар бойынша шығындар

Бастапқы компонеттерді дайындау

2034*0, 5/3, 2=317, 8 кг/сағ

Поликонденсация

2034*0, 25/3, 2=159 кг/сағ

Суыту

2034*0, 2/3, 2=127

Қайта кептіру

2034*2, 25/3, 2=1430

Барлығы: 2034 кг/сағ.

Жүктеме рецептурасына байланысты шикізаттың тәуліктік шығындары:

Адипин қышқылы

63572*100/154, 4=41173 кг/тәулік

Гексаметилендиамин АГ-тұзы

63572*51, 8/154, 4=21328 63572*2, 6/154, 4=1071

Барлық шикізаттың шығыны

41173/0, 999=41214 кг/тәу. Адипин қышқылы
21328/0, 999=21349 кг/тәу. Гексаметилендиамин.
1071/0, 999=1072 АГ-тұзы.

Шығын коэффициенттері

Бастапқы компонеттерді дайындау

Кш _(ад) =41214/61538=0, 67 кг/тәу.

Кш _(гекс) =21349/61538=0, 35 кг/тәу.

Кш _{(АГ-тұз)} =1072/61538=0, 02 кг/тәу.

Транспортировка

Кіріс

Шығыс

Кіріс:

Адипин қышқылы 41214

Гексаметилендиамин 21349

АГ - тұзы 1012

Шығыс:

Адипин қышқылы 41173

Гексаметилендиамин 21323

АГ - тұзы 1011

Барлығы 63635 Барлығы 63635

Технологиялық есеп

Реакциясының массасының тығыздығыг есептеу

P _ад =990 кг/м ³

P _гекс =1025 кг/м ³

P _{реак масс} =990*0, 12+1025*0, 88=995, 9 кг/м ³

Аппараттың толтыратын реакциялық көлемін анықтау

Vr=Q*t

Q - көлемдік өнімділік, м ³ /сек.

t - процесс уақыты

Q=q _сек - р _рm

q _сек - көлемдік өнімділік (кг/сек)

q _сек = Ө ^ш _т /3600=63771/3600=17, 71 кг/сек

V=17, 17/1660, 75=0, 014*10 ³ м ³ /сек

V _р =0, 014*10 ³ *7*3600 = 0, 3528 м ³

Толтыру коэффициентін ескеріп реакциялық массаның көлемін анықтау.

f=0, 8[188 Коэфф проект]

V _жалпы = V _р / f =0, 3528/0, 8=0, 44

Берілген аппаттың көлемі берілген бір аппараттың стандарттық объектілер қатары бойынша көлемін V=40 м3деп қабылдаймыз [ГОСТ13372-78] . Осыдан көлемді аппарат берілген процесті жүргізуге ең қолайлы болады.
Аппараттың саны

К= V _жалпы / V=0, 44/40=0, 11

Әрқайсының көлемі 40 м ³ болатын бір ғана аппарат аламыз.

Реактордың негізгі параметрлері.

Ішкі диаметрі (ГОСТ 9618 - 78)

Д _ішкі =3400 мм

Аппараттың биіктігі:

Н=НV/ПД _і =4, 40/3, 14*3, 4 ² =4, 408 мм

V - аппараттың көлемі

Аппараттың биіктігін Н =5 м деп аламыз.

Жылулық есеп

Жалпы жылулық жүктеме

Q _жол =Q ₁ +Q ₂ + Q ₃

Q ₁ - реакциялық қоспаны жылытуға кететін жылу;

Q ₂ - аппаратты жылытуға кететін жылу;

Q ₃ - аппараттың қоршаған ортаға жоғалатын жылуы;

Реакциялық қоспаны жылытуға кететін жылу мөлшерін анықтау.

Q _і =G _ер-ді С _ер-ді (t _c -t _б )

G _ер-ді - ерітіндінің массасы;

Аппаратты қыздыруға кететін жылудың мөлшері.

Q ₂ = G _ан * С _ан (t _c -t _б )

G _ан - аппараттың массасы.

G _ан =4900 кг.

G _ан = (40 Т) болаттың сиымдылығы.

С _ан = 407, 3 Дж/кг град.

Q _{1, 2} = 4900*407, 3 *(120-65) =1075*27200Дж

Қоршаған ортаға кеткен аппараттың жылулық мөлшері.

Q ₃ =Σα * F/(t _ор -t _қызд )

α - қоршаған ортаға беттен жылу беру коэффициенті.

α (қақпақтың) =7, 063 Вт/м ³ град.

α (обечайканың) =5, 276 Вт/м ² град.

α (түпкі бөліктің) =7, 642 Вт/м ² град.

F - аппарат бөліктерінің беттерінің ауданы;

F - қақпақтың = F _{түпкі бөлік} =10, 3 м ³ ;

F - обечайкалық =52, 36 м ² ;

t _ор - ортаның температурасы.

t _ор - 120 ⁰ С

t _ауа - ауаның температурасы.

t _ауа - 20 ⁰ С

Q ₃ =(10, 3*7, 063+10, 3*5, 276+52, 36*7, 642) *(120-20) =52722 Дж.

t _б , t _с - бастапқы және соңғы температуралар компоненттердің жылу сиымдылығы:

Адипин қышқылы Сад- 1318, 2 Дж/кг град.
Гесаметилендиамин Сг- 1578, 6 Дж/кг град.
АГ - тұзы САГ- 1611, 5 кДж/кг град.

С _рН =1615, 2 кДж/кг град.

Бір аппараттағы компоненттердің массасы: Адипин қышқылы 14123, 6 кг/тәу=588, 5 кг/с.

Гексаметилендиамин 13488, 32 кг/тәу=562 кг/с.

АГ-тұзы =1, 364 кг/сағ.

рН реттегіші 10, 98 кг/тәу=0, 4575 кг/сағ.

Q= (588, 5*1318, 2+562, 0*1578, 6+1, 364*1611, 5+0, 555*455, 2+

+0, 4575*1615, 2) =1646678, 5 Дж

Ватқа айналдырамыз: q= Q/τ;

τ- прцестің өту уақыты

τ=5 сағат

q=62325868, 2/5*3600 =3462, 5 Вт

6. Орташа температуралық ағынды күш. Аппараттағы реакциялық қоспа 65 ⁰ С - тан 120 ⁰ С -қа дейін қыздырылады. 290 ⁰ С - пен берілетін Т 120 ⁰ С температура мен өтеді.

∆t _ор = Q _max - Q _min /e _n Q _max / Q _min = 170-55/ e _n 170/55=101. 77 ⁰ C7