Расчет возможности теплосъема реактором-хлоратором в производстве хлорированного парафина марки ХП-470



В статье рассматривается процесс получения хлорированного парафина марки ХП-470 термическим (темновым) способом. В статье приведен тепловой расчет реактора-хлоратора.

Ключевые слова: хлорпарафины, ХП-470, хлорированные парафины.

Парафин хлорированный получают методом термического (темнового) хлорирования парафинов испаренным хлором в отсутствии света, без инициаторов и давления, периодическим способом при температуре 100–115 °С, с последующей отдувкой хлорпарафинов от растворенных кислых газов и стабилизацией не отвержденными эпоксидно-диановыми смолами [1].

Парафин хлорированный марки ХП-470 применяется в промышленности в качестве вторичного пластификатора в светлых полимерных композициях, а также как дешевый заменитель дорогих пластификаторов, например, диоктилфталата (ДОФ) и дибутилфталата (ДБФ).

Целью настоящего расчета является определение возможности съема теплоты в ходе протекания сильно экзотермичной реакции хлорирования парафинов заранее подобранным реактором-хлоратором с известной поверхностью теплообмена и оборудованным рубашкой.

Так как уже принят стандартный реактор объемом 6,3 м3, поверхность теплообмена которого составляет 14,8 м, расчет будет выполнен на возможность съема тепла в имеющемся аппарате.

Исходные данные для теплового расчета:

1. Толщина стенки аппарата S=0,016 м;
2. Теплопроводность стенки аппарата λст=46,5 Вт/(м*К);
3. Площадь поверхности теплообмена F=14,8 м2;
4. Тепловая нагрузка на аппарат QF=169855,25 Вт= 611,43 МДж/час;
5. Теплопроводность среды λ=0,12 Вт/(м*К);
6. Удельная теплоемкость среды с=1012 Дж/(кг*К);
7. Температура среды t=115 °С;
8. Расход хладагента Vt=0,01 м3 /с;
9. Плотность хладагента рт=1000 кг/м3;
10. Плотность среды р=1400 кг/м3
11. Теплопроводность хладагента λт=0,61 Вт/(м*К);
12. Удельная теплоемкость хладагента с=4190 Дж/(кг*К);
13. Эквивалентный диаметр канала рубашки dэкв=0,67 м.

Тепловой расчет [1]:

В качестве хладагента применяется оборотная вода.

Параметр a1:

Параметр а2:

Параметр а3:

Коэффициент теплоотдачи от перемешиваемой среды:

Коэффициент εт:

Скорость хладагента:

Температура хладагента на выходе из рубашки:

,

Где QF рассчитана на 1 сек, 611,43 /3600=169841,67 Дж/сек,

t1 — температура хладагента на входа в рубашку

Средняя расчетная температура хладагента в рубашке:

°С

Температура стенки аппарата:

°С

Число Рейнольдса:

Число Прандтля:

Коэффициент теплоотдачи от хладагента:

Разность температур на входе хладагента в рубашку:

°С

Разность температур на выходе хладагента из рубашки:

Средняя разность температур перемешиваемой среды и хладагента:

°С

Коэффициент теплопередачи:

Максимально возможная тепловая нагрузка, которую снимет хладагент:

.

Поскольку максимально возможная тепловая нагрузка, снимаемая хладагентом, равна 681 МДж/час, а фактическая тепловая нагрузка на аппарат составляет 611,43 МДж/час, расчет можно считать завершенным.

В результате теплового расчета аппарата установлено, что подобранный реактор-хлоратор полностью удовлетворяет по параметру теплосъема производству хлорпарафина марки ХП-470.

Литература:

1. Пат. 2081102 Российская Федерация, МПК С 07С 17/10, С 07 С19/01. Способ получения хлорпарафинов / Николенко B. C.; Климов С. А.; заявитель и патентообладатель товарищество с ограниченной ответственностью «Аэлита» — № 5065602/04; заявл. 13.10.1992; опубл. 10.06.1997.
2. Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное 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. — Ленинград: Химия, 1987. — 576 с.