Санкт-петербургская государственная химико-

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТАЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ХИМИКО-

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

 

ФАКУЛЬТЕТ ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕКАРСТВ

Кафедра химической технологии лекарственных веществ и витаминов

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

на тему: «Производство метацина мощностью 5 тонн в полгода »

Дипломник: Гончарова С.В.

 

Руководитель проекта:

Доцент к.х.н. Коротченкова Н.В.

 

Консультанты:

 

по охране окружающей среды

профессор, д.т.н. Григорьев Л.Н.

 

по безопасности технологического

процесса

доцент, к.х.н. Тагиева Л.В.

 

по строительной части

профессор, д.т.н. Фридман И.А.

 

по автоматизации производства

доцент к.т.н. Булах В.И.

 

по экономической части

доцент, к.т.н Орлов А.С.

 

Зав. каф. ХТЛВ

профессор, д.т.н. Фридман И.А.

Санкт-Петербург

2012 г.
Содержание

1. Введение……………………………………………………………………….……….……...4

2. Характеристика готового продукта производства…………………………………....…….5

3. Выбор и технико-экономическое основание места размещения проектируемого производства…………………..…………………………………………………………..…….…...…7

4. Технологическая часть…………………………………………………………………....…..

4.1. Химическая схема производства метацина…………………..………….…………..…..

4.1.1. Химическая схема стадии ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»…….……………………………………………………………….…………...……

4.1.2. Химическая схема стадии ТП-2 «Получение метацина технического»…………

4.2. Технологическая схема производства метацина………………….….……….……..…..

4.2.1. Технологическая схема стадии ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»…….……………………………………………………………….…………...……

4.2.2. Технологическая схема стадии ТП-2 «Получение метацина технического»….

4.2.3. Технологическая схема стадии ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»..……………………………………………………………………………………………....

4.3. Изложение технологического процесса………………………………………………….

4.3.1. Стадия ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»…...…..…

4.3.2. Стадия ТП-2 «Получение метацина технического»……………………...…….

4.3.3. Стадии ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»..…….………………....

4.4. Расчет производительности оборудования по стадиям и операциям…………..………

4.4.1. Расчет коэффициента пересчета ……………………………….………………....

4.5. Материальный баланс процесса (материальные расчеты) по проектируемым стадиям и операциям. Выбор оборудования……………………………………………………….….….

4.5.1. Расчет материального баланса стадии ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»……………………….……………………………………………..……

4.5.2. Расчет материального баланса стадии ТП-2 «Получение метацина технического»………………………………………………………………………………………………...

4.5.3. Расчет материального баланса стадии ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»…………………………………………………………………………………………

4.5.4. Выбор оборудования…………………………………………………...…….…….

4.6. Тепловые расчеты. Проверочный расчет основного процесса и проверка правильности выбора основного аппарата…………………………….…………………………….……

4.6.1. Физико-химические свойства реакционной массы на операции йодометилирования бензацина…………………………………………………………………………...……

4.6.2. Гидромеханический расчет реактора ……………………………………………..

4.6.3. Тепловой эффект химической реакции…………………………………………...

4.6.4. Тепловой баланс реактора йодометилирования Р-16…………...….……………

4.6.5. Проверочный расчет коэффициента теплопередачи…….……...….…………….

4.7. Спецификация оборудования……………………………………………………………

5. Контроль и автоматизация производства………………………………….….……………

6. Безопасность технологического процесса……..……………………..…...……………….

7. Промышленная экология…………………………………………………………….…….

8. Экономическая часть…………………………………………………………………….…

9. Строительная и санитарно-техническая часть……………………………………………

10. Заключение…………………………………………………………….…………….…….

11. Список литературы…………………………………………………………………….….

Введение

 

В данном проекте рассматривается производство метацина мощностью 5 тонн в полгода.

Целью проекта является повышение технического уровня производства технического и фармакопейного метацина.

Основными мероприятиями, способствующими этой цели являются:

- замена изношенного, устаревшего оборудования новым, отвечающим требованиям GMP (с более высокой производительностью):

- снижение сырьевых затрат за счет более точного ведения технологического режима и тем самым увеличение выхода продукции;

- повышение уровня механизации и автоматизации;

- внедрение системы экологического управления с целью повышения показателей экологичности;

- снижение затрат тяжелого ручного труда за счет внедрения средств механизации;

- улучшение условий труда;

- сведение к минимуму вероятности аварийных ситуаций;

- точное соблюдение норм и правил охраны окружающей среды и тем самым обеспечение безопасности технологического процесса.

В основу производства положена технологическая и аппаратурная схема производства метацина СКТБ «Технолог».

Выбор и технико-экономическое обоснование места размещения проектируемого производства

 

В данном проекте производство метацина предлагается расположить в производственной зоне пос. Металлострой г. Санкт-Петербурга.

В городе имеются технические и медицинские ВУЗы. Это позволит обеспечить завод квалифицированными кадрами (цеховые лаборатории, микробиологические лаборатории). Кроме того, для работы на проектируемом участке необходимы высококвалифицированные кадры, приоритет в выборе которых отдается выпускникам факультета промышленной технологии лекарств СПбГХФА.

Ленинградская область занимает выгодное геополитическое положение и является крупным промышленным центром, имеющим авиа-, морское и железнодорожное сообщение почти со всеми регионами страны. Это обстоятельство обеспечивает беспрепятственную закупку, доставку сырья и сбыт готовой продукции.

Место размещения находится в промышленной зоне, оно выбрано с учетом близости транспортных артерий, наличием развитой инфраструктуры. Выбор места строительства осуществлен с учетом требований к размеру санитарно-защитной зоны. Электро- и теплоснабжение производства осуществляется за счет городских сетей и собственной котельной.

Технологическая часть

Химическая схема производства метацина

Химическая схема стадии ТП-1 «Получение диметиламинобензилата (ДМАЭБ)»

Технологическая схема стадии ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилат (ДМАЭБ)»

на ТП-2

ДМАЭБ

5. Сушка ДМАЭБ

на ОБО

4. Фильтрация и промывка

маточн. р-р и промыв. вода

в атм.

вода очищенная

3. Кристаллизация

s Bp5O4heBWYn32Jr5Pl0hvdT2ESKRPYusZcBBUVKjECcoUewPpkmIgUmV9wilzEH9KHiWPoz1mEsd GcTK1NA8Yzkc5LnAOcZND+4XJQPOREX9zx1zghL1yWBJV9PFIg5ROiyWVzM8uFNLfWphhiNURQMl ebsNefB21smux0hZIAO32AatTCV6ZXWgj32fxDjMaBys03Pyev2TbH4DAAD//wMAUEsDBBQABgAI AAAAIQBAgT4l4AAAAAkBAAAPAAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sTI9BT4NAEIXvJv6HzZh4s0sR24IM jdHYm2nEpvW4sCMQ2VnCblv017ue9Dh5X977Jl9PphcnGl1nGWE+i0AQ11Z33CDs3p5vViCcV6xV b5kQvsjBuri8yFWm7Zlf6VT6RoQSdplCaL0fMild3ZJRbmYH4pB92NEoH86xkXpU51BuehlH0UIa 1XFYaNVAjy3Vn+XRILg6Wuy3Sbk/VHJD36nWT++bF8Trq+nhHoSnyf/B8Ksf1KEITpU9snaiR1jd JXFAEeIkARGANJ2nICqE5e0SZJHL/x8UPwAAAP//AwBQSwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADh AQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlwZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4 /SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVscy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQC3 pXINSgIAAJEEAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAA IQBAgT4l4AAAAAkBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAKQEAABkcnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQA BADzAAAAsQUAAAAA " strokecolor="white [3212]">

на ОБО

уголь отработанный

бензацина ГХ

вода очищенная

1.Очистка бензацина ГХ и фильтрация от угля

уголь активированный

пары воды

2. Нейтрализация бензацина ГХ

раствор натра едкого

Стадия ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»

Подготовка оборудования

Перед проведением технологического процесса проверяют исправность, чистоту и герметичность оборудования, работу мешалок на «холостом» ходу, исправность контрольно- измерительных приборов, наличие и целостность мерных стёкол и смотровых фонарей, наличие и исправность заземления. Всё оборудование продувают сжатым азотом.

ТП-1.3 «Кристаллизация»

По получении удовлетворительного результата анализа реакционной массе в аппарате Р-8 дают выдержку при перемешивании в течение 1 часа, температура выдержки составляет 20-25 °С и поддерживается подачей холодной воды в рубашку аппарата Р-8.

 

ТП-1.5 «Сушка ДМАЭБ»

Влажный осадок ДМАЭБ сушат горячим воздухом в сушилке Сш-13. Температура сушки составляет 40-50 °С. Процесс сушки считается законченным, если результаты анализа пробы высушенного продукта соответствуют нормативным требованиям: массовая доля воды не более 0,5 %, температура плавления 97-100 °С.

Высушенный продукт выгружают в чистый контейнер К-14 и передают на ТП-2. Всего получают 21,41 кг (20,77 кг 100 %) ДМАЭБ.

Подготовка оборудования

Перед проведением технологического процесса проверяют исправность, чистоту и герметичность оборудования, работу мешалок на «холостом» ходу, исправность контрольно- измерительных приборов, наличие и целостность мерных стёкол и смотровых фонарей, наличие и исправность заземления. Всё оборудование продувают сжатым азотом.

Подготовка оборудования

Перед проведением технологического процесса проверяют исправность, чистоту и герметичность оборудования, работу мешалок на «холостом» ходу, исправность контрольно- измерительных приборов, наличие и целостность мерных стёкол и смотровых фонарей, наличие и исправность заземления. Всё оборудование продувают сжатым азотом.

ТП-3.1 «Растворение»

Из сборника Св-23 этиловый спирт в количестве 186,35 л (141,15 кг 100 %) передают с помощью вакуума в мерник М-24, который сливают затем самотеком в чистый и герметичный аппарат Р-29.

По окончании загрузки этилового спирта в аппарат Р-29 включают мешалку и по трубопроводу из центрального водоснабжения сливают 8,89 л воды, контролируя сливаемый объём по счетчику.

В аппарат Р-29 с помощью гибкого шланга вакуумом из контейнера К-28 загружают 29,53 кг (28,94 кг 100 %) кг технического метацина.

Включают подачу пара в рубашку аппарата и нагревают его содержимое до температуры 70-75 °С. Образующиеся пары этилового спирта конденсируются в обратном холодильнике Т-30. По достижении указанной температуры отбирают пробу полученного раствора.

ТП-3.3 «Перекристаллизация»

Содержимое аппарата Р-32 охлаждают до температуры 4 °С подачей рассола в рубашку аппарата. По достижении указанной температуры реакционной массе дают выдержку в течение 30 мин.

Стадия ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»

В соответствии с опытными данными задаёмся выходами на физических операциях:

1. Очистка бензацина ГХ и фильтрация от угля h₁=99,0 %

2. Нейтрализация бензацина h₂=100,0 %

3. Кристаллизация h₃

4. Фильтрация и промывка h₄=99,0 %

5. Сушка ДМАЭБ h₅=99,5 %

 

Общий выход на ТП-1 составляет

Следовательно:

Расчет материального баланса стадии ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»

Выбор оборудования

Выбор оборудования

Ø Реактор очистки бензацина (Р-1)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,072 м³

Выбираем реактор вертикальный стальной 0110.

Реактор с эллиптическим днищем, съемной эллиптической крышкой, с рубашкой. Мешалка рамная.

V=0,1 м³

D=400 мм S₁=4 мм G=335 кг

d₁ =320 мм H=2130 мм

D₂ = 360 мм H₂=740 мм

d=25 мм H₃=960 мм

S=5 мм L₁=660 мм

 

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,36 м

0,36 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Друк-фильтр (Ф-5)

Объем фильтруемой суспензии: V_сусп = 120,18 л

F_ф= , [22]

где – объем жидкости, л;

– время фильтрации, ч;

–объемная скорость фильтрации (принимаем для фильтрации активированного угля 1500 л/м² ч);

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

F_ф = = 0,04 м³

 

Выбираем друк-фильтр ФЕд 0,2-0,063/0,043

F_ном = 0,2 м² D = 500 мм H₁ = 375 мм H =827 мм G = 200 кг

V_ном = 0,063 м³ H₂ = 220 мм L = 880 мм

 

 

Проверка высоты слоя осадка:

h_ос=

где – суточная масса влажного продукта, кг;

–плотность отжатого осадка, кг/м³

- число операций в сутки (2,29);

– номинальная поверхность фильтрации.

Плотность влажного осадка:

где – плотность жидкой фазы, кг/м³ (1000 кг/м³ – принимаем для воды);

– плотность твердой фазы, кг/м³ (800 кг/м³ – принимаем для сухого угля);

– количество массы жидкой фазы на единицу массы твердой фазы;

– номинальная поверхность фильтрации, м².

0,25

833,33 кг/м³

h_ос= 0,0049 м = 4,9 мм, что является допустимым для друк-фильтров (от 50 до 250 мм).

 

Ø Реактор нейтрализации бензацина (Р-8)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,09 м³

Выбираем реактор стальной эмалированный СЭ_рн 0,1-1-02-01

Реактор с рубашкой, якорной мешалкой.

V=0,1 м³

D=500 мм S₁=4 мм H₅=590 мм

D₁ =550 мм H=1400 мм L=718 мм

D₂ = 360 мм H₁=375 мм G=305 кг

D₄ = 420 мм H₂=160 мм

d=25 мм H₃=360 мм

S=6 мм H₄=550 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,31 м

0,31 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Реактор приготовления раствора гидроксида натрия (Р-7)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,017 м³

Выбираем реактор вертикальный стальной 0110.

Реактор с эллиптическим днищем, съемной эллиптической крышкой, с рубашкой. Мешалка рамная.

V=0,025 м³

D=300 мм S₁=4 мм G=200 кг

d₁ =220 мм H=1585 мм

D₂ = 270 мм H₂=380 мм

d=25 мм H₃=520 мм

S=4 мм L₁=532 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,19 м

0,19 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Мерник раствора гидроксида натрия (М-10)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,015 м³

Мерник стальной эмалированный с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,025-0,6К

V=0,025 м³

D= 300 мм H₁=510 мм H₃=150 мм G=50,5 кг

h₁= 785 мм H₂=304 мм L=630 мм

 

Ø Центрифуга (Ф-11)

Норма допустимой нагрузки Р_а (кг):

, [22]

где – масса влажного осадка, кг;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

12,92 кг

Выбираем горизонтальную центрифугу с ножевым устройством для выгрузки осадка ФГН-633К-1

D = 630 мм; L_бараб=300 мм; = 40 кг; F_фильтр = 0,59 м².

Габаритные размеры (LxBxH): 2415×1840×1570 мм

 

Проверка высоты слоя осадка для центрифуги:

h_ос=

где – суточная масса влажного продукта, кг;

–плотность отжатого осадка, кг/м³

- число операций в сутки (2,29);

– номинальная поверхность фильтрации.

Плотность влажного осадка:

где – плотность жидкой фазы, кг/м³ (1000 кг/м³ – принимаем для воды);

– плотность твердой фазы, кг/м³ (1000 кг/м³ – принимаем для сухого ДМАЭБ);

– количество массы жидкой фазы на единицу массы твердой фазы;

– номинальная поверхность фильтрации, м³.

1000,00 кг/м³

h_ос= 0,0199 м = 19,9 мм, что допустимо.

Ø Сборник маточного раствора - технологический (Св-12)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,08 м³

Сборник стальной эмалированный СЭ_нв 0,100-1-12-01

V=0,1 м³

D= 500 мм H=705 мм S=6 мм G=140 кг

H₁= 550 мм H₂=360 мм L=692 мм

 

Ø Сушилка (Сш-13)

Норма допустимой нагрузки Р_а (кг):

, [22]

где – производительность по высушиваемому продукту, кг;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

12,92 кг

2,63 кг

 

Сушилка с виброкипящим слоем ВКС-0,14

F_реш= 0,14 м² G_{исп.влаги}= 10 кг

Габаритные размеры: 1500х900х2300 мм.

Ø Сборник ацетона – сборник-хранилище (Св-16)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– количество операций, на которое рассчитан сборник (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,05 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,063-0,6К

V=0,063 м³

D= 400 мм H₁=700 мм H₃=200 мм G=95 кг

h₁= 1160 мм H₂=445 мм L=715 мм

Ø Мерник ацетона (М-17)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,05 м³

Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,063-0,6К

V=0,063 м³

D= 400 мм H₁=700 мм H₃=200 мм G=95 кг

h₁= 1160 мм H₂=445 мм L=715 мм

 

Ø Сборник йодистого метила – сборник-хранилище (Св-18)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– количество операций, на которое рассчитан сборник (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,003 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К

V=0,01 м³

D= 250 мм H₁=1055 мм H₃=58 мм

h₁= 625 мм L=605 мм G=43 кг

Ø Мерник йодистого метила (М-20)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,003 м³

Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,01-0,6К

V=0,01 м³

D= 250 мм H₁=1055 мм H₃=58 мм

h₁= 625 мм L=605 мм G=43 кг

 

Ø Фильтр-сушилка (Ф-21)

Объем фильтруемой суспензии: V_сусп = 128,18 л

F_ф= , [22]

где – объем жидкости, л;

– время фильтрации, ч;

–объемная скорость фильтрации (принимаем 700 л/м² ч);

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

F_ф = = 0,09 м³

 

Фильтр-сушилка ESF 400.

F_ф= 0,125 м² Габаритные размеры: 780х800х1900 мм.

 

 

Ø Сборник маточного раствора - технологический (Св-22)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,047 м³

Сборник стальной эмалированный СЭ_нв 0,063-1-12-01

V=0,063 м³

D= 500 мм H=515 мм S=6 мм G=130 кг

H₁= 360 мм H₂=270 мм L=692 мм

 

Ø Сборник этилового спирта – сборник-хранилище (Св-23)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– количество операций, на которое рассчитан сборник (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,032 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,04-0,6К

V=0,04 м³

D= 350 мм H₁=575 мм H₃=170 мм G=65 кг

h₁= 850 мм H₂=367 мм L=700 мм

 

Ø Мерник этилового спирта (М-24)

V_м= , [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения мерника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_м = = 0,032 м³

Мерник стальной с мерным стеклом ВЭЭ2-1-0,04-0,6К

V=0,04 м³

D= 350 мм H₁=575 мм H₃=170 мм G=65 кг

h₁= 850 мм H₂=367 мм L=700 мм

 

Ø Сборник промывного этанола - технологический (Св-25)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,017 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,025-0,6К

V=0,025 м³

D= 300 мм H₁=510 мм H₃=150 мм G=50,5 кг

h₁= 785 мм H₂=304 мм L=630 мм

 

Ø Теплообменник (Т-26)

Теплообменник предназначен для конденсации паров этанола. Время сушки – 3 ч.

Так как теплообменник «прямой», то поверхность теплообмена равна:

F_т/о = F_конд+ F_охл = + , [22]

где: Q, K, Δt – теплоты (кДж), коэффициенты теплопередачи (Вт/м²·К) и средние разности температур (К) для режимов конденсации паров (конд.) и охлаждения конденсата (охл.)

Q_конд = ΣG _i · r_i/

Таблица 4.5.18

Наименование компомента	Масса Gi, кг	Теплота парообразования ri, кДж/кг	Теплоемкость сi, кДж/кг·К
Этанол	7,57	840,00	2,453

 

Q_конд = 7,57·840,00/2,29=2776,77 кДж

В качестве хладагента используем охлаждающий рассол (водный раствор хлорида натрия) с Θ₁= 0 ºС, Θ₂=3 ºС

Принимаем коэффициенты теплопередачи К_охл = 120 Вт/м·К, К_конд = 340 Вт/м²·К [22]

Расход хладагента:

G_х/а = Q_конд/(с_х/а ·Δt_конд·τ) =2776,77 /(2,547·3·180·60) = 0,034 кг/с

Q_охл = ΣG _i ·с _i ·(t_кон – t_нач) / = (0,034·2,547) · (20–90)/2,29 = - 2,65 кДж

Охлаждение:

Δt_ср = , [10]

где: 1,176

– температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС;

– температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС;

t _п – температура паров конденсируемой жидкости, ºС.

 

Δt_ср = = 42,96 °С

 

F_охл = 2,65 ·10³/(120·42,96·180·60)= 0,00005 м²

 

Конденсация:

Δt_ср = , [10]

где: – температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС;

– температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС;

t _п – температура паров конденсируемой жидкости, ºС.

 

Δt_ср = = 88,49 °С

 

F_конд = 2776,77 ·10³/(340·88,49·180·60)= 0,0085 м²

F_т/о = 0,00005+0,0085 = 0,009 м²

Выбираем теплообменник стальной типа «труба в трубе».

F_т/о = 0,12 м² D₁ = 57х4 мм

D= 25х3 мм L = 1500 мм

Ø Сборник конденсата этанола - технологический (Св-27)

V_сб= , [22]

где – объем жидкости, л;

– число сборников (1);

– коэффициент заполнения сборника;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

V_сб = = 0,005 м³

Сборник стальной без рубашки ВЭЭ2-1-0,01-0,6К

V=0,01 м³

D= 250 мм H₁=1055 мм H₃=58 мм

h₁= 625 мм L=605 мм G=43 кг

Ø Реактор растворения и очистки метацина (Р-29)

Номинальная вместимость аппарата:

, [22]

где – объем реакционной массы, л;

– число аппаратов (1);

– коэффициент заполнения аппарата;

- число операций в сутки (2,29);

– резерв мощности (принимаем 10 %).

0,153 м³

Выбираем реактор вертикальный стальной 0110.

Реактор с эллиптическим днищем, съемной эллиптической крышкой, с рубашкой. Мешалка рамная.

V=0,16 м³

D=500 мм S₁=4 мм G=370 кг

d₁ =420 мм H=2250 мм

D₂ = 300 мм H₂=750 мм

d=25 мм H₃=1050 мм

S=5 мм L₁=862 мм

h_м= = = 0,04 м

Необходимое условие: h_ж >h_м

h_ж = = 0,45 м

0,45 > 0,04, т.е. h_ж >h_м

Ø Теплообменник (Т-30)

Теплообменник предназначен для конденсации паров этанола. Время выдержки при данной температуре – 130 мин.

Так как теплообменник «обратный», то поверхность теплообмена равна:

F_т/о = F_конд= [22]

где: Q, K, Δt – теплота (кДж), коэффициент теплопередачи (Вт/м²·К) и средние разности температур (К) для режима конденсации паров.

 

Q_конд = ΣG _i · r_i/

Таблица 4.5.19

Наименование компомента	Масса Gi, кг	Теплота парообразования ri, кДж/кг	Теплоемкость сi, кДж/кг·К
Этанол	47,1	840,00	2,453

 

Q_конд = 47,1 ·840,00/2,29=17276,86 кДж

 

Конденсация:

Δt_ср = , [10]

где: – температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, ºС;

– температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, ºС;

t _п – температура паров конденсируемой жидкости, ºС.

 

Δt_ср = = 88,49 °С

 

Принимаем коэффициент теплопередачи К=340 Вт/м²·К

F_т/о = F_конд = 17276,86·10³/(340·88,49·130·60)= 0,074 м²

Выбираем теплообменник стальной типа «труба в трубе».

F_т/о = 0,12 м² D₁ = 57х4 мм

D= 25х3 мм L = 1500 мм

 

Ø Друк-фильтр (Ф-31)