Recipient sub Presiune cu Amestecător

Să se proiecteze un recipient sub presiune prevăzut cu un agitator şi sistem de acţionare al acestuia.

Recipientul va fi cilindric, vertical, de construcţie sudată cu manta de încălzire, având următoarele caracteristici dimensionale şi funcţionale:

- diametrul nominal ;

- înălţimea corpului recipientului ;

- presiunea nominală ;

- temperatura nominală ;

- capacul recipientului va fi de tip elipsoidal, amovibil, asamblat la corp prin flanşe şi respectiv şuruburi;

- fundul recipientului va fi de ti elipsoidal STAS 7949-81.

Pe recipient se prevăd următoarele racorduri (şi gura de vizitare), pentru care sunt date numerice:

- gura de vizitare (GV)

- pentru umplere (U)

- pentru golire (E)

- pentru aerisire (A)

Recipientul se va monta pe suporţi de tip A II – STAS 5520-86.

Mantaua recipientului având rol de încălzire (sau răcire) va avea diametrul nominal din cele imediat superioare şi va fi prevăzută cu următoarele racorduri:

- pentru intrarea fluidului termic;

- pentru ieşirea fluidului termic;

- pentru aerisirea mantalei.

Fluidul termic ce va circula în manta va fi ales în concordanţă cu procesul tehnologic ales. Recipientul este prevăzut cu un amestecător conform standardului CU BRAŢE.

Etanşarea dintre arborele amestecătorului şi capacul recipientului va fi de tipul etanşare mecanică.

Acţionarea amestecătorului se va face prin intermediul unui motoreductor tip ales din catalog de firmă producătoare, „Neptun Câmpina S:A:”, conform fabricaţiei naţionale curente.

Turaţia arborelui amestecător este

Proiectul va cuprinde:

A. – Memoriul tehnic de calcul conţinând:

1. Fişa de lucru

2. Tema de proiect

3. Încadrarea recipientului proiectat într-o instalaţie tehnologică:

3.1. Alegerea procesului tehnologic

3.2. Alegerea instalaţiei tehnologice

3.3. Stabilirea parametrilor fizici ai mediului din recipient

3.4. Stabilirea parametrilor fizici din mantaua recipientului

4. Calculul de rezistenţă al corpului recipientului:

4.1. Alegerea materialului (corp, capac, fund)

4.2. Calculul la presiunea interioară (dimensionare grosime perete)

4.3. Calculul la presiunea exterioară

5. Calculul capacului elipsoidal al recipientului:

5.1. Calculul la presiunea interioară (dimensionare grosime capac)

6. Calculul fluidului elipsoidal al recipientului:

6.1. Calculul la presiunea interioară (dimensionare grosime fund)

6.2. Calculul la presiunea exterioară

7. Calculul de rezistenţă al mantalei:

7.1. Alegerea materialului pentru manta

7.2. Calculul la presiune interioară al corpului mantalei (dimensionare grosime perete)

7.3. Calculul la presiune interioară al fundului mantalei recipientului elipsoidal

8. Verificarea de rezistenţă a elementelor recipientului la presiunea de probă hidraulică

9. Stabilirea dimensiunilor definitive pentru recipient (centralizarea tuturor dimensiunilor reieşite în urma verificărilor de rezistenţă pentru corp cilindric, fund, capac)

11. Calculul asamblării cu flanşă a capacului cu corpul recipientului:

11.1. Alegerea flanşelor, garniturii şi a elementelor asamblării conform STAS 9801-79

11.2. Calculul forţelor din asamblare

11.3. Verificarea etanşeităţii asamblării

11.4. Verificarea flanşelor

11.5. Verificarea şuruburilor

12. Calculul greutăţii recipientului şi alegerea suporturilor

13. Calculul amestecătorului:

13.1. Alegerea tipului şi a dimensiunii amestecătorului

13.2. Calculul puterii necesare pentru realizarea procesului de amestecare

14. Calculul arborelui amestecător:

14.1. Predimensionarea arborelui amestecătorului din condiţia de rezistenţă la solicitări compuse

15. Alegerea sistemului de etanşare:

15.1. Calculul puterii pierdute prin etanşare

15.2. Alegerea etanşării

16. Alegerea motoreductorului

17. Alegerea şi verificarea cuplajului elastic dintre motoreductor şi arborele amestecătorului

18. Stabilirea elementelor anexe ale recipientului

19. Recomandări privind execuţia, punerea în funcţiune, exploatarea şi întreţinerea recipientului

20. Bibliografie

B. – Partea grafică cuprinzând desenul de ansamblu al recipientului

Observaţii:

a) Desenele vor fi executate în creion, pe hârtie albă, reprezentări, scări şi formate standardizate

b) Memoriul tehnic da calcul şi desenele împăturite (STAS) se vor prezenta într-un dosar fără şină

3. Încadrarea procesului proiectat într-o instalaţie tehnologică

3.1. Alegerea procesului tehnologic

Pe baza parametrilor tehnologici impuşi prin tema de proiect, au fost studiate o serie de tehnologii de sinteză a unor compuşi organici. Din acest studiu a rezultat că „Tehnologia de fabricare a difenil-aminei” corespunde cel mai bine acestor parametri impuşi.

Sinteza difenil-aminei are la bază reacţia de condensare a anilinei cu clorhidratul său:

Reacţia de condensare are loc prin încălzirea celor doi reactanţi la 230÷250 şi 4÷6 atm.

Produsul tehnic de puritate minim 90% se obţine cu randament 82÷85% şi se prezintă sub forma unui solid cristalin de culoare galben-maronie cu . Produsul pur formează cristale galbene cu .

Tehnologia de fabricare a difenil-aminei cuprinde următoarele etape:

- Obţinerea clorhidratului de anilină;

- Condensarea anilinei cu clorhidratul său;

- Separarea difenil-aminei tehnice;

- Purificarea produsului tehnic.

3.2. Alegerea instalaţiei tehnologice

Din instalaţia completă de fabricare a difenil-aminei s-a ales numai instalaţia de sinteză propriu-zisă, deoarece aceasta include şi reactorul de condensare, utilaj care funcţionează în limitele impuse pentru recipientul care urmează a fi proiectat. Această parte a instalaţiei tehnologice este prezentată în figura 3.1.

- Descrierea procesului tehnologic:

În reactorul 2 prevăzut cu: manta de încălzire, agitator cu braţe, tub barbotor pentru introducerea HCl(g), sistem de control a temperaturii şi presiunii, se introduce anilina proaspăt distilată; se porneşte agitarea şi prin tubul barbotor uscat se introduce HCl(g). Cantitatea de HCl(g) introdusă este calculată astfel încât 50% din anilină să fie transformată în clorhidrat. La sfârşitul introducerii HCl(g), raportul molar – anilină:clorhidrat de anilină – este 1:1. Introducerea HCl(g) necesită 1:30÷2 ore. În acest timp, temperatura amestecului de reacţie creşte treptat, ajungând la 50÷52oC.

Suspensia astfel formată este încălzită timp de 20 ore la 240÷250oC, când are loc reacţia de condensare. Presiunea în reactor creşte continuu până când ajunge la cca. 6 atm. După primele două ore de încălzire, se destind vaporii formaţi prin condensatorul 3 şi vasul de recepţie 4, pentru eliminarea completă a apei care influenţează negativ reacţia de condensare. Împreună cu vaporii de apă este antrenată şi o cantitate mică de anilină care este colectată în vasul de recepţie 4, iar de aici este trimisă la instalaţia de recuperare. Operaţia de destindere se repetă de 3÷4 ori, în interval de o oră.

După terminarea reacţiei de condensare, masa de reacţie topită este transvazată în vasul de acidulare 5, unde este răcită până la 90oC. Peste aceasta se adaugă apă rece (100 L H2O la 1 kmol anilină) şi se agită puternic. Clorura de amoniu şi clorhidratul de anilină nereacţionat trec în soluţia apoasă, iar difenil-amina insolubilă se separă ca strat organic superior. Din vasul 6, de măsură, se adaugă HCl de concentraţie 35% până când pH-ul soluţiei ajunge la 2÷3.

Anilina nereacţionată trece sub formă de clorhidrat solubil în apă. Difenil-amina nu formează clorhidrat şi rămâne ca strat organic insolubil.

Întregul conţinut al vasului de acidulare se transvazează în vasul 7, de precipitat, unde se răceşte sub agitare timp de 6÷7 ore la temperatura de 3÷5oC, timp în care difenil-amina cristalizează.

Se filtrează difenil-amina pe filtrul-presă 9, iar soluţia se colectează în vasul de recepţie 10. Vasul de precipitare se spală cu apa care se trece apoi prin filtrul-presă pentru spălarea difenil-aminei. În final, difenil-amina se spală cu soluţie de Na2CO3 de concentraţie 5% şi, apoi, cu apă curată. Apele de spălare se colectează în vasul de recepţie 11 şi, de aici, se trimit la instalaţia de neutralizare. Difenil-amina umedă este trimisă la instalaţia de purificare prin recristalizare şi, apoi, la instalaţia de uscare. Se obţine un produs de puritate peste 98%, cu