Херсон 2012 4 страница

Фарби для вибивання до машин подаються підвісним транспортом у закритих цебрах з нержавіючої сталі.

Кількість устаткування для приготування загусток для розподілу фарб для вибивання визначається виходячи з їхньої продуктивності чи оборотності. Кількість цебер розраховують по загальній кількості фарб для вибивання із 100%-м запасом. Місткість одного цебра приймається рівною 60 кг. На хімстанції необхідно передбачити устаткування для фільтрації (цідіння) загусток і фарб для вибивання. Необхідно передбачити установку для миття цебер.

Для масового приготування крохмальних загусток досить широко застосовують установки системи Шахова.

Мал.7. Схема модернізованої установки Шахова

ля приготування загустки.

Схема такої установки показана на мал.7. Крохмаль з мішків за допомогою тельферу висипається в приймач із пристроєм, що просіває, у виді хитного сита (940Х780 мм). Далі борошняна маса захоплюється горизонтальним 1 (діаметр 150, Н =1300 мм) і потім вертикальним 2 (діаметр 200, Н =4240 мм) шнеками, висипається в бункер 3 і горизонтальним шнеком 4 (діаметр 200, Н =1700 мм) дозується в бак 5 місткістю 580 л для приготування крохмальної суспензії (крохмального молочка), у який попередньо наливається холодна вода I. При перемішуванні відцентровим насосом крохмальна суспензія поворотом триходового крана направляється в казан 8 місткістю 1200 л, у якого замість мішалки мається відбивач 7 і встановлена над ним форсунка(показано стрілкою). Струмінь рідини, вдаряючись об відбивач, сприяє ефективному перемішуванню і прискоренню процесу варіння. У казан 8 попередньо заливається порція холодної води I, а в момент подачі крохмальної суспензії дозується подача мінеральної олії II з мірника 6, у який вона самопливом надходить з видаткового баку, встановленого на площадці верхнього рівня (на малюнку не показано). Варіння загустки здійснюється за допомогою підігрівача 9, через трубки якого загустка шестеренчастим насосом прокачується по замкнутій циркуляції: насос—>підігрівник 9— >котел 8— >насос. До міжтрубого простору підігрівника подається пара III, і починається варіння, що триває 20 хв, після чого пара відключається й у цей простір подається холодна вода I для охолодження загустки протягом 45 хв. У днищі підігрівника вмонтовані штуцери для виведення конденсату V і зливу води IV. Готова загустка перекачується тим же насосом у збірник-чан 10 місткістю 1200 л, а з нього через цідилку системи Шахова 12 у збірники 11 місткістю 500 л кожний для збереження процідженої загустки, з яких вона подається до місць для приготування фарби 13. Продуктивність такої установки складає 1200 л за 2—2,5 год. Усі баки і бункер виконані з нержавіючої сталі. Баки для розварювання і підігрівник повинні мати теплоізоляцію.

ХІМІЧНІ СТАНЦІЇ ЦЕХУ ЗАКЛЮЧНОЇ ОБРОБКИ (апретурного цеху)

Хімічна станція передбачає наявність установок для приготування усіх видів апретур. Для приготування апретур можуть застосовуватися реактори чи апарати типу Шахова місткістю 1000 - 2000 л.

Крохмальні апретури в апаратах Шахова готуються так само, як і загустки у цеху вибивання.

Густі пастоподібні хімікати (карбамол, метазин, гліказин) вимиваються з тари за допомогою форсунок, встановлених у робочих баках з підігрівом.

Хімікати, що вимагають перед уживанням підігріву (алкамон, поліетиленова емульсія й ін.), поміщають у баки, оснащені змійовиком для обігріву і вимивання їх з бочок.

Тверді хімікати розчиняються в реакторах. Різні емульсії і латекси надходять по трубах зі складу наливних вантажів.

Концентрація латексів (емульсій) не перевищує 30-35 %, вихідна концентрація оздоблювальних пастоподібних препаратів і ТДР приймається за 100%.

Робочі розчини для заключних обробок: маломнучкої, малозсідаючої, стійкого тиснення (з карбамолів, метазину, гліказину, алкамону, препарату АМ і ін.) при змішуванні з каталізаторами швидко псуються.

Тому суміші їх готують із розрахунку використання протягом 2-3 год, інакше відбудеться поверхневе відкладання смоли на тканині, і ефект обробки різко погіршиться.

Мал.8. Схема хімічної станції для приготування

апрету для маломнучкої обробки.

До неї входять установки: для приготування концентрованих розчинів предконденсатів (карбамолів, метазину, гліказину) 9 і 1, алкамону 8 і 2, каталізатору (хлористого магнію) 7 і 3, дозатори 5, змішувач 6 і видатковий бак 4. Баки для збереження розчинів мають подвійні стінки для обігріву порою чи охолодження водою. Усі баки герметично закриваються і оснащені відсосною вентиляцією.

Предконденсат у баці 9 (див. мал.8) вимивається за допомогою форсунки з барабану циркулюючою водою, підігрітою до заданої температури, доводиться до концентрації 250—300 г/л і перекачується в бак 1 для збереження. Можливий також добір половинної порції приготовленого розчину. Алкамон розчиняється при температурі 70—80 °С і легко стікає з бочки в бак з циркулюючою рідиною. Концентрація його доводиться до 200 г/л, після чого перекачується в бак 2.

Хлористий магній вручну (V) завантажується в реактор 7, розчиняється у воді, доводиться до концентрації 200 г/л і стисненим повітрям (IV) перекачується в бак 3. Змішування приготовлених компонентів і розведення їх холодною чи гарячою водою (7, 11) здійснюються в змішувачі 6 з мішалкою, причому хлористий магній вводиться в останню чергу (перед уживанням), після чого готовий розчин насосом перекачується у видатковий бак 4, а з нього подається до машин. Баки для приготування розчинів обігріваються порою (III) і мають штуцери для підведення холодної води (/), зливання (VI} і конденсатовідвідники (VII}. Основні етапи процесу автоматизовані: дозування, перемішування, нагрівання й ін. Керує процесом один оператор з пульту керування.

Ряд основних операцій заготівлі апретур автоматизується, у тому числі:

· дозування хімікатів і води і послідовна їхня подача в заготівельні баки і реактори;

· керування готуванням розчинів — перемішування, регулювання температури і т.д. (це керування повинне бути програмним);

· транспортування заготовлених розчинів у живильні баки і контролювання рівня в них;

· контролювання подачі апретуючих розчинів до плюсовок апаратів.

Для оперативного спостереження за протіканням процесів варто проектувати схему зі світловою і звуковою сигналізацією.

РОЗРАХУНКИ ВИТРАТ ХІММАТЕРІАЛІВ.

МЕТОДИКА ПРОЕКТУВАННЯ ХІМІЧНИХ СТАНЦІЙ

Проектування хімстанції починається з розрахунку витрати хімматеріалів і об"ємів розчинів, використовуваних хімматеріалів (концентрованих, живильних чи робочих). Попередньо розробляються принципові схеми окремих вузлів, призначених для приготування маткового чи живильного розчину для кожного технологічного розчину чи процесу. Окремі вузли поєднуються в загальну схему хімічної станції цеху.

Тому до проектування хімічної станції можна приступати тільки після розрахунку добової чи змінної витрати хімічних матеріалів.

Місткості видаткових і живильних баків розраховують звичайно для добової чи змінної витрати хімічних матеріалів.

Розрахунок витрат хімматеріалів і барвників

Витрати хімічних матеріалів і барвників по цехах розраховують відповідно до зазначених норм, а також на підставі літературних даних, практичних даних фарбувально-опоряджувальних фабрик і проектних організацій.

Загальні витрати хімічних матеріалів М_заг. в кг можуть бути розраховані за формулою (1):

(1)

де G_тк – вага текстильного матеріалу, що обробляється, кг; Р - витрата хімічних матеріалів і барвників у відсотках від маси текстильних матеріалів, %.

Вага текстильного матеріалу кг, який обробляється (2):

(2)

де L – довжина тканини що обробляється, м;

b – ширина ткани, м;

m_м2 – поверхнева щільність тканини (вага м² тканини), г/м².

У тих випадках, коли норми витрат хімічних матеріалів і барвників відсутні, розрахунок здійснюють за формулами (3) – (17).

Для машин безперервної дії хімічні матеріали кг розраховуються виходячи з рецептури робочих розчинів за формулою (3):

Мзаг. = Мпросоч.+ Мз.р. + Мхім.вз. + Мадс. - Мреген.,

(3)

де М_заг. - загальна витрата хімічних матеріалів, кг;

М_{просоч.} - витрата хімічних матеріалів при просоченні текстильного матеріалу, кг;

М_з.р. - витрата хімічних матеріалів з урахуванням зміни розчину на добу, кг;

М_хім.вз. - витрата хімічних матеріалів при наявності хімічної взаємодії, кг; М_адс. - витрата хімічних матеріалів при наявності міжмолекулярної взаємодії барвника з волокном, кг;

М_реген. - кількість хімічних матеріалів, що надходить на повторне використання після регенерації, кг.

При відсутності повторного використання хімічних матеріалів М_реген. дорівнює нулю.

Витрату хімічних матеріалів у кг при просоченні текстильного матеріалу на лініях безперервної дії знаходять за формулою (4):

(4)

де G_тм - маса текстильних матеріалів, що підлягають обробці, кг;

W₂- віджим відповідно на виході машини, %;

W₁, - віджим відповідно на вході машини, %;

С_р - концентрація робочого розчину, г/л;

d - питома маса (густина) розчину кг/м³.

Об’єм робочого розчину V_р чи об»єм води, при просоченні водою, який виноситься з машини лінії розраховують (5):

Vр =

(5)

де G_тм - маса текстильних матеріалів, що підлягають обробці, кг;

V_р = V_вл - об’єм робочого розчину чи води, що виноситься волокнистим матеріалом із робочої ванни, л:

W₂ = W - ступінь віджиму (відтжимання) текстильного матеріалу на виході з машини %.

Витрати хімікату на обробку текстильного матеріалу можуть бути розраховані на основі витрат об’ємів робочого, живильного чи концентрованого розчинів та їх концентрацій (густина розчинів = 1) (6):

Мпросоч = Vр *Ср = Vжив * Cжив = Vк* Cк

(6)

V_р ,C_р - об’єм та концентрація робочого - л, г/л;

V_к, C_к - об’єм та концентрація концентрованого розчину - л, г/л;

V_жив, C_жив - об’єм та концентрація живильного розчину - л, г/л.

Маса хімікату при зміні розчину у ваннах чи плюсовках обладнання у разі забруднення розчинів та при повній зупинці роботи обладнання розраховують за формулою (7):

(7)

де V - об"єм ванни (ММ-200 1200 л, ВМБ-140-10 470 л, ВЦП-120-6 750 л, ВРМ-140-6 880 л, ВЦМ-180-6 1100 л), чи плюсовки (від ПД-120-12 20 л, ПД-180-12 30 л до 200 л)на опоряджувальному устаткуванні при зміні розчинів;

С_р - концентрація робочого розчину, г/л;

n- число раз зміни розчину в добу чи зміну.

Число раз зміни розчину на відбільних чи мерсеризаційних лінія, з великими об»ємами ванн, може здійснюватися по мірі забруднення ванни чи один раз при повній зупинці лінії та зливанні розчинів. Тобто один раз на тиждень при трьохзмінному режимі роботи або інші терміни, встановлені на виробництві.

Загальні витрати М_з.р. зазвичайно становлять не більше 3 – 5 % від витрата хімічних матеріалів при просоченні текстильного матеріалу М_{просоч.}.

У більшості випадків текстильні матеріали обробляються в розведених розчинах, щільність яких можна прийняти рівній 1 г/см³:

Маса хімікатів при наявності хімічної взаємодії - М_хім.вз та при наявності міжмолекулярної взаємодії барвника з волокном - М_адс у кг за звичайно розраховується (8) - (9):

Мхім.вз.= Мпросоч* α

(8)

де α - коефіцієнт що дорівнює 0,002-0,003;

Мадс.= Мпросоч * β

(9)

β - коефіцієнт що дорівнює 0,001-0,002.

Для машин періодичної дії витрати хімічних матеріалів М_заг. розраховуються за формулою (10), кг:

(10)

де G – вага текстильного матеріалу, що обробляється, кг;

G_х – вага партії текстильного матеріалу, що обробляється, кг;

V_p - об’єм ванни робочого розчину обладнання періодичної дії, л;

C_p - масова концентрація робочого розчину, г/л;

m - модуль ванни, тобто відношення обсягу робочого розчину до маси матеріалу.

Для машин періодичної дії V_p - об’єм робочого розчину у л розраховують за формулою (11):

(11)

Якщо робочий розчин готують з концентрованого розчину, то обсяг вихідного концентрованого розчину (12), л:

,

(12)

де С_к - концентрація концентрованого розчину, г/л.

Обсяг води, необхідний для приготування робочого розчину з концентрованого розчину (13), л:

(13)

де V_вл -обсяг води, що привноситься волокнистим матеріалом (14), л:

,

(14)

якщо обробляють суху тканину, то ;

W - ступінь віджиму (віджимання) текстильного матеріалу, що надходить на обробку, %.

Якщо відпрацьований розчин використовується вдруге, то обсяг концентрованого розчину л для підживлення ванни розраховується за формулою (15):

,

(15)

де V_отр - обсяг відпрацьованого розчину, л;

С_отр- масова концентрація відпрацьованого розчину, г/л.

Обсяг води, необхідний для розведення концентрованого розчину, визначається за формулою (16):

(16)

Кількість регенерованих речовин розраховується в кожному випадку індивідуально з урахуванням кількості речовин, що повертаються у виробництво. Якщо речовини не регенеруються, М_реген прирівнюється нулю.

У цеху друкування витрати загустки, хімічних матеріалів і барвників розраховують виходячи з рецептури фарби для друкування і на підставі її норм витрати на 1 м тканини.

Розрахунок витрати фарби для друкування при вибиванні заснований на використанні емпіричних норм витрати в залежності від грунтовитості малюнку з урахуванням виду волокна і типу машини для друкування.

Для друкування бавовняних тканин на циліндричних машинах із гравірованими валами запропоновані наступні норми витрати фарби для друкування, виходячи з розподілу малюнків за їх складністю та грунтовитістю (площею заповнення малюнком квадратного метра тканини) на сім груп:

Норма витрати фарби на 1м²

Група малюнків для тканини шириною 1 м, г/м

I До 23,5

II 23,5—28,0

III 28,0—34,0

IV 34,0—42,0

V 42,0—48,5

VI 48,5—58,5

VII 58,5—68,5

Користаючись цими даними, можна визначити витрати фарби на друкування заданого об"єму тканини.

Загальні витрати фарби для друкування М_к визначають за формулою(17),кг:

,

(17)

де G - маса текстильного матеріалу, кг;

K₁ - витрати фарби для друкування на 1 кг текстильного матеріалу, кг;

р - кількість текстильного матеріалу, м² чи метрів погонної довжини;

К₂ - витрати фарби для друкування на 1 м² чи 1 м погонної довжини, кг.

Аналогічно розраховують кількість фарби для друкування кожного кольору для створення малюнку планованої грунтовитості друкування.

Виходячи з загальної витрати фарби для друкування розраховує вміст кожного компонента від А₁ до А_n, що входять до складу фарби для друкування за формулами (18) (19), кг:

,	(18)
,	(19)

де А₁ - А_n, - кількість відповідного хімікату чи барвника, що входить до складу фарби для друкування, г/кг.

Після розрахунку кількості загустки, необхідної для приготування фарби для друкування, виходячи з рецепту загустки розраховують кількість сухого загусника.

У цеху друкування часто готують фарбу для друкування з великим вмістом барвника (ціла чи маткова). Розбавляючи цілу фарбу для друкування загусткою, одержують розподіл чи купюр. Для відмінності цілої фарби для друкування і розподілу після найменування-барвника, що входить до складу фарби для друкування, ставлять дробове число, у чисельнику якого зазначене число вагових частин загустки. Ціла фарба для друкування позначається 1/0. Для розведення цілої фарби для друкування застосовують эагустку для розподілу, що містить усі компоненти фарби для друкування, крім барвника.

Масову концентрацію барвника в друкованій фарбі розподілу визначають за формулою (20), г/кг:

,

(20)

де С, С - концентрація барвника відповідно в розведеній і цілій друкованій фарбі, г/кг;

n_k - число частин цілої фарби для друкування;

n_o - сума числа частин цілої фарби для друкування і загустки в обумовленій фарбі для друкування.

У цеху друкування витрату загустників, хімічних матеріалів і барвників розраховують, виходячи з рецептури фарби для друкування і на підставі норм витрат фарби (у грамах на 1м² або кг/м²). Кількість загустників розраховують виходячи з рецепта загустки.

Після розрахунку всіх хімічних матеріалів і барвників однойменні матеріали підсумовуються по всіх операціях у цеху і зводяться в загальну таблицю для розрахунку обладнання хімічної станції.

Приклад.

Таблиця — Витрати хімічних матеріалів по цеху

Операція	Кількість текстиль них матеріалів, які обробляються, кг	Найменування хімічних матеріалів і барвників	Концентрація робочого розчину, г/л	Від жим, %	Об»єм робочого розчину, л	Витрати хімікату, кг
у добу, зміну	годину	у добу, зміну
Мерсеризація		Гідроксид натрію					1636,4
Вибілювання		Гідроксид натрію
вибілювання		Силікат натрію

Закінчуючи розрахункову частину проекту, студент повинен зробити аналіз отриманих результатів, їх відповідності завданню на проектування, висловити свої думки про можливі шляхи удосконалення даного процесу.

РОЗРАХУНОК ТА ВИБІР УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ПРИГОТУВАННЯ РОЗЧИНІВ

НА ХІМІЧНІЙ СТАНЦІЇ.

На фарбувально-опоряджувальних фабриках, як правило, будують цехові хімічні станції для приготування розчинів, які застосовуються у цеху.

Розрахунок і підбір устаткування для приготування технологічних розчинів на хімічній станції що проектується роблять після розрахунку витрат хімматеріалів і складання попередньої схеми приготування та збереження кожного технологічного розчину.

У фарбувальному виробництві число баків для барвників може бути збільшене з метою закріплення баків за барвником визначеного кольору. У цьому випадку зменшуються витрати часу на підготовку баків - промивання, очищення - при переході з одного кольору на іншій.

Маточні розчини готуються наскільки можливо більшої концентрації, як це дозволяє розчинність.

Живильні розчини повинні мати концентрацію, розраховану відповідно до технологічного режиму.

За добовими чи змінними витратами хімічного матеріалу М_заг. розраховується загальний об"єм живильного чи робочого розчину (V_робоч. чи V_жив.) (об»єм розчину, який буде готуватися на хімсанції та подаватися в обладнання для обробки тканин цеху) препарату чи барвника, що витрачається. За цими розрахунками визначаються добові чи змінні витрати розчину і вибирають стандартну ємність баку для зберігання розчину (V_б._збер, л) з урахуванням оборотності баків.

Розрахунок місткості баків л (V_б._збер - добові чи змінні витрати розчину хімікату л) проводять за формулою (21):

(21)

де g - витрати хімікату, кг/год (у розрахунку на 100%-й);

t – час витрати розчину, год;

К - коефіцієнт заповнення ємності (для баку - 0,8; для мірника – 0,9);

С - концентрація концентрованого, живильного чи робочого розчину хімікату, що готується, г/л;

М_заг - добові чи змінні витрати хімікату, кг;

N кількість порцій (циклів) приготування розчину за зміну чи добу.

Доцільно приймати баки для зберігання живильного розчину рівними змінній витраті розчину та не менш двох ємностей для зберігання технологічних розчинів, що зручно для організації переливів і ремонту.

Звичайно об’єм баків для зберігання концентрованих та живильних розчинів хімікатів, які витрачаються у малих об’ємах та не змінюють своїх властивостей при зберіганні, приймають рівним змінним чи добовим витратам розчину хімікатів. При великих об’ємах витрат хімікатів розрахунок ємностей для зберігання та приготування технологічних розчинів ведуть з урахуванням їх оборотності (повторного використання після приготування та перекачування розчинів). Для нестійких при зберіганні розчинів об"єм баків та реакторів для приготування та збереження розчинів приймають рівним для витрат та збереження розчинів протягом 2 - 3 годин.

Тривалість одного циклу приготування залежить від багатьох факторів (місткості, швидкості подачі розчинів, швидкості перекачування, способів перемішування, температури розчину й ін.). Тому доцільно тривалість циклу приймати на основі літературних [1-8, 11-13, 20, 21, 26-30] чи виробничих даних.

Тоді оборотність робочих баків чи реакторів - N (кількість порцій (циклів) приготування,) розчину за час роботи (зміна 8 чи годин, дві зміни 16 годин) складе (22):

.

(22)

де τ - тривалість зміни 8 годин чи доби - 24 години;

t_з- тривалість циклу приготування та перекачування порції розчину, год.

Для визначення кількості та об’ємів апаратів для приготування розчинів необхідно визначити тривалість одного циклу приготування розчину хімікату.

Витрати часу в хв. на приготування розчину:

Підготовка апарату та установка барабану ------- t₁

Заповнення апарату водою ------------------------t₂

Підігрів розчину до заданої температури---------t₃

Розчинення --------------------------------------t₄

Відстоювання ------------------------------------t₅

Перекачування -----------------------------------t₆

_{-----------------------------------------------------------------------------}

Загальні витрати часу на приготування розчину - t_заг. годин.

Після розрахунку загальної місткості баків вибирають розміри баків і їх кількість (отримане значення округляють до найближчого стандартного).

Кількість і місткість робочих баків для розмиву та приготування концентрованих розчинів хімічних матеріалів V_{б.пригот.} та реакторів V_{реактора} для приготування концентрованих агресивних та розчинів із запахом визначають з урахуванням їх оборотності, тобто кількості циклів приготування, здійснюваних за робочий час. Для хімікатів, які розмиваються чи розварюються, проектують ємності для відстоювання хімікатів(V_{б.пригот} = V_{відстійн.}), об"єм яких приймається рівним ємності баків для розмиву. Місткість ємностей (V_{б.пригот}, V_{реактора}) для розмивання розраховують за формулою (23):

(23)

де М_заг - добові чи змінні витрати хімікату, кг;

Сконц. - масова концентрація концентрованого розчину хімікату, що готується, г/л;

К - коефіцієнт заповнення ємності (для баку - 0,8; для мірника – 0,9);

N кількість порцій (циклів) приготування розчину за зміну чи добу.

Місткість робочих баків V_{б.робоч}, баків-змішувачів V_{б.зміш..} та реакторів V_{реактора} для приготування живильних та робочих розчинів хімічних матеріалів розраховують за формулами (24) (25) (26):