Проектирование сушилки со взвешенным слоем для полистирола

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

полистирол сушильный установка

Курсовой проект содержит 2 листа чертежей формата А1 и А2, пояснительную записку на 34 листах формата А4, 4 таблицы, 1 рисунок, 6 использованных источников, 1 приложение.

ПОЛИСТИРОЛ, ПОЛИСТИРОЛ-СУСПЕНЗИЯ, СУШИЛКА С ВЗВЕШЕННЫМ СЛОЕМ, КИПЯШИЙ СЛОЙ, МАЗУТ М40 МАЛОСЕРНИСТЫЙ, ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА.

Цель курсового проекта (КП) - произвести расчет сушильной установки с взвешенным слоем для сушки суспензионного полистирола.

В процессе работы над КП были определены параметры топочных газов, подаваемых в сушильную установку, определены параметры отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла и топлива на сушку, произведен расчет сушильной. Графическая часть работы выполнена в системе автоматического проектирования Компас 3D. Пояснительная записка выполнена с использованием программных пакетов Microsoft Word и Microsoft Excel.

ВВЕДЕНИЕ

Полистирол (полиэстер) - жесткий, твердый, аморфный материал, относящийся к разряду термопластов. Полистирол отлично окрашиваем и легко обрабатываем с помощью механических средств. Полиэфирные пленки имеют превосходную прозрачность.

Температура размягчения полистирола примерно равна 90-95 ° C. Ориентированный полистирол обладает средней газопроницаемостью (ниже, чем у ПЭНП, но выше чем у ПП), но в тоже время обладает высокой паропроницаемостью.

Паропроницаемость ПС быстро убывает при температурах ниже 0 ° C, что делает его пригодным для упаковки пищевых продуктов при температурах ниже ноля градусов.

Из ориентированных полистирольных пленок путем термоформования, получают продукт сложных конфигураций.

Ударопрочный полистирол HIPS (от англ. High Impact Polystyrene) является блок-сополимером стирола и резины. В неизмененном состоянии полистирол это достаточно хрупкий материал, и его удельная прочность к ударным воздействиям недостаточна для многих областей применения.

Ударопрочный ПС более гибкий, а также имеет большую прочность к ударным воздействиям, менее термостоек, чем немодифицированные полистиролы. Химические свойства немодифицированных ПС близки по своим свойствам модифицированным.

Ударопрочный полистирол HIPS -представляет собой отличный материал для различных продуктов с использованием горячего формования. Введение в полистирольную массу синтетических каучуков, уменьшает хрупкость и прозрачность полистирола.

Пена (с возможностью расширения), пенопласт - обладает высокой стойкостью к жирам и является отличным теплоизолятором.

Используется для производства упаковочной продукции с использованием термоформования (укладка в коробки яблок, коробки для упаковки яиц, подносы и лотки для упаковки рыбы, свежего мяса и чипсов, и т.д.).

Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сэндвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты). Вспенивающийся полистирол после высокотемпературной обработки водой или паром может использоваться в качестве фильтрующего материала (фильтрующей насадки) в колонных фильтрах при водоподготовке и очистке сточных вод. Высокие электротехнические показатели полистирола в области сверхвысоких частот позволяют применять его в производстве: диэлектрических антенн, опор коаксиальных кабелей. Могут быть получены тонкие пленки (до 100 мкм), а в смеси с сополимерами (стирол-бутадиен-стирол) до 20 мкм, которые также успешно применяются в упаковочной и кондитерской индустрии, а также производстве конденсаторов.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА И НАЗНАЧЕНИЕ ПОЛИСТИРОЛА

Полистирол ? продукт полимеризации стирола (винилбензола), термопластичный полимер линейной структуры.

Свойства

В зависимости от метода синтеза и степени полимеризации индекс текучести составляет 1,4-30 граммов за 10 минут, температура размягчения (по Вика, 200 МПа) 97 °С для аморфного и 114 °С для частично кристаллизованного полистирола. Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований.

Полистирол - жёсткий хрупкий аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/мі), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до -40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей).

Растворяется в сероуглероде, пиридине, ацетоне, толуоле, дихлорэтане, хлороформе, четырёххлористом углероде, сложных эфирах, медленнее - в бензине. Нерастворим в воде. Термопластичный материал. Полистирол легко формуется и окрашивается. Хорошо обрабатывается механическими способами. Хорошо склеивается. Обладает низким влагопоглощением, высокой влагостойкостью и морозостойкостью. Полистирол -отличный диэлектрик.

При сильном (выше 300 °C) нагревании полистирол разлагается с выделением паров мономера (стирола) и других продуктов распада полимерных цепей. На воздухе горит жёлтым коптящим пламенем.

Получение. Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации стирола. Различают три основных способа его получения:

1) Эмульсионный способ (ПСЭ). Наиболее устаревший метод получения, не получивший широкого применения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в результате реакции полимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85-95 °C. Для этого метода требуются стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол предварительно очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина или гидрохинона. В качестве инициаторов реакции применяют водорастворимые соединения, двуокись водорода или персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, щелочи (мыло), соли сульфокислот. Реактор наполняют водным раствором касторового масла и, тщательно перемешивая, вводят стирол и инициаторы полимеризации, после чего полученная смесь нагревается до 85-95 °C. Мономер, растворённый в мицеллах мыла, начинает полимеризоваться, поступая из капель эмульсии. В результате чего образуются полимер-мономерные частицы. На стадии 20 % полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и процесс далее протекает внутри частиц полимера. Процесс заканчивается, когда содержание свободного стирола станет менее 0,5 %. Далее эмульсия транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью дальнейшего снижения остаточного мономера, для этого эмульсию коагулируют раствором поваренной соли и сушат, получая порошкообразную массу с размерами частиц до 0,1 мм. Остатки щелочных веществ влияют на качество полученного материала, поскольку полностью устранить посторонние примеси невозможно, а их наличие придаёт полимеру желтоватый оттенок. Этим методом можно получать полистирол с наибольшей молекулярной массой. Полистирол, получаемый по данному методу, имеет аббревиатуру ПСЭ, которая встречается в технической документации и старых учебниках по полимерным материалам.

2) Суспензионный способ (ПСС). Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является получение суспензии, из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

3) Блочный способ или получаемый в массе (ПСМ). Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной конверсии. Термическая полимеризация в массе по непрерывной схеме представляет собой систему последовательно соединенных 2-3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола - сначала при температуре 80-100 °С, а затем стадией 100--220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80-90 % массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50-60 %). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01-0,05 %, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов.

Применение. Стаканчик для йогурта из ударопрочного полистирола

Выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы, которые перерабатываются в готовые изделия литьем под давлением либо экструзией при 190--230 °С. Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок.

Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Ударопрочный полистирол и его модификации получили широкое применение в сфере бытовой техники и электроники (корпусные элементы бытовых приборов).

Производство суспензионного полистирола

Технологический процесс получения суспензионного полистирола периодическим способом состоит из стадий:

? подготовки сырья (очистка стирола от гидрохинона, приготовление раствора стабилизатора в воде, приготовление раствора инициатора в стироле и др.),

? смешения компонентов,

? полимеризации,

? просева,

? промывки полистирола и отжима на центрифуге,

? сушки,

? гранулирования

? упаковки готового полистирола.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИСТИРОЛА

2.1 Описание технологической схемы

Технологическая схема процесса получения суспензионного полистирола периодическим способом приведена на рисунке 1.

1 -аппарат для приготовления водной фазы; 2 -реактор; 3 -холодильник; 4 -приемник; 5 -сборник латекса; 6 - осадитель; 7 - промыватель; 8 -центрифуга; 9 - сушилка; 10 - бункер

Рисунок 1 - Схема производства полистирола в эмульсии периодическим методом

В аппарате 1 готовят водную фазу -- раствор в деминерализованной воде эмульгатора (олеата натрия), инициатора (персульфата калия) и различных добавок -- и сливают ее в реактор 2. Эмульсию готовят введением стирола при сильном перемешивании рамно-лопастной или турбинной мешалкой. Содержимое реактора 2 нагревают до 70-95 °С и процесс проводят в течение 1,5 ч. Холодильник 3, соединенный с реактором 2, работает как обратный и обеспечивает возврат сконденсированных паров водно-стирольной смеси. При остаточном содержании непрореагировавшего стирола не более 0,5 % процесс прекращают. В результате эмульсионной полимеризации стирола образуется устойчивая дисперсия полимера белого цвета -- латекс, из которого острым паром отгоняют свободный стирол, собираемый в приемник 4. Латекс охлаждают до 50 °С и сливают в сборник 5. Выделение полимера из латекса проводят в осадителе 6 добавлением электролита -- водного раствора алюмокалиевых квасцов KA1(S04)2. Электролит нарушает устойчивость латекса и вызывает выпадение частиц полимера (коагуляцию). Завершение этого процесса проводят при нагревании латекса острым паром через барботер до 85-90 °С при перемешивании мешалкой в течение 1,5-2 ч. Коагуляция приводит к разделению латекса на два слоя: верхний прозрачный водный слой и нижний слой, состоящий из мелких частиц полимера. Из осадителя 6 дисперсия полимера поступает в промыватель 7--аппарат с ложным коническим днищем, снабженный рамной мешалкой. После фильтрования водный раствор поступает на очистку, а полимер промывают при перемешивании свежей порцией горячей воды температурой 70-80 °С. После 3-5 промывок взмученную в воде дисперсию полимера подают на центрифугу 8 для более полного обезвоживания. Порошок ПС с влажностью до 60 % поступает в сушилку 9, а после сушки с влажностью около 0,5 % -в бункер 10. Затем высушенный ПС просеивают на сите и подвергают гранулированию. Начиная со стадии центрифугирования, процесс можно проводить по непрерывной схеме. В этом случае процесс суспензионной полимеризации будет комбинированным (периодическим до стадии центрифугирования, непрерывным - после центрифугирования). Отжатый полистирол с содержанием влаги около 4% подается в сушилку 7. При периодическом способе используют сушилку барабанного типа, при непрерывном - сушилку в кипящем слое.

В случае необходимости полистирол смешивают с другими компонентами и гранулируют. Готовый продукт передают на упаковку.

3. РАСЧЕТ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

3.1 Определение параметров топочных газов, подаваемых в сушильную установку

Выбор топлива на практике определяется наличием топливных ресурсов, а также особенностями условий сушки для конкретного заданного материала. Следуя исходным данным, в качестве топлива используется мазут.

Химический состав топочных мазутов Дальневосточного федерального округа представлен в таблице 2.

Низшая теплотворная способность топлива , кДж/кг, находится по формуле

, (3.1)

где- высшая теплотворная способность топлива, кДж/кг;

Н - содержание водорода в рабочем составе топлива, %;

- влажность топлива, %.

Определим низшую теплотворную способность топлива по формуле (3.1):

Высшая теплотворная способность топлива, кДж/кг, определяется в зависимости от содержания в его рабочем составе процентного содержания углерода, водорода, кислорода и серы

 (3.2)

Определим высшую теплотворную способность топлива по формуле (3.2):

кДж/кг.

Таблица 2 - Характеристика химического состава топочных мазутов

Компоненты рабочего состава, %	Высокосернистые мазуты марок	Малосернистые мазуты марок
	М 40	М 100	М 200	М 40	М 100
	2,20	2,10	3,00	0,40	0,40
	84,05	84,90	86,60	86,60	87,50
	11,00	9,10	8,20	10,50	9,10
	0,30	0,30	0,50	0,20	0,60
	0,30	0,30	0,40	0,30	0,40
	2,00	2,00	1,00	2,00	2,00
	0,15	0,15	0,30	0,15	0,15

Теоретическое количество абсолютно сухого воздуха , кг, необходимое для сгорания 1 кг топлива, также зависит от его элементарного состава

(3.3)

Рассчитаем теоретическое количество абсолютно сухого воздуха по формуле (3.3):

Действительный расход сухого воздуха L в кг на 1 кг сгораемого топлива составит

, (3.4)

где - коэффициент разбавления продуктов сгорания топлива до температуры сушки t или коэффициент избытка воздуха.

Коэффициент определяется из уравнения теплового баланса топки по формуле

, (3.5)

где - коэффициент полезного действия топки, учитывающий потери тепла в окружающую среду (принимается равным 0,92-0,95);

- теплоемкость смеси сухих дымовых газов, кДж/(кг*К) (ПРИЛОЖЕНИЯ таблица 3);

- температура сушильного агента на входе в сушилку, °С.

Рассчитаем коэффициент разбавления продуктов сгорания топлива до температуры сушки по формуле (3.5):

- энтальпия пара при температуре кДж/кг, определяется по формуле

(3.6)

Определим энтальпию пара по формуле (3.6):

- влагосодержание (кг/кт) и энтальпия (кДж/кг) свежего воздуха при температуре и относительной влажности = (можно определить по I-x диаграмме влажного воздуха) и по формулам

, (3.7)

7

, (3.8)

где - давление насыщенного пара при .

- содержание водорода и воды в топливе (мазут или уголь), %,

- теплоемкость (кДж/кг*К) топлива (мазут или уголь);

Теплоемкость мазута при определяется по формулам:

при t < 100 °C = 1,89 +0,0053, кДж(кг*К); (3.9)

при t =100-150 °C = 1,30+0,0112, , кДж/кг*К) (3.10)

- температура топлива (мазут или уголь), равная температуре цеха С.

Так как в исходных данных начальная температура сушильного агента, , выбираем формулу (3.10):

Если коэффициент избытка воздуха велик, сушильного агента, практически не отличаются от физических свойств воздуха. Это дает возможность использовать в расчетах диаграмму состояния влажного воздуха I-х.

Количество сухих газов , кг, образующихся при сжигании 1 кг топлива:

(3.11)

При сгорании 1 кг топлива образуется также водяной пар Сп, кг, в количестве

(3.12)

Влагосодержание х сушильного агента на входе в установку

(3.13)

Теплосодержание сушильного агента на входе в сушильную установку кДж/кг определяется, по известным параметрам влагосодержания и температуре воздуха, используя I-х диаграмму влажного воздуха и по формуле

, (3.14)

3.2 Определение параметров отработанных газов, расхода сушильного агента и расхода тепла и топлива на сушку

Из уравнения материального баланса сушилки определим расход влаги кг/ч, удаляемой из высушиваемого материала

, (3.15)

где - производительность сушильной установки по высушенному материалу, кг/ч;

- влажность материала в начале и в конце сушки, %

При адиабатической сушке влага из материала будет испаряться только за счет тепла, передаваемого материалу воздухом. При этом энтальпия воздуха после сушки будет равна его энтальпии перед сушкой , так как все тепло, отданное воздухом на испарение влаги, возвращается обратно в воздух с удаляющимися из материала парами. Такой процесс носит название теоретического процесса сушки, для которого = const.

В реальной сушильной установке энтальпия сушильного агента на выходе из сушильной установки уменьшается, так как часть тепла расходуется на нагрев самого материала и безвозвратно теряется, что отражено в уравнении внутреннего теплового баланса, составленного на 1 кг испаренной влаги:

, (3.16)

где - разность между приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере, кДж/кг влаги;

- удельный дополнительный подвод тепла в сушилку, кДж/кг влаги (при работе сушилки по нормальному сушильному варианту - 0);

- теплоемкость влаги во влажном материале, кдж/(кг*К), при температуре 61, для воды = 4,19 кДж/кг*К;

- удельный расход тепла на нагрев материала в сушильной установке, кДж/кг влаги;

- удельный расход тепла в сушилке на нагрев транспортных средств, кДж/кг влаги;

- удельные потери тепла в окружающую среду, кДж/кг влаги.

В расчетах принимаем, что сушилка работает по нормальному сушильному варианту.

Удельный расход тепла в сушилке с транспортными средствами - например, вагонетками, рассчитывается по формуле

, (3.17)

где k - коэффициент массоемкости транспортных средств (в расчетах принимается равным 1,5-1,8);

G, - производительность сушильной установки по высушенному материалу,

- температура транспортных средств на входе и на выходе из сушилки, °C;

- коэффициент теплоемкости материала транспортных средств (сталь).

В нашем случае транспортные средства не предусмотрены, поэтому =0.

Удельный расход тепла на нагрев материала в сушильной установке с высушиваемым, кДж/кг влаги, определяется по формуле

, (3.18)

где - удельная теплоемкость высушиваемого материала, кДж/(кг*К)

(ПРИЛОЖЕНИЯ таблица 2);

- температура материала на входе и на выходе из сушилки, °C.

Температуру материала на выходе из сушилки определяют с помощью I-х диаграммы.

При этом условно принимают, что эта температура равна температуре испарения влаги из высушиваемого материала, т. е. температуре мокрого термометра ( ). Температура мокрого термометра определяется на диаграмме 1-х по известным параметрам: энтальпии воздуха на входе в сушилку I и относительной влажности насыщенного воздуха = 100 %.

Для определения параметров воздуха на выходе из сушилки необходимо воспользоваться уравнением рабочей линии сушки

 (3.19)

Для построения рабочей линии сушки (прямая) на диаграмме I-х необходимо знать координаты ( и ) минимум двух точек. Координаты одной точки - это параметры сушильного агента на входе в установку ( и ).

Для нахождения координат второй точки задается произвольное значение , кг влаги/кг сухого воздуха. Подставив это значение в уравнение рабочей линии сушки, получим значение энтальпии сушильного агента I.

Для определения значений параметров и необходимо построить

изображение процесса реальной сушки на диаграмме I-x следующим образом.

Воздух на входе в сушильную установку имеет параметры: теплосодержание и влагосодержание (обозначим точкой А). Эта точка находится в начале линии реальной сушки.

Вторая точка В (промежуточная расчетная точка) на линии сушки имеет координаты I и х. Через точки А и В строится прямая до пересечения с заданным значением относительной влажности воздуха . Получаем точку С, которая характеризует параметры отработанного сушильного агента - влагосодержание и энтальпию Зная определенные данные, находим разность между приходом и расходом тепла непосредственно в сушильной камере по формуле (3.16):

При использовании топлива: мазут или уголь определяются:

Расход сухого воздуха кг/ч

 (3.20)

Расход тепла на сушку , кДж/ч

(3.21)

Расход топлива, кг/ч

(3.22)

,

где - низшая теплотворная способность топлива, мдж/кг,

- тепловой КПД топки (принимается равным 0,92-0,95). Выбираем .

3.3 Расчет параметров сушильного аппарата

Сушильная установка с взвешенным слоем

При расчете установок с взвешенным слоем необходимо определить параметры процесса сушки. Рассчитать необходимую для создания взвешенного слоя скорость сушильного агента, определить диаметр сушилки

и высоту кипящего слоя, полную высоту аппарата и его гидравлическое сопротивление. В заключение расчета подобрать вентиляционное оборудование.

Среднюю объемную производительность сушилки по воздуху V, м2/с, определяют по формуле

(3.23)

где - расход сухого воздуха в сушилке, кг/с;

- влагосодержание (кг/кг) сушильного агента в установке при средней температуре сушки, равной

(3.24)

- плотность (кг/) сушильного агента в установке при средней температуре сушки определяется по формуле

, (3.25)

- плотность насыщенного водяного пара при средней температуре сушки, кг/



Для расчета диаметра сушилки сначала рассчитывают фиктивную (на полное сечение аппарата) скорость начала псевдоожижения

, (3.26)

где , - соответственно значения вязкости (Па*с) и плотности (кг/) сушильного агента в установке (среды) при средней температуре сушки (ПРИЛОЖЕНИЯ таблица 1), - диаметр частиц высушиваемого материала, м

Критерий Рейнольдса определяется по критериальному уравнению

, (3.27)

где Ar -критерий Архимеда

, (3.28)

где - плотность частиц, кг/м3;

- средний диаметр частиц, м.

Верхний предел допустимой скорости воздуха во взвешенном слое определяется скорость свободного витания (уноса) , м/с, наиболее мелких

(3.29)

Для устойчивой работы аппарата с псевдоожиженным слоем необходимо, чтобы рабочая скорость w, сушильного агента, была в пределах между . Рабочая скорость сушильного агента , определяется по формуле

, (3.30)

где - число псевдоожижения

Число псевдоожижения характеризует интенсивность перемешивания частиц в кипящем слое. Обычно в инженерных расчетах принимают:

= 1, 5-3 - турбулентный режим обтекания частиц, если Ar > 5 000;

= 10-12 - ламинарный режим обтекания частиц, если А < 5 000

Так как критерий Архимеда больше 5000, то выбираем 2 (турбулентный режим обтекания частиц)

Диаметр сушилки d, м, определяют из уравнения расхода воздуха на сушку

 (3.31)

Определение высоты кипящего слоя высушиваемого материала производят на основании экспериментальных данных по кинетике массо- и теплообмена.

В промышленных сушилках рабочая высота взвешенного слоя обычно больше расчетной, что необходимо для гидродинамически устойчивой работы слоя и предотвращения каналообразования в нем.

На основании экспериментальных исследований установлено, что рабочая высота взвешенного слоя Н связана с диаметром отверстий распределительной решетки формулой

H (3.32)

Диаметр отверстий распределительной решетки выбирает из ряда нормальных размеров, установленного ГОСТ 6636-69: 2,0; 2,2; 2,5; 2,8; 3,2; 3,6; 4,0; 4,5; 5,0; 6,0 (мм)

Сушилка работает в оптимальном аэродинамическом режиме, если диаметр отверстий распределительной решетки в 1,5-2 раза превышает средний диаметр частиц высушиваемого материала, т. е. (2,0).

Выбираем диаметр отверстий распределительной решетки по ГОСТ 6636-69: 3,2 мм.

Число отверстий распределительной решетки определяют по уравнению

 , (3.33)

Где S - полное сечение распределительной решетки, м

- доля живого сечения решетки (принимают в интервале от 0,02 до 0,1). Выбираем 0,1

За число отверстий принимаем 12665.

Высоту сепарационного пространства сушилки псевдоожиженным слоем Н принимают в 4-6 раз больше рабочей высоты взвешенного слоя.

Для подбора вентиляционного оборудования определяется гидравлическое сопротивление сушилки.

Основную долю общего гидравлического сопротивления сушилки составляет гидравлическое сопротивление взвешенного слоя и решетки

(3.34)

Величину определяется по уравнению

, (3.35)

где - порозность взвешенного слоя

, (3.36)

где Re - критерий Рейнольдса, определяемый по формуле

(3.37)

Аг - критерий Архимеда, определяемый по формуле

(3.38)

Зная данные для вычисления порозности взвешенного слоя, рассчитываем по формуле (3.36):

Для удовлетворительного распределения газового потока необходимо соблюдать определенное соотношение между гидравлическими сопротивлениями слоя и решетки.

Минимально допустимое гидравлическое сопротивление решетки рассчитывается

 , (3.39)

где - порозность неподвижного слоя для шарообразных частиц (принимается равной 0,4)

Скоростное сопротивление в потоке теплоносителя , Па, определяется как

(3.40)

Геометрический напор потока воздуха в сушилке , Па равен

(3.41)

Высоту сепарационного пространства сушилки с псевдоожиженным слоем принимаем в 4 раза больше рабочей высоты взвешенного слоя

Геометрический напор потока воздуха в сушилке определяем по формуле (3.41):



Суммарные потери давления , Па, на нагнетательном тракте соответствуют давлению подающего теплоноситель центробежного вентилятора

(3.42)

Для обеспечения нормальной работы сушильных установок используются вентиляторы осевого и центробежного типов.

Обычно их устанавливают на вытяжных газоходах и регулирует напор таким образом, чтобы давление внутри сушильной установки соответствовало атмосферному или чтобы установка работала под небольшим разряжением.

Это предотвратит выбросы запыленного воздуха через неплотности установки в цех.

Подбор вентилятора осуществляется по значениям объемной подачи воздуха V и напору, соответствующему потерям давления в сети .

Характеристики центробежных вентиляторов серии ВР для использования в процессе сушки представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Характеристики центробежных вентиляторов серии BP

Типоразмер	Подача воздуха,	Давление, Па	КПД, %	Скорость вращения рабочего колеса, об/мин
ВР12-26 №2,5	590-670	1650-1700	64	2810
ВР12-26 №3,15	1100-1850	2700-3000	64	2840
ВР12-26 №4	2350-4400	4400-4750	64	2905
ВР12-26 №5	4500-7800	7200-8000	64	2940
ВР4-70 №4	3800-8800	2100	69	2900
ВР4-70 №6,3	8000-15800	1380	70	1450

Для перемещения газов в сушильных установках используют в основном центробежные вентиляторы. Вентиляторы выпускают сериями на разные давления и подачу газов. Если при выборе вентилятора окажется, что несколько типов вентиляторов обеспечивают заданную подачу и давление, то следует остановиться на том из них, который будет работать с наибольшим КПД.

Исходя из объема подачи воздуха (4723,2 ), выбираем один вентилятор серии ВР12-26 №5.

Мощность N, кВт, потребляемая вентилятором, определяется по формуле

, (3.43)

где - подача сушильного агента, м /ч;

- потери давления (воздушный напор) в системе, Па;

- КПД вентилятора.

4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Гранулированный полистирол является горючим продуктом. Температура воспламенения расплава - 210 °С. При загорании полистирол тушить распыленной водой со смачивателями.

Аэровзвесь эмульсионного полистирола взрывоопасна. Пыль фракции 20-250 мкм имеет нижний предел воспламенения 25-29 г/м ГОСТ 20282-86 Полистирол общего назначения. Технические условия (с Изменением N 1). Температура самовоспламенения аэрогеля - 444 °С.

В соответствии с правилами защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности оборудование, коммуникации и токоприемники на участках возможного образования зарядов статического электричества должны быть заземлены.

В местах выделения паров стирола и образования полистирольной пыли должна быть предусмотрена система приточно-вытяжной вентиляции.

Продукты разложения полистирола, полученного любым способом, токсичны. При переработке полистирола в результате частичной деструкции материала могут выделяться пары стирола и другие продукты разложения.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров стирола в воздухе рабочей зоны производственных помещений равна 5 мг/мГОСТ 20282-86 Полистирол общего назначения. Технические условия (с Изменением N 1). Область воспламенения смеси паров стирола с воздухом 1,05-7,5 по объему.

Пары стирола выше предельно допустимых концентраций вызывают раздражение слизистых оболочек глаз, носа, гортани, нарушение функций центральной нервной системы и печени, а также оказывают влияние на кроветворные органы.

Переработка полистирола должна производиться при наличии местной и общеобменной вентиляции при строгом соблюдении температурного режима и технологических параметров.

Вредное воздействие полистирола при его производстве и переработке определяется выделением стирола в окружающую среду.

Стирол обладает наркотическим и специфическим действием на организм, оказывая влияние на нервную систему, печень и кроветворение. Обладает мутагенным действием.

Меры и средства защиты природной среды от вредного воздействия обеспечиваются соблюдением требований техники безопасности при получении и переработке полистирола.

Содержание стирола в выбросах в атмосферу, сбросах в водоемы и загрязнения почвы при получении полистирола в соответствии, с Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий контролируют по предельно допустимым концентрациям стирола:

? в воздухе населенных мест - 0,003 мг/;

? в воде водоемов - 100 мг/ (0,1 мг/);

? рабочей зоне - по ГОСТ 12.1.005-88.

Утилизация отходов полистирольных пластиков

Отходы полистирола накапливаются в виде вышедших из употребления изделий из ПС и его сополимеров, а также в виде промышленных (технологических) отходов ПС общего назначения, ударопрочного ПС (УПС) и его сополимеров.

Вторичное использование полистирольных пластиков может идти по следующим путям:

? утилизация сильно загрязненных промышленных отходов;

? утилизация технологических отходов УПС и АБС-пластика методами литья под давлением, эктрузии и прессования;

? утилизация изношенных изделий;

? утилизация отходов пенополистирола (ППС);

? утилизация смешанных отходов.

Сильно загрязненные промышленные отходы образуются в производстве ПС и полистирольных пластиков при чистке реакторов, экструдеров и технологических линий в виде кусков различной величины и формы. Эти отходы вследствие загрязненности, неоднородности и низкого качества в основном уничтожают путем сжигания. Возможна их утилизация деструкцией, с использованием получаемых жидких продуктов в качестве топлива. Возможность присоединения к бензольному кольцу полистирола ионогенных групп позволяет получать на его основе иониты. Растворимость полимера в процессе переработки и эксплуатации также не меняется. Поэтому для получения механически прочных ионитов можно применять технологические отходы и изношенные полистирольные изделия, молекулярную массу которых путем термической деструкции доводят до значений, которые требуются по условиям синтеза ионитов (40…50 тыс.). Последующее хлорметилирование полученных продуктов приводит к получению соединений, растворимых в воде, что свидетельствует о возможности использования вторичного полистирольного сырья для получения растворимых полиэлектролитов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Борисов Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского. - 3-е изд., стереотипное. - М. : ООО ИД "Альянс", 2007. - 496 с.

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической Технологии / А. Г. Касаткин. - М. : Химия, 1973. - 754 с.

3 Корягин А.А. Сушильные аппараты и установки. Каталог / ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. - Изд. 3-е. - М. : 1988. - 73 с.

4. Лыков М. В. Сушка в химической промышленности / М. В. Лыков. - М. : Химия, 1973. - 754 с.

5. Павлов К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии : учеб. пособие для вузов / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков / Под ред. чл.-корр. АН СССР П. Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л. : Химия, 1987. - 576 с.

6. Центробежные вентиляторы (радиальные вентиляторы) низкого давления. Основные технические характеристики [Электронный ресурс] // Режим доступа: http://ventilator.od.ua/ (дата обращения 20.06.19).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1Физические свойства сухого воздуха (p = 0,101 Мпа)

-20	1.395	1.009	2,28	16,2	12,79	0.716
-10	1.342	1.009	2,36	16,7	12,43	0.712
0	1.293	1.005	2,44	17,2	13,28	0.707
10	1.247	1.005	2,51	17,6	14,16	0.705
20	1.205	1.005	2,59	18,1	15,06	0.703
30	1.165	1.005	2,67	18,6	16	0.701
40	1.128	1.005	2,76	19,1	16,96	0.699
50	1.093	1.005	2,83	19,6	17,95	0.698
60	1.060	1.005	2,9	20,1	18,97	0.696
70	1.029	1.009	2,96	20,6	20,02	0.694
80	1.000	1.009	3,05	21,1	21,09	0.692
90	0.972	1.009	3,13	21,5	22,1	0.690
100	0.946	1.009	3,21	21,9	23,13	0.688
120	0.898	1.009	3,34	22,8	25,45	0.686
140	0.854	1.013	3,49	23,7	27,8	0.684
160	0.815	1.017	3,64	24,5	30,09	0.682
180	0.779	1.022	3,78	25,3	32,49	0.681
200	0.746	1.026	3,93	26	34,85	0.680
250	0.674	1.038	4,27	27,4	40,61	0.677
300	0.615	1.047	4,6	29,7	48,33	0.674
350	0.566	1.059	4,91	31,4	55,46	0.676
400	0.524	1.068	5,21	33,6	63,09	0,678

Таблица 2Удельная теплоёмкость материалов

Материал	Удельная теплоемкость, , Дж/(кг*К)
Ацетон	2160
Железо	452
Кварц кристаллический	836
Мазут	2180
Нефть	2100
Парафин	2890
Поливинилхлорид	1100-1200
Полистирол	900
Полиэтилен	1700
Серная кислота	1380
Серный колчедан	540
Сталь углеродистая	468
Суперфосфат	1025
Уголь каменный (0-100	1170-1260
Хлорид калия	690

Таблица 3

	, кг/м3	, Дж/(кг·K)	,[Вт/(м·К)]	, м2/с	Pr
100	0,95	1068	0,0313	21,54	0,69
200	0,748	1097	0,0401	32,8	0,67
300	0,617	1122	0,0484	45,81	0,65
400	0,525	1151	0,057	60,38	0,64
500	0,457	1185	0,0656	76,3	0,63
600	0,505	1214	0,0742	93,61	0,62
700	0,363	1239	0,0827	112,1	0,61
800	0,33	1264	0,0915	131,8	0,6
900	0,301	1290	0,01	152,5	0,59
1000	0,275	1306	0,0109	174,3	0,58
1100	0,257	1323	0,0118	197,1	0,57
1200	0,24	1340	0,0126	221	0,56

Физические свойства дымовых газов

Диаграмма Рамзина для влажного воздуха

Температура мокрого термометра равна 32ЃЋ.

Размещено на Allbest.ru

...