Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa UPE

Thông tin tài liệu

năm 30-40 ngành phát triển đóng dấu đời hàng loạt ngành công nghiệp sản xuất cao su, tơ sợi tổng hợp, chất dẻo, sơn phủ loại, Đối với ngành công nghiệp chất dẻo phát triển phải kể đến ngành công nghiệp nhựa Nhựa ứng dụng lớn nhiều lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội có nhiều tính chất tốt như: độ bền lý cao, độ ổn định hóa học, độ cách điện, cách nhiệt, cách âm tốt, đàn hồi, dễ gia công nhiều so với kim loại vật liệu vơ khác Ngồi ra, nhựa cịn có giá thành rẻ, ngun liệu tổng hợp phong phú nên nhiều nhà khoa học giới ngày quan tâm, đầu tư nghiêm cứu lĩnh vực Trong số loại nhựa tổng hợp nhựa Polyester không no (unsaturated polyester), gọi tắt UPE loại nhựa ứng dụng rộng rãi, phổ biến ngày kể tương lai UPE tổng hợp đầu tiền vào năm 1847, Berzelius nấu polyester no từ acid tararic với glycerin Sau UPE Vorlander nghiên cứu thành cơng từ glycol maleic vào năm 1894 Tuy vậy, đến năm 1920 Wollace Carother công nhận nhận UPE từ etylen glycol acid không no, anhydric như: acid fumaric, anhydric maleic Nhựa UPE loại hợp chất cao phân tử sản phẩm trùng ngưng phân tử tương đối thaaos polyacid mà có polycol polyacid hai chứa nối đơi Chính nối đơi làm cho UPE có khả tạo mạng lưới không gian phản ứng trùng hợp monomer có khả khâu mạch Styrenn, Vinyltoluen, Vinylacetate, Methylmethacrylate, tert-butylstyren,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – MƠI TRƯỜNG  TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT NHỰA UPE NĂNG SUẤT… GVHD SVTH Lớp MSV LHP : Mai Thị Phương Chi : Nguyễn Xuân Sơn Hoàng : 18VL1 : 1811507110103 : 220DVP01 Đà Nẵng, ngày 18 tháng năm 2021 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Lời mở đầu: Trong thời đại ngày nay, với phát triển nhanh vũ bão khoa học – kỹ thuật kinh tế thị trường, ngành cơng nghiệp hóa học phát triển nhanh chóng chiếm lấy vị trí vơ quan trọng tròn nhiều lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt ngành công nghiệp sản xuất chất dẻo Người đặt móng cho ngành hóa học cao phân tử Staudinger vào đầu năm 20 kỷ 20 Ra đời non trẻ nên đến năm 30-40 ngành phát triển đóng dấu đời hàng loạt ngành công nghiệp sản xuất cao su, tơ sợi tổng hợp, chất dẻo, sơn phủ loại, Đối với ngành công nghiệp chất dẻo phát triển phải kể đến ngành công nghiệp nhựa Nhựa ứng dụng lớn nhiều lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội có nhiều tính chất tốt như: độ bền lý cao, độ ổn định hóa học, độ cách điện, cách nhiệt, cách âm tốt, đàn hồi, dễ gia công nhiều so với kim loại vật liệu vơ khác Ngồi ra, nhựa cịn có giá thành rẻ, ngun liệu tổng hợp phong phú nên nhiều nhà khoa học giới ngày quan tâm, đầu tư nghiêm cứu lĩnh vực Trong số loại nhựa tổng hợp nhựa Polyester không no (unsaturated polyester), gọi tắt UPE loại nhựa ứng dụng rộng rãi, phổ biến ngày kể tương lai UPE tổng hợp đầu tiền vào năm 1847, Berzelius nấu polyester no từ acid tararic với glycerin Sau UPE Vorlander nghiên cứu thành cơng từ glycol maleic vào năm 1894 Tuy vậy, đến năm 1920 Wollace Carother công nhận nhận UPE từ etylen glycol acid không no, anhydric như: acid fumaric, anhydric maleic Nhựa UPE loại hợp chất cao phân tử sản phẩm trùng ngưng phân tử tương đối thaaos polyacid mà có polycol polyacid hai chứa nối đơi Chính nối đơi làm cho UPE có khả tạo mạng lưới không gian phản ứng trùng hợp monomer có khả khâu mạch Styrenn, Vinyltoluen, Vinylacetate, Methylmethacrylate, tert-butylstyren, để chế tạo sản GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER phẩm nhựa nhiệt rắn khơng nóng chảy, khơng hịa tan, bền học mơi trường Ngồi UPE cịn sản phẩm nhựa cao cấp có tính bền nhiệt đàn hồi UPE đóng rắn áp suất thấp khơng có áp suất, khơng đun nóng mà nhiệt độ thường Thành phần UPE nhân tố định tính chất nó, người ta thường sử dụng UPE hỗn hợp với monomer styren, methylmethacrylate, chất khơi mào (thường Peroxyde) để đóng rắn Bên cạnh đó, UPE cịn chứa nhóm khơng no như: , , UPE có độ nhớt trung bình hay thấp tùy thuộc vào cấu tử nguyên liệu ban đầu hay điều kiện tổng hợp nên, trộn với monomer đồng trùng hợp chúng chất lỏng đồng Với tính ưu việt trên, UPE ứng dụng rộng rãi kỹ thuật làm vật liệu đúc khuôn, vật liệu cách điện kỹ thuật ô tô, tàu thủy, đặc biệt ứng dụng để tổng hợp vật liệu compositee loại vật liệu tổng hợp có tính chất lý trung gian cao phát triển rộng rãi GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Phần I: TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHUNG CHO QUÁ TRÌNH TRÙNG NGƯNG 1.1 KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH PHẢN ỨNG TRÙNG NGƯNG Phản ứng trùng ngưng trình tổng hợp polymer dựa vào phanr ứng monomer có chưa nhóm chất, tạo thành liên kết mạch polymer đồng thời sinh hợp chất phụ nước, HCl,… VD: nNH – [ CH ] COOH → ¿ ¿+ n H 2O 1.2 ĐIỀU KIỆN CỦA PHẢN ỨNG Điều kiện cần cấu tạo monome tham gia phản ứng trùng ngưng phân tử phải có hai nhóm chức có khả phản ứng Monomer tham gia phản ứng trùng ngưng phải chứa hai nhóm chức khác diol, diacid Trong trường hợp monomer có chứa ba nhóm chức trở lên sản phẩm tạo thành nhựa polyester mạng lưới không gian 1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẢN ỨNG 1.3.1 Các chất tham gia phản ứng trùng ngưng là? Phần lớn chất tham gia monome protein: HO - CH - CH – OH etylenglycol HOOC -(CH 2)4 −COOH axit adipic5 Polimer điều chế phản ứng trùng ngưng polietilen Nilon-6,6 (polimetyl metacrylat) 1.3.2 Chức nhóm chức Nhóm chức nhóm định nên tính chất hóa học loại hợp chất hóa học phản ứng Ví dụ: -OH, -COOH-, - NH 2, -Cl,… GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Số chức monomer số trung tâm hoạt động có khả tạo liên kết đồng hóa trị q trình trùng ngưng polimer Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng hóa học xảy mà số chức monomer thay đổi so với hợp chất cấu tạo ban đầu Ví dụ: Glixerin có ba nhóm chức OH, điều kiện nhiệt độ 180 ° C số chức 2, nhiệt độ lớn 180° C số chức lại 1.4 CƠ CHẾ CỦA PHẢN ỨNG Xét chế trùng ngưng nhựa polyester từ diol diacid Ở dạng tổng qt ta có phương trình phản ứng: Thực chất phản ứng diễn sau: + Đầu tiền phản ứng ngưng tụ diol diacid tạo monoester: + Phản ứng trùng ngưng dime monomer: + Cuối đa tụ tạo polyester: GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER 1.5 PHÂN LOẠI PHẢN ỨNG 1.5.1 Trùng ngưng đồng thể trùng ngưng dị thể Trùng ngưng đồng thể: Đây loại phản ứng mà trùng ngưng có loại monomer tham gia phản ứng Trùng ngưng dị thể: Đây loại phản ứng mà khí trùng ngưng có từ hai loại monomer trở lên tham gia 1.5.2 Trùng ngưng hai chiều trùng ngưng ba chiều Trùng ngưng hai chiều biết đến dạng polimer mạch thẳng hay phân nhánh Trùng ngưng ba chiều biết khả tạo thành dạng mạch khơng gian Lúc monomer tham gia phản ứng có tới ba nhóm chức 1.5.3 Trùng ngưng cân trùng ngưng không cân Phản ứng vốn phản ứng tạo polimer đồng thời kèm theo hợp chất thấp phân tử Do thành phần hợp chất cao phân tử tạo sau phản ứng không trùng với thành phần chất ban đầu Phản ứng có tương tác nhóm chức Do đó, để xảy trùng ngưng cần co hợp chất với nhóm chức khác loại phản ứng với Bên cạnh phản ứng xảy hai (hoặc nhiều hơn) hợp chất Trong hợp chất có hai nhóm chức giống phản ứng với nhóm chức hợp chất hỗn hợp phản ứng Nếu hợp chất thấp phân tử tạo trùng ngưng có khả tương tác với polimer tạo thành (trong điều kiện phản ứng này) trình phản ứng đạt tới cân GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER 1.6 CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH PHẢN ỨNG 1.6.1 Trùng ngưng thể nóng chảy Đây phương pháp phổ biến nghiên cứu kỹ phương pháp trùng ngưng polymer Đặc điểm phương pháp trình thực nhiệt độ cao nhiệt độ nóng chảy polymer tạo thành khoảng 15-20° C Để thực kỹ thuật này, hợp chất ban đầu đưa vào bình phản ứng với tỷ lệ đương lượng xác đun nóng đến nhiệt độ cao (thường 250-300 ° C) mơi trường khí trơ Giao đoạn kết thúc phản ứng thực chân không 1.6.2 Trùng ngưng dung dịch Trùng ngưng tròn dung dịch tiến hành với monomer polymer không bền nhiệt nhiệt độ nóng chảy Thực phản ứng có mặt dung mơi, monomer tan dung mơi cịn polymer tan khơng Ưu điểm trùng ngưng dung dịch nhiệt độ tương đối thấp nên hạn chế phản ứng phụ Nhược điểm: Do có sử dụng dung mơi nên phải có hệ thống tách dung môi thu hồi chúng, công nghệ phức tạp tốn Ngồi dung mơi làm giảm nồng độ monomer dẫn đến tốc độ phản ứng bé tăng xác suất phản ứng đóng vịng, phản ứng không mong muốn 1.6.3 Trùng ngưng nhũ tương Trùng ngưng nhũ tương xảy hệ hai pha, vùng phản ứng thể tích hai pha đó, nghĩa phản ứng xảy pha Giai đoạn định tốc độ q trình phản ứng hóa học để tạo thành đại phân tử polymer chuyển khối khuếch tán xảy nhanh phản ứng hóa học GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Để tiến hành trùng ngưng, hệ nhũ tương đơn giản dễ thực chất lỏng hữu nước Khi sử dụng monomer có khả phản ứng cao, q trình trùng ngưng tiến hành có lợi pha hữu Muốn vậy, cần lựa chọn cấu tử hệ nhũ tương cho hai monomer dịch chuyển sang pha hữu Đặc trưng định lượng cho trạng thái phân bố cân gọi hệ số phân bố chất pha K (K tỷ lệ nồng độ chất pha hữu pha nước) 1.6.4 Trùng ngưng pha Thường tiến hành cấu tử hai pha lỏng không tan vào Sử dụng để tổng hợp polyamide, polyester, polyurethane Phản ứng xảy bề mặt phân chia pha nên phản ứng thuận nghịch Tốc độ phản ứng cao nhiệt độ phịng nên đơi cần làm lạnh hệ phản ứng Polymer tạo thành có khối lượng phân tử cao mà phương pháp khác không đạt Sản phẩm thường tạo dạng màng mặt phân chia pha kéo liên tục khỏi thiết bị phản ứng dạng sợi màng, sản phẩm phụ thoát phân tán vào mơi trường nước (nếu HCl dùng dung dịch soda để hấp thụ) GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT CHUNG VỀ NHỰA UPE 2.1 KHÁI NIỆM Nhựa polyester loại nhựa nhiệt rắn, sử dụng rộng rãi công nghệ composite, polyester loại thường loại khơng no, có khả đóng rắn dạng lỏng dạng rắn có điều kiện thích hợp Thơng thường người ta gọi polyester không no nhựa polyester hay ngắn gọn polyester 2.2 PHÂN LOẠI UPE có nhiều cách phân loại thông thường người ta phân loại theo hai cách sau: 2.3 - Phân loại theo cấu trúc - Phân loại theo mục đích sử dụng đặc tính nhựa PHÂN LOẠI THEO CẤU TRÚC Dựa vào vị trí nối đơi có mạch phân tử UPE, nhựa UPE chia làm hai loại sau: 2.3.1 UPE maleat: loại nhựa UPE tổng hợp từ diol diacid Ví dụ polyester etylen maleat từ polyethylen glycol anhydric maleic: 2.3.2 UPE acrylate: diol diacid cịn có acid khơng no chức UPE dạng acrylate loại mạch thẳng, cuối mạch có nối đơi Ví dụ: Anhydric phtalic + Ethylenglycol + Acid methacrylic 2.4 PHÂN LOẠI THEO MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NHỰA 2.4.1 UPE thơng thường Loại UPE tổng hợp từ Ethylen glycol (EG), Anhydric phtalic (AP), Propylen glycol (PG), Anhydric maleic (AM) Trong PG có tác dụng tăng cường khả tương hợp với Styren Nhựa tổng hợp từ PG có độ nhớt khơng cao lắm, dùng để gia công chế tạo sản phẩm như: cano, bồn tắm,… GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER 2.4.2 UPE mềm dẻo Loại tổng hợp cách thay đổi phần AP acid hai chức mạch thẳng acid adipic haowjc acid đơn chức glycol mạch dài diethylen glycol, dipropylen glycol Nhựa dùng để đúc chi tiết nhỏ, trang trí sản phẩm gỗ, đồ mỹ nghệ,… 2.4.3 UPE có độ nhớt cao bền mơi trường Để UPE bền môi trường người ta thay phần AP acid isophatlic Nhờ khả ổn định nhiệt, bền học, bền hóa chất acid phtalic nên UPE tổng hợp từ loại ứng dụng làm lớp phủ bề mặt Tuy nhiên, giá thành sản xuất tương đối cao 2.4.4 UPE có độ co ngót thấp Để giảm độ co ngót nhựa, người ta tạo thành lỗ xốp bên nhựa đóng rắn bù trừ cho co ngót nhựa, cách bổ sung lượng nhựa nhiệt dẻo Oligomer styren hay Oligomer methyl-methacrylat hịa tan polymer Khi ta thu UPE có độ co ngót thấp 2.4.5 UPE bền ánh sáng xạ mặt trời Đây loại nhựa có khả tránh đổi màu phân hủy ánh sáng mặt trời hay xạ tử ngoại Người ta thêm vào nhựa chất ổn định quang Benzophenol thay phần Styren Methyltmethacrylat 2.4.6 UPE đàn hồi Thay phần acid không no AM acid no acid phtalic, acid adipic, acid isophtalic Nhờ phân bố tốt đoạn chứa nối đôi nằm hay hai đầu mạch polymer, độ bền đàn hồi tăng lên khoảng cách trung bình nối đơi tăng, mật độ liên kết ngang giản Dựa đặc trưng này, người ta ứng dụng Upe để chế tạo chi tiết chịu va đập, chịu tải trọng cao GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Vậy: C = + + 0,8 = 1,8 (mm) Do đó: S = 1,8 + 0,46 = 2,26 (mm) Theo qui chuẩn lấy S = (mm)  Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử thủy lực công thức sau: σ= Trong đó: [ D t + ( S−C ) ] P ≤ σ c ( S−C ) ϕ P0 = Pth + Pl 1,2 [XIII.27, tr 366, Sổ tay QTTB Tập 2] + Pl – Áp suất thủy tĩnh nước Pl = l.g.Hl’ Chiều cao cột chất lỏng với phần thân thiết bị, Hl = 2,047 (m) Do mực chất lỏng gia nhiệt làm lạnh thường cao mực chất lỏng thân nồi là: 0,3 (m) Nên chiều cao cột chất lỏng phần vỏ bọc là: H 'l=H l +0,3=2, 047+ 0,3=2 , 347 (m)  Pl = 1034,4875.9,81.2,347 = 23819,8502 (N/m2)  Pth – Áp suất thử thủy lực, lấy bảng [XIII.5, tr 358, Sổ tay QTTB Tập 2] Pth = 1,25.Pmt = 1,25.0,052.106 = 0,065.106 (N/m2) Xét Pth = 0,065.106 < Pmt + 0,3 = (0,052+0,3).106 = 0,352.106 (N/m2) Nên ta lấy Pth = 0,352.106 (N/m2) Vậy P0 = 23819,8502 + 352000 = 375819,8502 = 0,3758.106 (N/m2)  Thay số vào ta được: GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 64 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER [ , 220+ ( 10−3 −1,8 10−3 ) ] ,3758 106 σ= =366 ,1083 10 2(3 10−3 −1,8 10−3 ).0 , 95 (N/m2) σ c 220 106 = =183 ,333.106 1,2 Xét 1,2 (N/m2) σc So sánh, ta thấy  > 1,2 Như chiều dày thiết bị chưa thỏa mãn điều kiện làm việc nên ta chọn lại chiều dày thiết bị S = (mm) Khi ứng suất thử: [ , 220+ ( 10−3 −1,8 10−3 ) ] ,3758 106 σ= =137 , 41424 106 2(5 10−3 −1,8 10−3 ).0 , 95 (N/m2) σc So sánh, ta  < 1,2 Nên chọn S = (mm) chấp nhận CHƯƠNG 14 Chiều dày đáy vỏ bọc  Chiều dày đáy vỏ bọc tính theo cơng thức sau: Sđ = Dt P Dt 3,8 [ σ k ] k ϕh −P hđ +C Trong đó: + hđ – Chiều cao phần lồi đáy hđ = 0,25Dt = 0,25.2,22 = 0,555 (m) + h – Hệ số bền mối hàn hướng tâm + k – Hệ số không thứ nguyên, đáy có lỗ hay khơng có lỗ tăng cứng hồn tồn, k = [σ ]  Xét P kϕh = 132 10 , 1,0 , 95=2411, 5385>30 , 052 106 Nên ta bỏ qua đại lượng P mẫu công thức trên, đó: GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 65 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng Sđ = Dt P ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Dt , 22 , 052 106 2, 22 +C= +C=0 ,000485+C 3,8 [ σ k ] kϕ h hđ 3,8 132 10 , 95 , 555 (m) Ta có: Sđ – C = 0,000485 (m) = 0,485 (mm) < 10 (mm) Do vậy, đại lượng bổ sung C tăng thêm (mm) so với giá trị C tính C = (1,8 + 2).10-3 = 3,8.10-3 (m)  Chiều dày đáy nắp thiết bị là: Sđ = 0,485 + 3,8 = 4,285 (mm) Do bề dày thân vỏ bọc (mm), nên ta chọn bề dày đáy nắp vỏ bọc (mm)  Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử công thức sau đây: D 2t +2 hđ ( S−C ) ] P0 σ c [ σ= ≤ 7,6 k ϕ h hđ (S−C ) 1,2 Trong đó: σ= [ , 222+2 ,555 (5 10−3−1,8 10−3 )] , 3758 10 −3 −3 7,6 , 95 , 555 (5 10 −1,8 10 ) Xét: =144 , 54247 10 (N/m2) σ c 220 106 = =183 , 333 106 1,2 1,2 (N/m2) So sánh ta được: σ≤ σc 1,2 , nên chọn Sđ = (mm) chấp nhận CHƯƠNG 15 Lớp bảo ôn  Để giảm bớt nhiệt lượng tổn thất môi trường, người ta dùng lớp bảo ơn bơng thủy tinh để bọc tồn thân đáy vỏ bọc  Giả thiết xem trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt Difenyl mơi trường đẳng nhiệt  Nhiệt độ vào chất lỏng Difenyl: tl = 235°C GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 66 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER  Chọn thông số: + Nhiệt độ khơng khí là: t2 = 25°C + Nhiệt độ mặt lớp vỏ bọc: tT1 + Nhiệt độ mặt lớp vỏ bọc: tT2 + Nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt: tT3 = 40°C + Chênh lệch nhiệt độ Difenyl mặt vỏ bọc là: t1 = t1 – tT1 = 5°C  Nhiệt tải riêng trình cấp nhiệt từ chất lỏng Difenyl đến tường vỏ bọc là: q1 = 1.t1 (W/m2) (1)  Nhiệt tải riêng trình dẫn nhiệt qua tường: q 2= Δt R [V.2, tr 3, Sổ tay QTTB Tập 2] (2)  Nhiệt tải riêng trình cấp nhiệt từ tường mơi trường là: q3 = 3.t2 (W/m2)  Vì q trình truyền nhiệt đẳng nhiệt nên: q1 = q2 = q3   α Δt 1= R= Δt R =α Δt Δt α Δt Trong đó: + R – Tổng nhiệt trở tường +  – Hệ số cấp nhiệt GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 67 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng R= Mà: ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER δ δ2 + +r λ1 λ2 [V.3, tr 3, Sổ tay QTTB Tập 2] Trong đó: + 1 – Bề dày lớp vỏ bọc, 1 = 0,005 (m) + 2 – Bề dày lớp thủy tinh + 1 – Hệ số dẫn nhiệt thép, 1 = 16,3 (W/m.độ) + 2 – Hệ số dẫn nhiệt thủy tinh 230°C 2 = 0,0372 (W/m.độ) [Bảng I.126, tr 128, Sổ tay QTTB Tập 1] + r1 – Nhiệt trở lớp cặn bám thành vỏ bọc r1 = 0,116.10-3 (m2.độ/W) [Bảng V.1, tr 4, Sổ tay QTTB Tập 2]  Tính nhiệt độ chênh lệch: + Nhiệt độ mặt lớp vỏ bọc: GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 68 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER t1 = t1 – tT1 Ta có:  tT1 = t1 – t1 = 235 – = 230°C + Chênh lệch nhiệt độ mặt lớp vỏ bọc đến mặt lớp bảo ôn: tT = tT1 – tT3 = 230 – 40 = 190°C + Chênh lệch nhiệt độ tường môi trường: t2 = tT3 – t2 = 40 – 25 = 15°C + Hệ số cấp nhiệt từ tường khơng khí: 2 = 9,3 + 0,058.tT3 (W/m2.độ) [V.136, tr 41, Sổ tay QTTB Tập 2] = 9,3 + 0,058.40 = 11,62 (W/m2.độ) + Tổng trở tường: R= Δt T 190 = =1 , 0901 α Δt 11 , 62 15 R= Mà: (W/m2.độ) δ δ δ2 δ 2= λ2 R− −r + +r λ1 λ1 λ2  ( ) + Bề dày lớp thủy tinh: ( δ 2=0,0372 1,0901− 0,005 −0, 116.10−3 =0,0405 m=40,5mm 16,3 ) Vậy bề dày lớp bảo ôn thủy tinh, ta chọn 41mm CHƯƠNG 16 Tính chọn bích, bulơng thiết bị Từ Dt = 2000mm với áp suất làm việc nồi P = 1,026356.106 (N/m2), ta qui chuẩn P = 1,6.106 Tra bảng [XIII.27, tr 423, Sổ tay QTTB Tập 2], ta có bảng sau: GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 69 SV Nguyễn Xuân Sơn Hồng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER K Bu-lơng D D D t D b D d Z (cái) b 000 280 180 2 100 020 iểu bích M (h) 48 CHƯƠNG 17 Tai treo CHƯƠNG 18 Khối lượng nồi phản ứng Khối lượng nồi phản ứng xác định theo công thức sau: Gnồi = Gthân + Gđáy + Gnắp Ta có: D0 = 2,020 (m) Dt = (m) H = 2,5 (m)  = 7900 (kg/m3) D n Dt V nap = π − 2  , 02 = π − 2 [( ) ( ) ] [( ) ( ) ]  Gnắp = Gđáy = Vnắp  = 0,03173.7900 = 250,676 (kg) GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 70 = , 03173 (m3) SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng Dn  Gthân = ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Dt [( ) ( ) ] [( − 2 H πρ= , 02 2 − 2 ) ( ) ] 2,5 π 7900=1247 , 1337 (kg) Vậy khối lượng nồi là: Gnồi = 1247,1337 + 2.250,676 = 1748,4856 (kg) CHƯƠNG 19 Khối lượng vỏ bọc Khối lượng vỏ bọc xác định theo công thức sau: Gvỏ = Gthân + Gđáy Ta có: Dt = 2,02 + 2.0,1 = 2,22 (m) Dn = 2,22 + 2.0,005 = 2,23 (m) H = Hl + 0,3 = 2,047 + 0,3 = 2,347 (m) = H’l + Dn Dt V đáy = π − 2 , 23 , 22 = π − 2 [( ) ( ) ] [( ) ( ) ] =0 , 0194 (kg) + Gđáy = Vđáy. = 0,0194.7900 = 153,26 (kg) + Gthân = Dn Dt [( ) ( ) ] − H π ρ= ,23 2 ,22 − 2 [( ) ( ) ] , 347 π 7900 = 648,0698 (kg) Vậy khối lượng vỏ bọc là: Gvỏ = 648,0698 + 153,26 = 801,3298 (kg) CHƯƠNG 20 Khối lượng bảo ôn Khối lượng lớp bảo ôn xác định theo công thức sau: GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 71 SV Nguyễn Xuân Sơn Hồng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Gb/ơn = Gthân + Gđáy Ta có: Dt = 2,230 (m) Dn = 2,230 + 0,041.2 = 2,312 (m) H = 2.347 (m)  = 200 (kg/m3) + Dn Dt Gđáy = πρ − 2 [( ) ( ) ] ,312 2, 23 = π 200 − 2 [( ) ( ) ] = 33,219 (kg) + G thân= Dn Dt [( ) ( ) ] [( ) ( ) ] = − H π ρ 2,312 2 ,23 − 2, 347 π 200=137 , 3174 2 (kg) Vậy khối lượng lớp bảo ôn là: Gb/ôn = 137,3174 + 33,219 = 170,5363 (kg) CHƯƠNG 21 Khối lượng lớp vỏ bọc tole Khối lượng lớp tole dày (mm) là: Gtole = 100 (kg) CHƯƠNG 22 Khối lượng bích, bulơng, cánh khuấy động Ta có: Dn = 2,28 (m) Dt = (m) H = 0,05 (m)  = 7900 (kg/m3) GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 72 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER + Dn Dt [( ) ( ) ] Gbích = − 2 , 28 2 H π ρ= − 2 [( ) ( ) ] ,05 π 7900=371 , 7824 (kg) + Gcanhkhuay =200 (kg) + Gđc =500 (kg) + Chọn lưới động VUC-51-4 Tốc độ quay 1500 vịng/phút + Khối lượng bulơng: Gọi khối lượng bulơng 0,3 (kg), số lượng bulơng có 44 Ta có: Gbulơng = 44.0,3 = 13,2 (kg) Vậy tổng khối lượng: G = Gbích + Gcanhkhuay + Gđc + Gbulong = 371,7824 + 200 + 500 + 13,2 = 1084,9824 (kg) CHƯƠNG 23 Khối lượng hỗn hợp Difenyl Hỗn hợp Difenyl chiếm tồn thể tích trống vỏ nồi thiết bị phản ứng Ta có: Gdifenyl = Gthân + Gđáy Ta có: Dn = 2,220 (m) GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 73 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Dt = 2,020 (m) H = 2,347 (m)  = 887 (kg/m3) Dn Dt Gđáy = πρ − 2 + [( ) ( ) ] , 22 , 02 = π 887 − 2 [( ) ( ) ] = 313,3338 (kg) + Gthân= Dn Dt [( ) ( ) ] − H π ρ= ,22 2, 02 − 2 [( ) ( ) ] , 347 π 887 = 1386,6094 (kg) Vậy khối lượng hỗn hợp Difenyl là: Gdifenyl = 1386,6094 + 313,3338 = 1699,9432 (kg) CHƯƠNG 24 Khối lượng nguyên liệu Khối lượng nguyên liệu mẻ sản xuất: Gngl = mphenol + mHCHO + mNaOH = 30945,972 (kg) Vì khối lượng nguyên liệu chia làm nồi, nên khối lượng nồi là: Gngl= 30945 , 972 =7736 , 493 (kg) Vậy tổng khối lượng toàn hệ thống nồi phản ứng: G0 = Gnồi + Gvỏ + Gb/ôn + Gtole + G + Gdifenyl + Gngl = 1748,4856 + 801,3298 + 170,5363 + 100 + 1084,9824 + 1699,9432 + 7736,493 G0 = 13341,7703 (kg) GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 74 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER CHƯƠNG 25 Chọn tai treo  Hệ tai treo gồm cái, tải trọng là: G= G0 13341 , 7703 = =3335 , 4426 4 (kg) Hay Q = G.g = 3335,4426.9,81 = 32720,6916 = 3,2721.104 (N)  Tra bảng [XIII.36, tr 438, Sổ tay QTTB Tập 2], chọn tai treo có tải trọng cho phép Q = 4.104 (N) K L B ( ( mm) mm) B ( mm) H S l a d ( ( ( ( ( mm) mm) mm) mm) mm) hối lượng tai treo (kg) 90 60 70 GVHD: Mai Thị Phương Chi 80 Trang 75 ,35 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng GVHD: Mai Thị Phương Chi ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Trang 76 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER KẾT LUẬN Thiết kế phân xưởng hố chất địi hỏi người thiết kế phải có kiến thức toàn diện mặt lý thuyết q trình cơng nghệ sản xuất, kỹ tính tốn, kiến thức xây dựng, kinh tế đặc biệt kiến thức chuyên ngành hóa Do sinh viên, người chưa có kinh nghiệm thực tế việc thiết kế phân xưởng hóa chất khó khăn Trong đồ án em hoàn thành yêu cầu đề đề tài thiết kế gồm: - Lý thuyết chung nhựa UPE - Cân vật chất Tính tốn khí thiết bị Do việc khảo sát thực tế khơng có, bên cạnh việc tra cứu tài liệu nước ngồi cịn hạn chế hiểu biết có hạn nên khơng thể tránh khỏi nhữnh sai sót Vì em mong góp ý, xây dựng chân thành thầy cô bạn để thân rút kinh nghiệm củng cố thêm kiến thức ngày hoàn thiện SVTH: Nguyễn Xuân Sơn Hoàng Lớp: 18VL1 GVHD: Mai Thị Phương Chi Đồ án: Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa UPE Qua việc thiết kế phân xưởng đồ án giúp em nắm vững kiến thức chuyên ngành, hiểu vai trò người thiết kế, tập cho thân có tổ chức, kỷ luật tác phong công nghiệp, để phục vụ cho kỹ sư sau điều kiện cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Cuối em xin chân thành cảm ơn hướng dẩn tận tình giáo hướng dẫn Mai Thị Phương Chi giúp đỡ bạn giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế đồ án Đà Nẵng, ngày tháng năm 2021 GVHD: Mai Thị Phương Chi Trang 77 SV Nguyễn Xuân Sơn Hoàng GVHD: Mai Thị Phương Chi ĐỒ ÁN VẬT LIỆU POLYMER Trang 78 ... [σc] = 1=¿ 160.106 (N/m2) 1,5 CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Thiết bị phân xưởng sản xuất nhựa UPE nồi tổng hợp nhựa hay thiết bị đa tụ (thiết bị phản ứng) Ta chọn vật liệu làm nồi thép khơng... theo mục đích sử dụng đặc tính nhựa PHÂN LOẠI THEO CẤU TRÚC Dựa vào vị trí nối đơi có mạch phân tử UPE, nhựa UPE chia làm hai loại sau: 2.3.1 UPE maleat: loại nhựa UPE tổng hợp từ diol diacid Ví... đạt suất theo yêu cầu suất ngày phân xưởng phải đạt là: 30000 =86,957 tấn/ngày 345 - Quá trình sản xuất gián đoạn cho mẻ, thời gian sản xuất mẻ Do đó, ngày sản xuất mẻ suất mẻ là: 86,957 =28,986

Ngày đăng: 02/06/2022, 11:17

Xem thêm: