Перечень сокращений и обозначений 6
Введение 7
1 Литературный обзор 8
1.1 Общие сведения о полиамиде-6 8
1.1.1 История открытия полиамидов 12
1.1.2 Мировой рынок полиамида-6 15
1.1.3 Сравнение свойств разных марок полиамида 19
1.2 Сырье для производства полиамида 24
1.3 Процесс полиамидирования 25
1.4 Параметры, влияющие на процесс полиамидирования 27
1.5 Технологическая схема производства полиамида-6 непрерывным
способом 28
2 расчетная часть 32
2.1 расчет материального и энергетического баланса 32
2.1.1 расчет материального баланса 32
2.1.2 расчет энергетического баланса 49
в ходе расчёта энергетического баланса полимеризатора для синтеза полиамида-6, были определены затраты и потери тепла 52
2.2 расчет основного аппарата и вспомогательного оборудования 53
2.2.1 расчет основного аппарата. Расчет полимеризатора 53
2.2.2 расчет дополнительного оборудования. Расчёт сушильной колонны 55
Заключение 59
Список используемых источников 60
Приложение А. Чертеж технологической схемы производства полиамида-6 непрерывным способом 63
Приложение Б. Чертеж общего вида основного аппарата
полимиризатора 64
Приложение В. Чертеж общего вида дополнительного оборудования сушильной колонны 65
Полиамид-6 является очень востребованным сырьём на мировом рынке. Благодаря своим физико-химическим параметрам таким как эластичность, прочность, химическая и термическая устойчивость, ПА-6 широко используется как в химической, так и в транспортной промышленности.
Полиамиды широко используются для производства таких материалов, как волокна для одежды, веревки, структурные и механические компоненты, армирующие элементы в шинах и клеи. Полиамиды являются важными коммерческими полимерными материалами, составляющими примерно 4 % от общего мирового потребления основных полимеров. На ПЛ-6 приходится около 54 % производимых полиамидов, на ПЛ-6,6 - около 36 %.
Производство полиамида-6 выгодно с точки зрения конкурентоспособности и сбыта продукции. В настоящее время производство полиамида конкурирует с производством полиэфира. Однако он на протяжении годов остается востребованным на рынке сырья, а число изделий, которые изготавливаются из полиамида-6 или с его добавлением увеличивается.
Целью работы является расчёт установки производства полиамида-6 производительностью 20 тыс.тонн/год.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- Рассмотреть процесс производства полиамида-6;
- Составить материальный баланс производства;
- Составить энергетический баланс производства;
- Произвести расчет основного аппарата - полимеризатора;
- Произвести расчёт дополнительного оборудования - сушильной колонны;
- Предложить технологическую схему процесса, чертеж основного аппарата и дополнительного оборудования.
В выпускной квалификационной работе был рассмотрен процесс получения полиамида-6 непрерывным способом. В литературном обзоре были рассмотрены основные свойства полиамида-6, история открытия и создания полиамидов, сравнительная характеристика различных полиамидов и их свойств, мировой рынок полиамида-6, исходное сырье для производства, способ и особенности получения полиамида-6, параметры, влияющие на процесс полимеризации, а также предложена технологическая схема процесса получения полиамида-6 непрерывным способом.
В расчётной части составлены схема потоков, рассчитаны материальный и энергетический балансы производства полиамида-6, произведен расчет полимеризатора и сушильной колонны, а также определены их основные параметры, конструктивные размеры, сделаны чертежи основного вида данных аппаратов.
Полимеризатор имеет диаметр 2,8 м, высоту 5,65 м, и реакционный объём 13,5 м3. Масса аппарата 7,82 т.
Сушильная колонна имеет диаметр 3,2 м, высоту 22 м, реакционный объём 47,24 м3. Масса сушилки 145,65 т.
По произведенным расчетам можно сделать вывод что для производства полиамида-6 производительностью 20 тыс.тонн/год требуется:
1. Капролактама в количестве 2855,11 кг/ч.
2. Воды в количестве 30,69 кг/ч.
3. Количество уксусной кислоты составило 36,25 кг/ч.
4. Теплоты, необходимой для нагрева материала до температуры реакции 1201145,86 кДж/ч.
5. Теплоты, уносимой из аппарата продуктами реакции 4174741,99 кДж/ч.
6. Теплоты, теряемой аппаратом в окружающую среду 91887,62 кДж/ч.
