Производство метацина мощностью 5 тонн в полгода

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Содержание

1. Введение

2. Характеристика готового продукта производства

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

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

1. 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».

2. Характеристика готовой продукции производства

Метацин (в-диметиламиноэтилового эфира бензиловой кислоты йодметилат)

Метацин — холинолитическое, спазмолитическое средство.

Формулы:

Эмпирическая: С19H 2 4 IN O 3

Структурная:

Молекулярная масса: 441,30 г/моль.

Препарат содержит не менее 99,0% С19H 2 4 IN O 3 в пересчете на сухое вещество.

Описание. Белый или белый со слегка желтоватым оттенком кристаллический порошок.

Растворимость. Умеренно и медленно растворим в воде, малорастворим в спирте 95%, практически нерастворим в эфире и хлороформе (ГФ Х1, вып 1, с. 175).

Подлинность. При нагревании 0,05 г препарата с 2мл кислоты серной концентрированной раствор окрашивается в пурпурно-красный цвет, при дальнейшем нагревании выделяются фиолетовые пары.

0,1 г препарата помещают в пробирку и прибавляют 0,35 мл раствора бихромата калия в кислоте серной. Пробирку накрывают кусочком фильтровальной бумаги, смоченной свежеприготовленным раствором натрия нитропруссида и каплей пипередина, и нагревают на небольшом пламени горелки, появляется синее пятно.

0,1 г препарата растворяют при нагревании до 30 °C в 10 мл воды. Полученный раствор дает характерные реакции на йодиды. (ГФ Х1, вып. 1, с. 159). Температура плавления. От 193 до 196 °C (ГФ Х1, вып. 1, с. 16).

Прозрачность раствора. Раствор 0,01 г препарата в 10 мл воды должен быть прозрачным (ГФ Х1, вып. 1, с. 198).

Цветность раствора. 5 мл раствора, полученные при испытании на прозрачность, должны быть бесцветны. (ГФ Х1, вып. 1, с. 194).

рН. 1,0 г препарата взбалтывают с 40 мл воды в течении 2 мин и фильтруют. рН полученного фильтрата от 5,5 до 7,0 (потенциометрически, ГФ Х1, вып. 1, с. 113).

Свободный йод. 0,5 г препарата растворяют в 20 мл воды при нагревании до 60 °C, прибавляют 0,5 мл раствора калия йодида и 1мл раствора крахмала; не должно появляться синее окрашивание.

Потеря в массе при высушивании. Около 0,5 г препарата (точная навеска) сушат при температуре от 100 до 105 °C до постоянной массы. Потеря в массе не должна превышать 0,5%. (ГФ Х1, вып. 1, с. 176).

Сульфатная зола и тяжелые металлы. Сульфатная зола из 1 г препарата (точная навеска) не должна превышать 0,1% (ГФ Х1, вып. 1, с. 165).

Микробиологическая чистота. Препарат должен выдерживать требования по микробиологической чистоте (ГФ Х1, вып. 2, с. 193).

Количественное определение. Около 0,5 г препарата (точная навеска) помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл и растворяют в 100 мл воды. По охлаждении подкисляют 5мл кислоты азотной разведенной, прибавляют 25 мл 0,1 М раствора серебра нитрата и избыток серебра нитрата оттитровывают 0,1 М раствором аммония роданида (индикатор — раствор квасцов железоаммониевых, 2 мл).

Параллельно проводят контрольный опыт. 1 мл 0,1 М раствора серебра нитрата соответствует 0,4 413 г С19H 2 4 IN O 3.

3. 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.

4. Технологическая часть

4.1 Химическая схема производства метацина

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

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-1.1 «Очистка бензацина и фильтрация от угля»

В чистый и герметичный аппарат Р-1 по трубопроводу из центрального водоснабжения сливают 94,89 л воды, контролируя сливаемый объём по счетчику. В аппарате Р-1 включают мешалку и по гибкому шлангу с помощью вакуума из контейнера К-2 производят загрузку в аппарат 25,65 кг (24,37 кг 100%) бензацина ГХ, предварительно взвешенного на весах W-3. В рубашку аппарата Р-1 подают горячую воду и нагревают его содержимое до температуры 35−40 °С. При этой температуре реакционной массе дают выдержку в течение 30−35 мин, после чего подачей холодной воды в рубашку её охлаждают до 15−17°С.

В охлажденную массу через люк аппарата загружают 0,68 кг угля, предварительно взвешенного на весах W-3. Дают выдержку в течение 25−30 мин. По окончании выдержки реакционную массу передавливают с помощью сжатого азота через нижний спуск в аппарат Р-8 через чистый и герметичный друк-фильтр Ф-5. По окончании фильтрации 1,89 кг отработанного угля выгружают из фильтра Ф-5 в контейнер К-6, после чего передают на ОБО.

ТП-1.2 «Нейтрализация бензацина»

В чистом и герметичном аппарате Р-7 готовят раствор едкого натра. По трубопроводу из центрального водоснабжения сливают 26,60 л воды, контролируя сливаемый объём по счетчику, включают мешалку. По гибкому шлангу с помощью вакуума из контейнера К-9 производят загрузку в аппарат 2,96 кг (2,93 кг 100%) едкого натра, предварительно взвешенного на весах W-3. Загрузку ведут порциями, следя за тем, чтобы температура реакционной массы не превышала 25 °C. Температура реакционной массы контролируется скоростью загрузки едкого натра и подачей холодной воды в рубашку аппарата. Приготовленный раствор натра едкого передают с помощью вакуума в проверенный заранее на герметичность чистый мерник М-10.

В очищенный водный раствор бензацина ГХ, находящийся в аппарате Р-8 из мерника М-10 самотеком постепенно дозируют 28,46 л водного раствора едкого натра. Температура дозировки раствора составляют 20−25 °С и поддерживается скоростью дозировки, а при необходимости — подачей холодной воды в рубашку аппарата Р-8. Ориентировочное время дозировки составляет 1 ч.

По окончании дозировки щелочного раствора производят отбор пробы реакционной массы для определения её рН. Требуемое значение рН 9−10. При неудовлетворительном результате анализа производят добавление щелочного раствора в аппарат Р-8.

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-1.4 «Фильтрование и промывка»

По окончании выдержки содержимое аппарата Р-8 передают с помощью сжатого азота в чистую и герметичную центрифугу Ф-11, осадок отжимают. Маточник самотеком передают в чистый и герметичный сборник Св-12, после чего отправляют на ОБО.

В Р-7 сливают 40,66 л воды по трубопроводу из центрального водоснабжения, контролируя сливаемый объем по счетчику и передают её на центрифугу Ф-11. Промывную воду самотеком передают в сборник Св-12. После чего промывную воду из сборника Св-12 отправляют на ОБО.

По окончании фильтрации влажный осадок ДМАЭБ выгружают в чистую и герметичную сушилку Сш-13.

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.

4.3.2 Стадия ТП-2 «Получение метацина технического»

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-2.1 «Йодометилирование ДМАЭБ»

В чистый и герметичный аппарат Р-15 из проверенного заранее на герметичность чистого мерника М-17 сливают самотёком 96,58 л (75,92 кг 100%) ацетона, который предварительно поступает из бутылей в чистый и герметичный сборник Св-16, а потом с помощью вакуума передаётся в мерник М-17. В аппарате Р-15 включают мешалку и начинают загрузку йодистого метила.

Метил йодистый из бутылей поступает в чистый и герметичный сборник Св-18, с помощью насоса Н-19 он передаётся в проверенный заранее на герметичность чистый мерник М-20. Из мерника М-20 самотеком 4,82 л (10,88 кг 100%) йодистого метила осторожно дозируют в аппарат Р-15.

По окончании слива йодистого метила в аппарат Р-15 по гибкому шлангу с помощью вакуума из чистого контейнера К-14 загружают 21,41 кг (20,77 кг 100%) ДМАЭБ. Загрузку ведут порциями, следя за тем, чтобы температура реакционной массы не превышала 25 °C. Температура реакционной массы контролируется скоростью загрузки ДМАЭБ и подачей рассола в рубашку аппарата.

По окончании загрузки ДМАЭБ отбирают пробу реакционной массы для определения её рН, который должен находиться в пределах 6−7. При удовлетворительном результате анализа реакционной массе дают выдержку при температуре 15−25 °С в течение 3 ч. Указанную температуру поддерживают подачей рассола в рубашку аппарата.

По окончании времени выдержки реакционную массу охлаждают до температуры 0 °C.

ТП-2.2 «Фильтрация и промывка»

По достижении указанной температуры содержимое аппарата Р-15 самотеком сливают в чистую и герметичную фильтр-сушилку Ф-21. На фильтре-сушилке Ф-21 проводят фильтрацию. Маточный раствор с помощью вакуума принимают в чистый и герметичный сборник Св-22, откуда передают на ПО.

Технический метацин на фильтре-сушилке Ф-21 промывают этиловым спиртом в количестве 30,80 л (23,33 кг 100%). Этиловый спирт поступает в чистый и герметичный сборник Св-23 со склада, затем с помощью вакуума передается в М-24, откуда самотеком передается на фильтр-сушилку Ф-21.

Промывной этанол с помощью вакуума принимают в чистый и герметичный сборник Св-25, после чего передают его на ПО.

ТП-2.3 «Сушка метацина технического»

Сушку метацина технического проводят фильтр-сушилке Ф-21. Образующиеся пары этилового спирта при сушке конденсируются в прямом холодильнике Т-26. Конденсат спирта поступает в чистый и герметичный сборник Св-27, который отправляют на ПО. Время сушки определяемся требуемым значением показателя потери в массе при высушивании для конечного продукта, который должен составлять не более 0,5%.

Температура сушки составляет 80−90 °С. Процесс сушки считается законченным, если результаты анализа пробы высушенного продукта соответствуют нормативным требованиям: массовая доля летучих (этанола) не более 0,5%, температура плавления 193−195 °С.

Высушенный продукт выгружают в чистый контейнер К-28 и передают на ТП-3. Всего получают 29,53 кг (28,94 кг 100%) метацина технического.

4.3.3 Стадия ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»

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-3.2 «Очистка и фильтрация»

В аппарат Р-29 через люк загружают 0,30 кг угля, предварительно взвешенного на весах W-3. Реакционную массу перемешивают в течение 10−15 мин при температуре 70−75 °С.

Из аппарата Р-29 раствор передавливают с помощью сжатого азота по нагретому трубопроводу через чистый и герметичный предварительно нагретый друк-фильтр Ф-31 в чистый и герметичный аппарат Р-32.

Из реакционной массы в аппарате Р-32 отбирают пробу раствора для определения полноты удаления механических примесей.

Отработанный уголь в количестве 0,99 кг выгружают из друк-фильтра Ф-31 в контейнер К-33, после чего передают на ОБО.

ТП-3.3 «Перекристаллизация»

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

ТП-3.4 «Фильтрация и промывка метацина фармакопейного»

По окончании времени выдержки реакционную массу (суспензию) самотёком сливают из аппарата Р-32 в чистую и герметичную фильтр-сушилку Ф-33.

В фильтр-сушилке Ф-33 осадок отфильтровывают от маточного раствора, который с помощью вакуума принимают в чистый и герметичный сборник Св-34, после чего направляют на ПО.

Отфильтрованный метацин в фильтр-сушилке Ф-33 промывают дважды из мерника М-24 этиловым спиртом в количестве 30,04 л (22,75 кг 100%). Промывной этанол с помощью вакуума принимают в чистый и герметичный Св-35, после чего направляют на ПО.

ТП-3.5 «Сушка метацина фармакопейного»

Сушку метацина фармакопейного проводят в фильтр-сушилке Ф-33. Образующиеся пары этилового спирта при сушке конденсируются в прямом холодильнике Т-36. Конденсат спирта поступает в чистый и герметичный сборник Св-37, который отправляют на ПО. Температура сушки составляет 80−90 °С. Время сушки определяемся требуемым значением показателя потери в массе при высушивании для конечного продукта, который должен составлять не более 0,5%.

Высушенный продукт выгружают в чистый контейнер К-38 и передают на УМО. Всего получают 27,78 кг (27,50 кг 100%) метацина фармакопейного.

4.4 Расчет производительности оборудования по стадиям и операциям

Стадия ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»

В соответствии с опытными данными задаёмся выходами на физических операциях:

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

2. Нейтрализация бензацина 2=100,0%

3. Кристаллизация 3

4. Фильтрация и промывка 4=99,0%

5. Сушка ДМАЭБ 5=99,5%

Общий выход на ТП-1 составляет

Следовательно:

Стадия ТП-2 «Получение метацина технического»

В соответствии с опытными данными задаёмся выходами на физических операциях:

1. Йодометилирование ДМАЭБ 1

2. Фильтрация и промывка метацина технического 2= 97,5%

3. Сушка метацина технического 5= 99,5%

Общий выход на ТП-2 составляет

Следовательно:

Стадия ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»

В соответствии с опытными данными задаёмся выходами на физических операциях:

1. Растворение 1=100,0%

2. Очистка и фильтрация 2=99,0%

3. Кристаллизация 3=100,0%

4. Фильтрация и промывка метацина фармакопейного 4

5. Сушка метацина фармакопейного 5=99,5%

Общий выход на ТП-3 составляет

Следовательно:

4.4.1 Расчет коэффициента пересчета

Коэффициент пересчета рассчитывают по формуле:

, [10]

где Gисх, пр — проектная масса исходного сырья, кг;

Gисх, регл- масса 100% исходного сырья по регламенту, кг (19,76 кг).

, [10]

где — масса 100% вещества в фармакопейном продукте с учетом содержания основного вещества, кг;

— молярная масса фармакопейного продукта, г/моль;

— молярная масса исходного сырья, г/моль;

— выход фармацевтического продукта на исходное сырье, в долях;

— количество моль исходного вещества, необходимое для получения 1 моль конечного продукта.

В соответствии с химической схемой производства, из 1 моль бензацина получают 1 моль метацина. Их молярные массы соответственно равны:

M (метацин) = 441,30 кг/кмоль

М (бензацин) = 335,82 кг/кмоль

Выход метацина на бензацин составляет 85,88%

,

, [10]

где — мощность производства, кг (5 000);

— эффективный фонд времени работы оборудования (180 дней);

— массовая доля основного вещества в фармакопейном продукте, в долях (содержание основного вещества в соответствии с регламентом в готовом продукте не менее 0,99).

В результате расчетов получаем:

Таким образом, следует увеличивать загрузки реагентов в 1,233 раза по сравнению с данными регламента.

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)»

Материальный баланс 1 операции «Очистка бензацина ГХ и фильтрация от угля»

= 99,0%

1. Загружено:

1) Бензацина Г Х:

2) Вода (Н2О):

3) Уголь активированный (УА):

2. Расчет осадка:

В отработанном угле содержится:

1) уголь активированный:

2) влага (Н2О): влаги = 20% (принимаем содержание влаги 20%)

3) бензацина ГХ

4) примеси:

Здесь и далее плотность реакционной массы рассчитываем по формуле:

где — массовые доли компонентов;

— плотность компонентов, г/см3.

Материальный баланс операции «Очистка бензацина ГХ и фильтрация от угля»

Таблица 4.5. 1

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

Б) Сырьё

1. Бензацина ГХ

в нем:

25,65

бензацина ГХ

335,82

95,0

24,37

0,073

примеси

-

5,0

1,28

-

2. Вода

в ней:

1,000

94,89

94,89

вода

18,02

100,0

94,89

5,266

3. Уголь активированный

в нем

0,800

0,68

уголь активированный

-

100,0

0,68

-

ИТОГО:

121,22

121,22

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

1,000

119,33

119,33

бензацина ГХ

335,82

20,23

24,13

0,072

вода

18,02

79,22

94,51

5,245

примеси

-

0,58

0,69

-

Б) Отходы

1. Отработанный уголь

в нем:

1,89

уголь активированный

-

35,98

0,68

-

бензацина ГХ

335,82

12,70

0,24

0,001

вода

18,02

20,11

0,38

0,021

примеси

-

31,22

0,59

-

ИТОГО:

121,22

121,22

Материальный баланс 2 операции «Нейтрализация бензацина»

= 100,0%

1. Загружено:

1) Гидроксид натрия (NaOH):

2) Вода (Н2О):

2. Вступило в реакцию нейтрализации:

= 100,00%

1) Бензацина Г Х:

2) Гидроксид натрия (NaOH):

не вступило: 2,93 — 2,87 = 0,06 кг

3. Образовалось в реакции нейтрализации:

1) ДМАЭБ:

2) Хлорида натрия (NaCl):

3) Вода (Н2О):

Материальный баланс операции «Нейтрализация бензацина»

Таблица 4.5. 2

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

1,000

119,33

119,33

бензацина ГХ

335,82

20,23

24,13

0,072

вода

18,02

79,22

94,51

5,245

примеси

-

0,58

0,69

-

Б) Сырьё

1. Вода

в ней:

1,000

26,60

26,60

вода

18,02

100,0

26,60

1,476

3. Гидроксид натрия

в нем

1,590

2,96

1,86

гидроксид натрия

40,00

99,0

2,93

0,074

примеси

-

1,00

0,03

-

ИТОГО:

148,89

148,89

147,79

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

1,016

148,89

146,61

ДМАЭБ

299,36

14,45

21,51

0,072

вода

18,02

82,21

122,40

6,792

хлорид натрия

58,44

2,82

4,20

0,072

гидроксид натрия

40,00

0,04

0,06

0,002

примеси

-

0,48

0,72

-

Б) Отходы

ИТОГО:

148,89

148,89

146,61

Материальный баланс 3 операции «Кристаллизация»

= 98,0%

Получено после кристаллизации:

1) ДМАЭБ в твердой фазе:

2) ДМАЭБ в жидкой фазе:

Материальный баланс операции «Кристаллизация»

Таблица 4.5. 3

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

1,016

148,89

146,61

ДМАЭБ

299,36

14,45

21,51

0,072

вода

18,02

82,21

122,40

6,792

хлорид натрия

58,44

2,82

4,20

0,072

гидроксид натрия

40,00

0,04

0,06

0,002

примеси

-

0,48

0,72

-

Б) Сырье

ИТОГО:

148,89

148,89

146,61

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

1,016

148,89

146,61

ДМАЭБтв

299,36

14,16

21,08

0,070

ДМАЭБжидк

299,36

0,29

0,43

0,001

вода

18,02

82,21

122,40

6,792

хлорид натрия

58,44

2,82

4,20

0,072

гидроксид натрия

40,00

0,04

0,06

0,002

примеси

-

0,48

0,72

-

Б) Отходы

ИТОГО:

148,89

148,89

146,61

Материальный баланс 4 операции «Фильтрация и промывка»

= 99,0%

1. Загружено:

1) Вода (Н2О):

2. Расчет осадка:

Из регламента:

хвлаги= 20%;

В ДМАЭБ после высушивания: хсух ДМАЭБ = 97,0%, хвлаги= 0,5%, хприм= 2,5%.

Следовательно: хсух ДМАЭБ = 0,97 0,80 = 0,776

кг

Материальный баланс операции «Фильтрация и промывка»

Таблица 4.5. 4

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

1,016

148,89

146,61

ДМАЭБтв

299,36

14,16

21,08

0,070

ДМАЭБжидк

299,36

0,29

0,43

0,001

вода

18,02

82,21

122,40

6,792

хлорид натрия

58,44

2,82

4,20

0,072

гидроксид натрия

40,00

0,04

0,06

0,002

примеси

-

0,48

0,72

-

Б) Сырье

1. Вода

в ней:

1,000

40,66

40,66

вода

18,02

100,0

40,66

2,256

ИТОГО:

189,55

189,55

187,27

Получено

А) Полупродукты

1. Осадок ДМАЭБ

в нем:

26,89

ДМАЭБ

299,36

77,61

20,87

0,070

вода

18,02

19,82

5,33

0,296

примеси

-

2,57

0,69

-

Б) Отходы

1. Маточный раствор

в нем:

1,014

162,66

160,38

ДМАЭБ

299,36

0,39

0,64

0,002

вода

18,02

96,97

157,73

8,753

хлорид натрия

58,44

2,58

4,20

0,072

гидроксид натрия

40,00

0,04

0,06

0,002

примеси

-

0,02

0,03

-

ИТОГО:

189,55

189,55

Материальный баланс 5 операции «Сушка ДМАЭБ»

= 99,5%

1. Расчет осадка после высушивания:

Из регламента:

Хсух ДМАЭБ = 97%

Хвлаги= 0,5%

Следовательно:

Материальный баланс операции «Сушка ДМАЭБ»

Таблица 4.5. 5

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Осадок ДМАЭБ

в нем:

26,89

ДМАЭБ

299,36

77,61

20,87

0,070

вода

18,02

19,82

5,33

0,296

примеси

-

2,57

0,69

-

Б) Сырье

ИТОГО:

26,89

26,89

Получено

А) Полупродукты

1. Осадок ДМАЭБ

в нем:

21,41

ДМАЭБ

299,36

97,01

20,77

0,069

вода

18,02

0,51

0,11

0,006

примеси

-

2,48

0,53

-

Б) Отходы

1. Конденсат воды

в нем:

1,000

5,48

5,48

ДМАЭБ

299,36

1,82

0,10

0,0003

вода

18,02

95,26

5,22

0,290

примеси

-

2,92

0,16

-

ИТОГО:

26,89

26,89

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

Материальный баланс 1 операции «Йодометилирование ДМАЭБ»

= 97,5%

1. Загружено:

1) Ацетон:

2) Йодистый метил (СН3I):

2. Вступило в реакцию йодометилирования ДМАЭБ:

= 97,50%

1) ДМАЭБ:

не вступило: 20,77 — 20,25 = 0,52 кг

2) Йодистого метила (СН3I):

не вступило: 10,88 — 9,60 = 1,28 кг

2. Вступило в побочную реакцию:

= 1,25%

1) ДМАЭБ:

не вступило: 0,52 — 0,26 = 0,26 кг

2) Йодистого метила (СН3I):

не вступило: 1,28 — 0,12 = 1,16 кг

3. Образовалось в реакции йодометилирования ДМАЭБ:

1) Метацина:

3. Образовалось в побочной реакции:

1) в-диметиламиноэтиловый эфир дифенилметоксиуксусной кислоты (ДМАЭЭ ДФМУК):

2) Йодоводородной кислоты:

Материальный баланс операции «Йодометилирование ДМАЭБ»

Таблица 4.5. 6

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Осадок ДМАЭБ

в нем:

21,41

ДМАЭБ

299,36

97,01

20,77

0,069

вода

18,02

0,51

0,11

0,006

примеси

-

2,48

0,53

-

Б) Сырье

1. Ацетон

в нем:

0,790

76,30

96,58

ацетон

58,08

99,50

75,92

1,307

вода

18,02

0,50

0,38

0,021

2. Йодистый метил

в нем:

2,279

10,99

4,82

йодистый метил

141,94

99,00

10,88

0,077

примеси

-

1,00

0,11

-

ИТОГО:

108,70

108,70

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,849

108,69

128,18

метацин

441,30

27,45

29,84

0,068

ДМАЭБ

299,36

0,24

0,26

0,001

йодистый метил

141,94

1,07

1,16

0,008

ДМАЭЭ ДФМУК

313,39

0,25

0,27

0,001

йодоводород

127,91

0,10

0,11

0,001

ацетон

58,08

69,85

75,92

1,307

вода

18,02

0,45

0,49

0,027

примеси

-

0,59

0,64

-

Б) Отходы

ИТОГО:

108,69

108,69

128,18

Материальный баланс 2 операции «Фильтрация и промывка метацина технического»

= 97,5%

1. Загружено:

1) Этиловый спирт (C2H5OH):

2. Расчет осадка:

Из регламента:

хвлаги ()= 20%;

В метацине техническом после высушивания: хсух метац = 98,0%, хвлаги= 0,5%, хприм= 1,5%.

Следовательно: хсух метац = 0,98 0,80 = 0,784

кг

Материальный баланс операции «Фильтрация и промывка метацина технического»

Таблица 4.5. 7

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,849

108,69

128,18

метацин

441,30

27,45

29,84

0,068

ДМАЭБ

299,36

0,24

0,26

0,001

йодистый метил

141,94

1,07

1,16

0,008

ДМАЭЭ ДФМУК

313,39

0,25

0,27

0,001

йодоводород

127,91

0,10

0,11

0,001

ацетон

58,08

69,85

75,92

1,307

вода

18,02

0,45

0,49

0,027

примеси

-

0,59

0,64

-

Б) Сырье

1. Этиловый спирт

в нем:

0,789

24,30

30,80

этиловый спирт

46,07

96,0

23,33

0,506

вода

18,02

4,0

0,97

0,054

ИТОГО:

132,99

132,99

158,98

Получено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин техн.

в нем:

37,10

метацин

441,30

78,41

29,09

0,066

этиловый спирт

46,07

20,05

7,44

0,161

примеси

-

1,54

0,57

-

Б) Отходы

1. Маточный раствор

в нем:

0,806

71,25

88,43

метацин

441,30

0,98

0,70

0,002

ДМАЭБ

299,36

0,36

0,26

0,001

йодистый метил

141,94

1,63

1,16

0,008

ДМАЭЭ ДФМУК

313,39

0,38

0,27

0,001

йодоводород

127,91

0,15

0,11

0,001

ацетон

58,08

94,34

67,22

1,157

вода

18,02

2,05

1,46

0,081

примеси

-

0,10

0,07

-

2. Промывной этанол

в нем:

0,790

24,64

31,19

этиловый спирт

46,07

64,51

15,89

0,345

метацин

441,30

0,20

0,05

0,0001

ацетон

58,08

35,28

8,70

0,150

ИТОГО:

132,99

132,99

Материальный баланс 3 операции «Сушка метацина технического»

= 99,5%

1. Расчет осадка после высушивания:

Из регламента:

Хсух метац.= 98%

Хвлаги = 0,5%

Следовательно:

Материальный баланс операции «Сушка метацина технического»

Таблица 4.5. 8

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин техн.

в нем:

37,10

метацин

441,30

78,41

29,09

0,066

этиловый спирт

46,07

20,05

7,44

0,161

примеси

-

1,54

0,57

-

Б) Сырье

ИТОГО:

37,10

37,10

Получено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин техн.

в нем:

29,53

метацин техн.

441,30

98,00

28,94

0,066

этиловый спирт

46,07

0,50

0,15

0,003

примеси

-

1,50

0,44

-

Б) Отходы

1. Конденсат этанола

в нем:

0,789

7,57

9,59

метацин техн.

441,30

1,98

0,15

0,0003

этиловый спирт

46,07

96,30

7,29

0,158

примеси

-

1,72

0,13

-

ИТОГО:

37,10

37,10

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

Материальный баланс 1 операции «Растворение»

= 100,0%

1. Загружено:

1) Этиловый спирт (C2H5OH):

2) Вода (Н2О):

Материальный баланс операции «Растворение»

Таблица 4.5. 9

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин техн.

в нем:

29,53

метацин техн.

441,30

98,00

28,94

0,066

этиловый спирт

46,07

0,50

0,15

0,003

примеси

-

1,50

0,44

-

Б) Сырье

1. Этиловый спирт

в нем:

0,789

147,03

185,35

этиловый спирт

46,07

96,0

141,15

3,064

вода

18,02

4,0

5,88

0,326

2. Вода

в ней:

1,000

8,89

8,89

вода

18,02

100,0

8,89

0,493

ИТОГО:

185,45

185,45

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,831

185,45

223,24

метацин

441,30

15,61

28,94

0,066

этиловый спирт

46,07

76,19

141,30

3,067

вода

18,02

7,96

14,77

0,820

примеси

-

0,24

0,44

-

Б) Отходы

ИТОГО:

185,45

185,45

223,24

Материальный баланс 2 операции «Очистка и фильтрация от угля»

= 99,0%

1. Загружено:

1) Уголь активированный (УА):

2. Расчет осадка:

В отработанном угле содержится:

1) уголь активированный:

2) влага ()= 20% (принимаем содержание влаги 20%):

3) метацин:

4) примеси:

Материальный баланс операции «Очистка и фильтрация от угля»

Таблица 4.5. 10

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,831

185,45

223,24

метацин

441,30

15,61

28,94

0,066

этиловый спирт

46,07

76,19

141,30

3,067

вода

18,02

7,96

14,77

0,820

примеси

-

0,24

0,44

-

Б) Сырье

1. Уголь активированный

в нем:

0,800

0,30

уголь активированный

-

100,0

0,30

ИТОГО:

185,75

185,75

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,830

184,76

222,51

метацин

441,30

15,51

28,65

0,065

этиловый спирт

46,07

76,37

141,11

3,063

вода

18,02

7,99

14,77

0,820

примеси

-

0,13

0,24

-

Б) Отходы

1. Уголь активированный

в нем:

0,99

уголь активированный

-

30,30

0,30

-

метацин

441,30

29,29

0,29

0,001

этиловый спирт

46,07

20,20

0,20

0,004

примеси

-

20,20

0,20

-

ИТОГО:

185,75

185,75

Материальный баланс 3 операции «Перекристаллизация»

= 100,0%

Получено после перекристаллизации:

1) Метацина в твердой фазе:

Материальный баланс операции «Перекристаллизация»

Таблица 4.5. 11

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,830

184,76

222,51

метацин

441,30

15,51

28,65

0,065

этиловый спирт

46,07

76,37

141,11

3,063

вода

18,02

7,99

14,77

0,820

примеси

-

0,13

0,24

-

Б) Сырье

ИТОГО:

184,76

184,76

222,51

Получено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,830

184,76

222,51

метацинтв.

441,30

15,51

28,65

0,065

этиловый спирт

46,07

76,37

141,11

3,063

вода

18,02

7,99

14,77

0,820

примеси

-

0,13

0,24

-

Б) Отходы

ИТОГО:

184,76

184,76

222,51

Материальный баланс 4 операции «Фильтрация и промывка метацина фармакопейного»

= 96,44%

1. Загружено:

2) Этиловый спирт (C2H5OH):

2. Расчет осадка:

Из регламента:

хвлаги ()= 20%;

В метацине техническом после высушивания: хсух метац = 99,0%, хвлаги= 0,5%, хприм= 0,5%.

Следовательно: хсух метац = 0,99 0,80 = 0,792

кг

Материальный баланс операции «Фильтрация и промывка метацина фармакопейного»

Таблица 4.5. 12

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Реакционная масса

в ней:

0,830

184,76

222,51

метацинтв.

441,30

15,51

28,65

0,065

этиловый спирт

46,07

76,37

141,11

3,063

вода

18,02

7,99

14,77

0,820

примеси

-

0,13

0,24

-

Б) Сырье

1. Этиловый спирт

в нем:

0,789

23,70

30,04

этиловый спирт

46,07

96,0

22,75

0,494

вода

18,02

4,0

0,95

0,053

ИТОГО:

208,46

208,46

252,55

Получено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин фарм.

в нем:

34,89

метацин

441,30

79,19

27,63

0,063

этиловый спирт

46,07

20,29

7,08

0,154

примеси

-

0,52

0,18

-

Б) Отходы

1. Маточный и промывной этанол

в нем:

0,805

173,57

215,49

метацин

441,30

0,59

1,02

0,002

этиловый спирт

46,07

90,32

156,77

3,403

вода

18,02

9,06

15,72

0,872

примеси

-

0,03

0,06

-

ИТОГО:

208,46

208,46

Материальный баланс 5 операции «Сушка метацина фармакопейного»

= 99,5%

1. Расчет осадка после высушивания:

Из регламента:

Хсух метац.= 99%

Хвлаги = 0,5%

Следовательно:

Материальный баланс операции «Сушка метацина фармакопейного»

Таблица 4.5. 13

Наименование

Молярная масса, г/моль

Плот-ность, г/см3

Массовая доля вещества, %

Масса

Количе-ство ве-щества, кмоль

Объем, л

техн, кг

100%, кг

Загружено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин фарм.

в нем:

34,89

метацин

441,30

79,19

27,63

0,063

этиловый спирт

46,07

20,29

7,08

0,154

примеси

-

0,52

0,18

-

Б) Сырье

ИТОГО:

34,89

34,89

Получено

А) Полупродукты

1. Осадок метацин фарм.

в нем:

27,78

метацин фарм.

441,30

99,00

27,50

0,062

этиловый спирт

46,07

0,50

0,14

0,003

примеси

-

0,50

0,14

-

Б) Отходы

1. Конденсат этанола

в нем:

0,789

7,11

9,02

метацин фарм.

441,30

1,83

0,13

0,0003

этиловый спирт

46,07

97,61

6,94

0,151

примеси

-

0,56

0,04

-

ИТОГО:

34,89

34,89

4.5.4 Выбор оборудования

4.5.4.1 Нормы времени на проведение технологических операций и расчет числа операций в сутки

Число операций в сутки, которое должно быть проведено в сутки для обеспечения заданной производительности, определяем по формуле:

[10]

где — число операций в сутки;

— продолжительность операции, лимитирующей процесс, ч.

[10]

где — время, обусловленное технологическим режимом и не зависящее от масштабов загрузки, ч;

— время на проведение элемента операции, в которых необходимо участие аппаратчика, ч;

— время, которое зависит от масштабов загрузки, ч.

Нормы времени на проведение технологических операций

Таблица 4.5. 14

Наименование операции

, мин

, мин

, мин

по регламенту

по проекту

ТП-1 «Получение диметиламиноэтилбензилата (ДМАЭБ)»

Р-1

Загрузка воды

15

15

Загрузка бензацина ГХ

30

30

Нагрев массы до 35−40 єС

60

60

Выдержка

35

Охлаждение массы до 15−17 єС

60

60

Загрузка угля

20

20

Выдержка

30

Передача массы на друк-фильтр Ф-5

30

30

Итого: (280)

65

215

215

Ф-5

Загрузка массы из Р-1

30

30

Фильтрация

60

60

Передача массы в реактор Р-7

30

30

Выгрузка отработанного угля

20

20

Итого: (140)

140

140

Р-7

Загрузка воды

15

15

Загрузка едкого натра

60

60

Перемешивание

30

Передача массы в мерник М-10

30

30

Итого: (135)

30

105

105

Р-8

Загрузка бензацина ГХ (прием из Ф-5)

30

30

Загрузка раствора едкого натра

60

60

Отбор пробы и анализ

35

Выдержка

60

Передача массы на центрифугу Ф-11

30

30

Загрузка воды для промывки осадка на центрифуге Ф-11

15

15

Передача промывной воды на центрифугу Ф-11

20

20

Итого: (250)

35

60

155

155

Ф-11

Загрузка массы из Р-8

30

30

Фильтрация

60

60

Слив маточного раствора

20

20

Промывка осадка водой через Р-8

30

30

Слив промывной воды

20

20

Выгрузка влажного осадка

40

40

Итого: (200)

200

200

Сш -13

Загрузка влажного продукта

30

30

Сушка

180

Отбор пробы и анализ

35

Выгрузка сухого осадка

30

30

Итого: (275)

215

60

60

ТП-2 «Получение метацина технического»

Р-15

Загрузка ацетона

15

15

Загрузка йодистого метила

60

60

Загрузка ДМАЭБ

60

60

Отбор пробы и анализ

90

Выдержка

180

Охлаждение массы до 0 єС

180

180

Передача массы в Ф-21

45

45

Итого: (630)

90

180

360

360

Ф- 21

Загрузка массы из Р-16

45

45

Фильтрация

60

60

Слив маточного раствора

20

20

Промывка осадка этанолом

30

30

Слив промывного этанола

20

20

Сушка

180

Отбор пробы и анализ

35

Выгрузка сухого осадка (метацина технического)

30

30

Итого: (420)

215

205

205

ТП-3 «Получение метацина фармакопейного»

Р-29

Загрузка этилового спирта

20

20

Загрузка воды

20

20

Загрузка метацина технического

40

40

Нагрев массы до 70−75 єС

60

60

Отбор пробы и анализ

35

Загрузка угля

20

20

Перемешивание

15

Передача массы на друк-фильтр Ф-31

30

30

Итого: (240)

50

190

190

Ф-31

Нагрев фильтра

30

30

Загрузка массы из Р-29

30

30

Фильтрация

60

60

Передача массы в реактор Р-32

20

20

Выгрузка отработанного угля

20

20

Итого: (160)

160

160

Р-32

Прием массы из друк-фильтра Ф- 31

20

20

Отбор пробы и анализ

35

Охлаждение массы до 15−20 єС

60

60

Охлаждение массы до 4 єС

90

90

Выдержка

30

Передача массы в фильтр-сушилку Ф-33

45

45

Итого: (280)

35

30

215

215

Ф-33

Загрузка массы из Р-32

45

45

Фильтрация

60

60

Слив маточного раствора

20

20

Промывка осадка этанолом

30

30

Слив промывного этанола

20

20

Сушка

180

Отбор пробы и анализ

45

Выгрузка сухого осадка (метацина фармакопейного)

45

45

Итого: (445)

225

220

220

Самой продолжительной операцией является операция йодометилирования ведения процесса согласование времени работы аппаратов будем проводить по наиболее продолжительной операции, т. е. :

Следовательно:

4.5.4.2 Выбор реактора Р- 15 для проведения йодометилирования ДМАЭБ

, [10]

где — объем реакционной массы, л;

— число аппаратов (1);

— коэффициент заполнения аппарата;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Таблица 4.5. 15

Р -15

, л

128,18

1

0,8

кипение

-

газообразование

-

, м3

0,08

тип аппарата

СЭрн0,1−1-02−01

, л

96,58

В качестве реактора для проведения йодометилирования ДМАЭБ выбран стальной эмалированный аппарат с эллиптическим днищем, и плоской съемной крышкой СЭрн0,1−1-02−01.

Параметры аппарата

Таблица 4.5. 16

D, мм

500

D1, мм

550

D2, мм

360

D4, мм

420

L, мм

718

d, мм

25

H, мм

1420

H1, мм

375

H2, мм

160

H3, мм

360

H4, мм

550

H5, мм

660

S, мм

6

Масса, кг

250

Мощность электродвигателя, кВт

0,75

Частота вращения вала, об/мин

75

4.5.4.3 Проверка применимости реактора

Реактор подобран верно, если минимальный объем жидкости, находящийся в аппарате, полностью закрывает мешалку данного реактора. То есть, выполняется условие [10]:

где — минимальный объем жидкости в аппарате, м3;

-диаметр аппарата, м;

-минимальная высота жидкости в аппарате, м.

— для тихоходных мешалок

где — высота мешалки, м;

— диаметр мешалки, м.

Таблица 4.5. 17

Р -15

, л

96,58

, м

0,257

0,04

+

Следовательно, условие применимости реактора выполняется. Выбранный реактор может быть использован для проведения процесса йодометилирования ДМАЭБ.

4.5.4.4 Выбор оборудования

Ш 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

hм= = = 0,04 м

Необходимое условие: hж > hм

hж = = 0,36 м

0,36 > 0,04, т. е. hж > hм

Ш Друк-фильтр (Ф-5)

Объем фильтруемой суспензии: Vсусп = 120,18 л

Fф=, [22]

где — объем жидкости, л;

— время фильтрации, ч;

-объемная скорость фильтрации (принимаем для фильтрации активированного угля 1500 л/м2ч);

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Fф = = 0,04 м³

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

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

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

Проверка высоты слоя осадка:

hос=

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

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

Ш 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 СЭрн 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

hм= = = 0,04 м

Необходимое условие: hж > hм

hж = = 0,31 м

0,31 > 0,04, т. е. hж > hм

Ш 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

hм= = = 0,04 м

Необходимое условие: hж > hм

hж = = 0,19 м

0,19 > 0,04, т. е. hж > hм

Ш Мерник раствора гидроксида натрия (М-10)

Vм=, [22]

где — объем реакционной массы, л;

— число аппаратов (1);

— коэффициент заполнения мерника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vм = = 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

Ш Центрифуга (Ф-11)

Норма допустимой нагрузки Ра (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; Lбараб=300 мм; = 40 кг; Fфильтр = 0,59 м².

Габаритные размеры (LxBxH): 2415Ч1840Ч1570 мм

Проверка высоты слоя осадка для центрифуги:

hос=

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

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

Ш Сборник маточного раствора — технологический (Св-12)

Vсб=, [22]

где — объем жидкости, л;

— число сборников (1);

— коэффициент заполнения сборника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vсб = = 0,08 м³

Сборник стальной эмалированный СЭнв 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

Ш Сушилка (Сш-13)

Норма допустимой нагрузки Ра (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

Fреш= 0,14 м² Gисп. влаги= 10 кг

Габаритные размеры: 1500×900×2300 мм.

Ш Сборник ацетона — сборник-хранилище (Св-16)

Vсб=, [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%).

Vсб = = 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

Ш Мерник ацетона (М-17)

Vм=, [22]

где — объем реакционной массы, л;

— число аппаратов (1);

— коэффициент заполнения мерника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vм = = 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

Ш Сборник йодистого метила — сборник-хранилище (Св-18)

Vсб=, [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%).

Vсб = = 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

Ш Мерник йодистого метила (М-20)

Vм=, [22]

где — объем реакционной массы, л;

— число аппаратов (1);

— коэффициент заполнения мерника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vм = = 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

Ш Фильтр-сушилка (Ф-21)

Объем фильтруемой суспензии: Vсусп = 128,18 л

Fф=, [22]

метацин йодометилирование бензацин химический

где — объем жидкости, л;

— время фильтрации, ч;

-объемная скорость фильтрации (принимаем 700 л/м2ч);

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Fф = = 0,09 м³

Фильтр-сушилка ESF 400.

Fф= 0,125 м² Габаритные размеры: 780×800×1900 мм.

Ш Сборник маточного раствора — технологический (Св-22)

Vсб=, [22]

где — объем жидкости, л;

— число сборников (1);

— коэффициент заполнения сборника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vсб = = 0,047 м³

Сборник стальной эмалированный СЭнв 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

Ш Сборник этилового спирта — сборник-хранилище (Св-23)

Vсб=, [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%).

Vсб = = 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

Ш Мерник этилового спирта (М-24)

Vм=, [22]

где — объем реакционной массы, л;

— число аппаратов (1);

— коэффициент заполнения мерника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vм = = 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

Ш Сборник промывного этанола — технологический (Св-25)

Vсб=, [22]

где — объем жидкости, л;

— число сборников (1);

— коэффициент заполнения сборника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vсб = = 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

Ш Теплообменник (Т-26)

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

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

Fт/о = Fконд+ Fохл = +, [22]

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

Qконд = УGi·ri/

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

Qконд = 7,57·840,00/2,29=2776,77 кДж

В качестве хладагента используем охлаждающий рассол (водный раствор хлорида натрия) с И1= 0 єС, И2=3 єС

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

Расход хладагента:

Gх/а = Qконд/(сх/а ·Дtконд·ф) =2776,77 /(2,547·3·180·60) = 0,034 кг/с

Qохл = УGi·сi·(tкон — tнач)/ = (0,034·2,547) · (20−90)/2,29 = - 2,65 кДж

Охлаждение:

Дtср =, [10]

где: 1,176

— температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, єС;

— температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, єС;

tп — температура паров конденсируемой жидкости, єС.

Дtср = = 42,96 °С

Fохл = 2,65 ·103/(120·42,96·180·60)= 0,5 м²

Конденсация:

Дtср =, [10]

где: — температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, єС;

— температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, єС;

tп — температура паров конденсируемой жидкости, єС.

Дtср = = 88,49 °С

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

Fт/о = 0,5+0,0085 = 0,009 м²

Выбираем теплообменник стальной типа «труба в трубе».

Fт/о = 0,12 м² D1 = 57×4 мм

D= 25×3 мм L = 1500 мм

Ш Сборник конденсата этанола — технологический (Св-27)

Vсб=, [22]

где — объем жидкости, л;

— число сборников (1);

— коэффициент заполнения сборника;

— число операций в сутки (2,29);

— резерв мощности (принимаем 10%).

Vсб = = 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

Ш 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

hм= = = 0,04 м

Необходимое условие: hж > hм

hж = = 0,45 м

0,45 > 0,04, т. е. hж > hм

Ш Теплообменник (Т-30)

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

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

Fт/о = Fконд= [22]

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

Qконд = УGi·ri/

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

Qконд = 47,1 ·840,00/2,29=17 276,86 кДж

Конденсация:

Дtср =, [10]

где: — температура жидкого теплоносителя на выходе из рубашки аппарата, єС;

— температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку аппарата, єС;

tп — температура паров конденсируемой жидкости, єС.

Дtср = = 88,49 °С

Принимаем коэффициент теплопередачи К=340 Вт/м2·К

Fт/о = Fконд = 17 276,86·103/(340·88,49·130·60)= 0,074 м²

Выбираем теплообменник стальной типа «труба в трубе».

Fт/о = 0,12 м² D1 = 57×4 мм

D= 25×3 мм L = 1500 мм

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой