4 Технологиялық бөлім

4.1 Материалдық есептеулер

Есептеулердің мақсаты өнім  бірлігін алу үшін шикізаттың барлық түрінің жұмсалуын анықтау болып табылады (т, кг, кг/с және т.б.) шикізаттың жұмсалу мөлшерінен қондырғы габариті, оның техникалық сипаттамасы мен өндірістің экономикалық көрсеткіштері тәуелді болады.

Материалдық есептеулерді жүргізгенде мына жұмыс ретін сақтау керек:

• материалдық ағындардың кескіндерінің суреттелуі (диаграммалар);

• процесс химизмінің нақты (мөлшерлі) суреттелуі;

• сатылар бойынша материалдық баланс кестесін құрып, есептеулер жүргізу;

• жұмсалушы коэфициенттерді есептеу.

Материалдық ағындар диаграммасында барлық материалдық ағындар суреттелуі керек. Ағынды көрсетуші сызықтарда олардың бағытын көрсетуге стрелкалар салынуы керек. Сызбада циркуляциялық ағын болғанда жобаланатын технологияға қатысы жоқ бірақ оларсыз оның өнімділігін санау мүмкін болмаса оны да көрсету керек. Материалдық ағындар диаграммасында аппараттарды тікбұрыштармен немесе басқа да геометриялық фигуралармен белгілеу керек. Әр тікбұрышта сәйкесті аппарат нөмірін немесе аппарат немесе процестің атауын қою керек. Материалдық ағындардың диаграммасын салу мысалы мына әдістемелік нұсқауда көрсетілген [9].

Материалдық есептеулердің соңы сатылар бойынша материалдық баланс кестесін толтыру мен құру. Бұл сұрақтар бойынша біршама нақты ақпарат мына әдебиеттерден қарауға болады [9], [10, с. 5-28; 11, с. 7-114; 12].

4.2 Жылулық есептеулер

Курстық жобада негізгі процесс жүретін аппарат үшін жылулық есептеулер жүргізу керек. Барлық химиялық процестер белгілі температуралық жағдайда және көп жағдайда белгілі бір жылу мөлшерін әкелу мен әкетуді талап етеді. Жылулық есептеулер мақсаты − химиялық немесе физикалық процестерді жүзеге асыру үшін келген немесе кеткен жылу шамасын анықтау. Бұл мақсат үшін жылулық баланс теңдеуін құрып шешеді, мысалы:

Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅

мұндағы Q ₁ – бастапқы затпен аппаратқа келген жылу мөлшері; Q ₂ – жылутасушы аппаратқа берілетін жылу мөлшері; Q ₃ – аппарата жүретін химиялық процесс жылуы; Q ₄ – аппараттан реакция өнімдерімен кеткен жылу мөлшері; Q ₅ – қоршаған ортаға жоғалған жылу.

Q₁, Q ₃, Q₄ шамаларын санап мына Q ₅ шаманы қабылдаған соң, Q ₂ қатысты жылу мөлшерінің жылулық баланс теңдеуін шешеді, ол процестің қажетті режимін қамтамасыз ету үшін аппаратқа әкелінген немесе әкетуге қажетті.

Заттардың жылу түзілуі мен жылусыйымдылықтардың, реакциялардың жылулық эффектісінің мәнін әдебиеттік анықтамалықтардан алады. Егер қандай да процесс оны белгілі бір әдістермен санау керек. Жылулық есептеулерді жүргізгеннен кейін жылулық баланстың мөлшерлі сипатын көрсететін кесте құрады.

Әртүрлі процестер мен балансты құру бойынша жылулық есептеулер жүргізу бойынша нақты материалдар мына әдебиеттерде келтірілген [4, с. 180 − 230; 10, с. 44 − 72; 11, c.152 − 188; 12, c. 27 − 32; 13; 14, с. 188 − 217; 15, с. 45 − 62, 172 − 281; 16].

4.3 Қондырғының технологиялық есептелуі мен таңдалуы

Бұл бөлімнің міндеті қондырғы конструкциясын таңдау, негізгі өлшемдерін анықтау (сыйымдылықты қондырғылар үшін) және басқа да сипаттамалары (жылуалмасу бетінің шамасы, араластырғыш білігінің мықтылығы, сорғыштар параметрлері мен т.б.). Жылулық және материалдық балансты ескере отырып есептеу.

Қондырғыны таңдау мына ретпен жүргізіледі:

• аппарат типін анықтау (жылуалмастырғыш, сорғыш және т.б.);

• негізгі техникалық сипаттамаларды анықтау үшін технологиялық есептеу жүргізу;

• сәйкесті каталог бойынша стандартты аппараты қабылдайды (реактор, ыдыс, жылуалмастырғыш, сорғыш және т.б.).

Сыйымдылығы бар қондырғыны есептеу үшін мына формуланы қолданады:

V =

мұндағы V − реактор көлемі (ыдыс), м³ ;  − уақыт бірлігіндегі өнімнің жұмсалуы, м/с;  − өнімнің аппаратта болу уақыты, с; z − мықтылық қор коэффициенті;  − толтыру ко­эффициенті.

Гетерогенді-каталитикалық процесті жүргізгенде немесе реакторда қандай да бір отырғыштық болғанда ол алған әрі бос қалған көлем ескеріледі.

Өнім шығымы материалдық есептеулерден алынады, яғни:

• 8  ден 24 с дейін қорын ескере отырып, бастапқы шикізаттың цехта сақталуы;

• Бір екі мәрте тиеу үшін үздікті процестер үшін шикізатқа арналған ыдастар;

• Реакторға үздіксіз өнім берілуін қамтамасыз ету үшін үздіксіз процестерді есептеу үшін толтырушы ыдыстар. Қондырғы үшін кемінде екі толтырушы ыдыс қабылдау керек;

• аралық ыдыстарды 12-15 минут болу уақытына сай есептейді.

Түйісу уақытын қолданылатын реакторлар мен олардың ерекшелігін ескере отырып, процесті жобалауға қажетті уақытқа есептейді (ішкі құрылымдардың болуы, насадкалар, гете­рогенді катализатор, оның табиғаты мен белсенділігі). Түйісу уақыты ретінде әдеби мәліметтерді қолданады немесе процестің кинетикалық сипаттамалары бойынша есептейді. Үздіксіз әрекетті реакторларды өндірістің жылдық мықтылығын, уақыт циклін, толтыру коэффициентін ескере отырып есептейді [20-23].

Жылуалмасушы аппаратураны жобалағанда кожухтүтікті жылуалмастырушыға береді. Олардың міндетінен тәуелсіз технологиялық есептеулерді жылу берілудің негізгі теңдеуі негізінде анықтайды:

F =

мұндағы F − жылуалмасу бетінің ауданы, м²; Q − жылулық салмақ (жылулық ағын), Вт; K − жылу берілу коэффициенті, Вт/мК; ^At_cp- орташа температура айырымы, град.

Жылуалмастырғыштарды есептеу туралы нақты мәліметтер мына әдебиеттерде келтірілген [17, с.149 - 213; 18, с. 326 - 343; 19, с. 411 - 456].

Сорғыштарды есептеу сорғыш типі мен оның негізгі сипаттамаларын ескере отырып двигатель білігінің мықтылығын ескере отырып анықталумен бекітіледі. Есептеу мына формуламен жүреді:

N =

мұндағы N − двигатель білігінің мықтылығы, кВт; Q − сорғыш өнімділігі, м/с; р − сорылған сұйық тығыздығы, кг/м ; g – бос түсуін жылдамдату, м/с ; H - напор, м;  -пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) [17, с. 65-90; 18, с. 127­150; 19, с. 187-216].

Көп жағдайда орталықты айналушы сорғыштар қолданылады, ол өнімділікті кең көлемде реттеушілігімен, әмбебаптығымен, оларды үлестеу үшін қолдану мүмкіндігімен сипатталады.

Бір аппарат үшін әртүрлі элементтерді толық әрі ұңғыл-шұңғылына дейін технологиялық, конструктивтік, механикалық есептеулер жоба жетекшісінің нақты тапсырмасымен жүргізіледі. Бұл есептеулер аппараттардың басқа есептеулерін жобаның түсініктеме қағазында келтіреді.

Түсініктеме қағазда біртипті аппараттардың барлық есептеулері көрсетілмейді. Мысал ретінде бір аппараттың есептеуін көрсетіп қалған мәліметтерді кесте түрінде келтірсе болады. Қондырғының технологиялық есептеулерін келтіргеннен кейін Қазақстанның және басқа елдің мұнай-химия өндірісіндегі жүргізілетін қондырғылардың стандарты каталогы бойынша кітапханалық қордан таңдап алады.

Таңдап алған аппаратқа мына сөз тіркестерін қолдана отырып түсініктеме жүргізеді, яғни «Қабылдаймыз (немесе «қабылданады») қондырғыға...», одан ары каталогта келтірілген техникалық сипаттамасы көрсетіледі. Каталогта стандарты аппарат болмаса студент оның геометриялық өлшемдері мен басқа да параметрлеріне конструктивті есептеулер жүргізеді. Мұндай есептеулерді жүргізгенде мына әдебиетті қолдануға болады [24].