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	2200 кг	2800 кг

 

I цех КФ-НФП для фанеры

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

 

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

 

Реактор – 4 м³

Смола КФ-НФП, загрузка: формалин – 3000 кг

карбамид – 1844 кг

КФ-НВ: формалин – 2500 кг

карбамид – 1593 кг

Выход смолы: 1) НФП – по сух. (абс. сухая смола) – 2600 кг

конц. (сух. остаток) – 68%

(перевод в жидкость)

2) НВ – (абс. сухая) – 2200 кг

конц. – 54%

 

В сутки требуется получить НВ:11648 : 335 = 34,77 т/сут

С учетом годового коэффициента использования оборудования К = 0,9:

34,77 : 0,9 = 37,63 т/сут

Технологический расчет

1)

Из них 39,59% карбамида = 15,76 т

60,4% формалина = 24,06 т

33,88м³

α = 33,88/3,4 = 9,96

β = 24/8 = 3

Нормы расхода

С учетом 97%: 447 · 0,97 = 433,59 кг

Расход:

1) карбамида: 433,59 – 177

1000 – х

2) формалина: 433,59 – 270

1000 – х

На 1 т смолы КФ-НВ:

Карбамид:

Формалин:

 

потери = 51,02 кг

 

+ Нужно получить КФ-НФП: 24,41 т/сут

Из них 38,08% карбамида = 11,76 т ρ = 1335 кг/м³

61,86% формалина = 19,1 т ρ = 1090 кг/м³

0,05% буры = 0,015 т

26,36м³ = 26м³ = V_сут

Технологический расчет

α = 26м³/3,4 = 7,65

β = 2

Расход материалов для получения 100 кг невакуум. карб. смолы:

Наименование м-лов	Расход на 100 кг смолы
1. Мочевина безводн. (97%) 2. Влага мочевины (3%) 3. Формальдегид с 40% формалином 4. Вода формалина (54%) 5. Метиловый спирт ф-на (9%) 6. Бура	36,9 1,2 22,89 33,42 5,57 0,05

 

Расход материалов на загр. 1 р-ра емкостью 4 м³ с учетом коэффициента загрузки 0,85

Наименование материала	Расход на запр. одного реакт. в кг
1. Моч.безв. 2. Влага мочевины 3. Формальдегид с 37% формалином 4. Вода формалина 5. Метиловый спирт ф-на 6. Бура Всего	1254,6 40,8 778,26 1136,28 189,38 1,7 3401,02 кг	38,08%     61,86   0,05% 100%

 

Получ-ся вак. смолы за 1 варку с учетом 79% вых.:

3401,02 · 0,79 = 2686,81 кг – в пересчете на усл.-сух.см. (68%) 2686,81·0,68 = 1827,03

вода смолы: 2686,81 – 1827,03 = 859,78 кг

потери составляют: 3401,02 · 0,015 = 51,02 кг

При сушке отгоняются спирт и вода

3401,02 – 2686,81 – 51,02 = 663,19кг на 1 варку

 

Материальный баланс (на 1 загрузку)

Приход (загрузка)	Расход (получ.)
1. Моч.безв. 2. Влага мочевины 3. Формальдегид с 37% формалином 4. Вода формалина 5. Метиловый спирт ф-на 6. Бура Всего	1254,60 40,80 778,26 1136,28 189,38 1,7 3401,02	1. Вакуум. смола КФ-НФП 2686,81 кг (из них 1827,03 – абс.сух., 859,78 кг - вода) 2. Потери в процессе производства 51,02 кг 3. Отгоняется воды 663,19 кг Всего 3401,02

 

В сутки требуется получить вакуум. смолы: 7360 : 335 = 21,97 т/сут

С учетом годового коэффициента использования оборудования К = 0,9:

21,97 : 0,9 = 24,41 т/сут

Технологический расчет аппарата

1)

2) количество операций в течение суток:

3) количество операций, которые может осуществить 1 аппарат в течение суток:

4) количество аппаратов:

5) с учетом запаса мощности, величина которой до 15%, количество уст.аппаратов

, r – запас мощности

Емкость аппарата при заданном количестве аппаратов:

 

КФ-НВ

1. Производительность – 11648 т/год

2. Выход – 97%

3. Потери – 3,6%

4. Число рабочих дней – 335

 

Рецепт

1. Карбамид 177 в.ч. или 39,6%

2. Формалин 270 в.ч. или 60,4%

Всего: 447 в.ч. или 100%

Расход химикатов на получение 100 кг невак. смолы

Наименование химиката	Расход
Карбамид безводн. Влага карбамида Формальдегид с 37% формалином Вода формалина Метиловый спирт формалина	38,4 1,19 22,35 32,62 5,43

Расход на 1 загрузку (4 м³ при 0,85)

 

Наименование химиката
Карбамид безводн. Влага карбамида Формальдегид с 37% формалином Вода формалина Метиловый спирт формалина Всего	1305,6 40,46 759,9 1109,08 184,62 3399,66 кг	39,59%     60,4%   100%

 

Получ-ся вак. смолы за 1 варку с учетом 97% вых.:

3399,66 · 0,97 = 3297,67 кг – факт.

потери: 3399,66 · 0,03 = 101,98 кг

в пересчете на абс. сух. смолу (конц. 54%):

3297,67·0,54 = 1780,74 кг

вода смолы: 1516,93 кг

Материальный баланс

Приход (загрузка)	Расход
Карбамид безводн. Влага карбамида Формальдегид с 37% формалином Вода формалина Метиловый спирт формалина Всего: 3399,66	3297,67 кг 1. Абс.сух. смола 1780,74 кг 2. Вода смолы 1516,93 кг 3. Потери в процессе 101,98 кг Всего 3399,65

 

Нормы расхода химикатов на производство 1 тонны условно-сухой смолы марки КФ-НФП

Формалин 37% концентрации Карбамид Аммиачная вода 25% концентрации Натр едкий 43% концентрации Хлор. аммоний 100% концентрации Бура

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

 

Нормы расхода химикатов на производство 1 тонны условно-сухой смолы марки КФ-НВ

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

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