Спроектировать производство и получение меновазина,раствора для наружного применения спиртового

Цена деления 1%С. Изготовитель: ОАО»Химлаборприбор» г.Клин.КП.15Термометр для спирта1СтеклоТип ТП-22.Предел измерения от -30 до +30°С. Цена деления 0,5 °С.ГФ.16Пробоотборник1СтальСт12Х18Н10ТЦилиндр для отбора пробы. Вместимость 1 л. Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».ГФ.17Воронка1СтальСт12Х18Н10ТВысота 800 мм.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».ГФ.18 Промежуточная ем-45СтеклоВместимость 20 л. В обрешетке.КС.19Весы медицинские1СборныйТип РП-150 МГ.Диапазон измерений от 2,5 до 150 кг,допускаемая погрешность в интервалах взвешивания:от 2,5 до 25 кг + 50 г,от 25_до 100 кг + 75 г,от 100 до 150 кг+.100 г.Изготовитель: завод «Прибордеталь» г. Орехово-ЗуевоУМО.5. Фасовка МеновазинаФУ.20Универсально фасовочная машина1СборныйТип УФМ.Электродвигатель ЧАА-63АЧ. Частота вращения электродвигателя 1450 об/мин. Объем дозирования от 20 до 125 мл. Производительность от 15 до 22 доз в минуту.Погрешность измерений при дозировке (объемная доля): от 20 до 50 мл +2 %; от 50 до 100 мл+1%; от 100 до 125 мл+_ 0,5%; Габаритные размеры: длина - 895 мм, ширина - 315 мм ,высота - 480 мм. Изготовитель: Ждановский завод технологического оборудования .ГФ.21Конвейер ленточный1СборныйЭлектродвигатель: ВАО-21-44. Частота вращения - 1450 об/ мин. Мощность двигателя 1,7 кВт. Габаритные размеры : длина - 4000 мм, ширина - 1000 мм, высота - 885 мм.Изготовитель: ОАО» Татхимфармпрепараты «ГФ.22Стол дляобандероливания1ДеревоГабаритные размеры: длина -1340 мм, ширина - 900 мм, высота - 820 мм.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».Продолжение таблицы 12.12345КС.23Мерный цилиндр2СтеклоВместимость 50 мл. Цена деления 1 мл. Допускаемая погрешность 0,5 млТР.24Тележка1СборныйТГВ 1250, тип 14. Грузоподъемность -1250 кг. Изготовитель: Марийская АССР.Таблица 13. Ведомость спецификацииоборудования, контрольно-измерительных и регулирующих приборовОбозначениеНаименованиеКол-во единицМатериал рабочей зоны, способ защитыТехническая характеристика12345ВР.3Подготовка флаконов.ГФ.1Ванна3Сталь-эмальВместимость 200 л. Габаритные размеры: длина - 1460 мм,ширина - 710 мм, высота - 760 ммКП.2Термометр стеклянный1СтеклоТип ТТ. Диапазон измерений от 0 до 100°С Цена деления 1°С.СШ.3Тоннель сушильный2СтальСт.12Х18Н10ТМодель FGJ-101Нагрев электронагревателями. Количество - 24 шт. Рабочая температура зоны нагрева от 150 до 180 °С Общие размеры, мм : 6320 х 1365 х 100. Размеры зоны охлаждения, мм: 200 х 1365 х 2100. Размеры зоны нагревания, мм 2500 х 1365 х1275. Изготовитель: фирма « Форчун Интернейшнл», Мадрас, Индия.КП.4Потенциометр2Тип КСП 4.Диапазон измерения от 0 до 300 °С. Класс точности 1,5.Изготовитель Йошкар-Ола, завод «Электроавтоматика».Рассчитаем возможность использования стандартного оборудования в измененном производственном процессе. Согласно таблице материального баланса для стадии итогового смешения компонентов реакционная масса составляет 365,50 кг. Согласно производственным данным, плотность меновазина раствора составляет 0,891 г/см3 = 891 кг/м3. Рассчитаем необходимый объем реактора:где – производительность реактора за одну загрузку, кг..м3Объем реактора с учетом коэффициента заполнения Кз составляет:где Кз – коэффициент заполнения реактора, равный 0,8. м3Ближайший стандартный объем реактора с округлением в большую сторону составляет 0,63 м3. Согласно производственным данным, объем установленного в цехе реактора составляет 0,63 м3.Потребность в аппаратах для данного цеха составляет:где– объем установленного в цехе аппарата, м3штСледовательно, реальное значение полностью соответствует проведенным расчетам. К установке принимаем 1 аппарат [12, c.24].Рассчитаем основные геометрические размеры реактора, приняв, что аппарат имеет цилиндрическую форму при высоте аппарата, равной 2410 мм (из производственных данных) [1, 17].Высоту цилиндрической части аппарата определим из формулы:где d– диаметр аппарата, равный 1000 мм.= 0,8 м = 800 мм.Высота аппарата с перемешивающим устройством, согласно производственным данным, составляет 2410 мм.Рассчитываем номинальную мощность электродвигателя мешалки:N = Kn××n3×d5,где N-мощность электродвигателя мешалки, Вт; - плотность среды, кг/м3;n - частота вращения вала мешалки, 1об/с;d - диаметр мешалки, 0,6 м.Kn- критерий мощности, где Kn= C/Rem,где С и m - параметры, значения которых определяются экспериментально для каждого типа мешалки и конкретных геометрических характеристик. Так, для якорной двухлопастной мешалки С = 6,2 m = 0,25.Критерий Рейнольдса для данной смеси примем равным 20000, тогда [9, c.71]:Kn= N = 0,521×891×1,663×0,655 = 246,4 Вт Мощность двигателя с учётом потерь и КПД двигателя:, где η – КПД двигателя, равный 0,8.k – коэффициент потерь мощности, принятый за 1,08.Nдвиг. = 246,4×1,08/0,8 = 332,6ВтК установке примем электродвигатель серии ВАО мощностью 0,5 кВт. Мощность электродвигателя перемешивающего устройства реактора, установленного на данном предприятии, составляет 0,5 кВт.Таким образом, в расчетной части курсового проекта нами был произведен расчет основных характеристик ключевого аппарата рассматриваемого процесса – реактора смешения.2.6 Тепловые расчетыРассматриваемый процесс согласно технологическому регламенту предприятия протекает при стандартных температурах в 20 оС. Основным тепловым устройством для данного процесса согласно таблице 12 является рубашка реактора со встроенным теплообменником [2, c.11-12].В рассматриваемой технологической схеме протекают следующие физическо-химические процессы, сопровождающиеся тепловыми эффектами:1. Экзотермический процесс смешения воды и этанола;2. Процессы растворения ментола, новокаина и анестезина в образовавшемся растворе.Отметим, что тепловыми эффектами процессов растворения ментола, новокаина и анастезина в образовавшемся растворе можно пренебречь в силу незначительных тепловых эффектов их растворения и малой массы растворяющихся веществ в сравнении с массой растворителя: (соотношение 10,25 : 4,1 : 4,1 : 229,48 соответственно) [10, 14].Рассчитаем тепловой эффект смешения воды и этанола в соответствии с мольным соотношением вода-спирт.где M(H2O) – молярная масса воды, 18 кг/кмоль.кмольгде M(C2H5OH) – молярная масса этанола, 46 кг/кмоль.кмольСледовательно, ∆Нсмеш в соотношении, близком к 1:1 составляет - 2 кДж/моль относительно спирта. Отсюда величина выделившейся теплоты:Дж = 10 МДжРассчитаем площадь теплообмена Fдля холодильника по формуле:где К – коэффициент теплоотдачи, - средняя температура в реакторе, оС.Коэффициент теплопередачи определим по формуле:где - коэффициент теплоотдачи от реакционной массы к стенке. - коэффициент теплоотдачи от стенки к воде (теплоноситель);δ – толщина стенки, 10 мм,λ – коэффициент теплопроводности стенки (стали) – 46,5 Вт/(м.К).где Nu– критерий Нуссельта.Для аппарата с мешалкой критерий Нуссельта:где Pr – критерий Прандтля для водного раствора этанола . - средняя теплоемкость смеси при 20оС:Дж/(кг.оС) - средняя вязкость смеси, Па.с.Па.с - средняя теплопроводность смеси, Вт/(м.оС)Дж/(кг.оС)Находим критерий Прандтля [11, 12]:Re – критерий Рейнольдса для водного раствора этанола:где n – частота вращения валамешалки, об/с; - диаметр вала мешалки, м.Вт/(м2.оС)Вт/(м2.оС)Вт/(м2.К)Средняя разность температур при теплообмене:где и - средние температуры в реакторе и воды в теплообменнике.Теперь мы можем рассчитать площадь теплообмена:м2Площадь водяного теплообменника, встроенного в рубашку реактора, составляет 1 м, следовательно, .2.7 Механические расчеты2.7.1 Расчет обечайкиСтандартным материалом обечаек (обечайка –цилиндрический корпус аппарата) является сталь Ст3 сп3 ГОСТ 380-71 [1]. Толщину стенки обечайки рассчитаем по уравнению: – прибавки, причем для данной марки стали в рассматриваемых условиях: – прибавка на коррозию и эрозию, примем 1,0 мм; – прибавка на минусовое отклонение по толщине листа, примем 0,7мм; – технологическая прибавка, примем 0,51 мм [3, c.23 – 25].Предельно допустимое напряжение для Ст3 равно МПа.Внутренний диаметр обечайки равен 1 метр: мм.По расчётам, максимальная толщина обечайки составляет 1,52 мм, однако, согласно техническим требованиям, толщина стенки должна составлять не менее 10 миллиметров [10]. 2.7.2 Расчет опоры реактораПредполагается, что реактор смешения устанавливается на бетонном полу цеха предприятия. Опорами реактора являются так называемые лапы в количестве шести штук.Рассчитаем нагрузку на лапу [16, c.152]:где - максимальный вес аппарата, складывающийся из массы аппарата по паспорту (m = 1150 кг) и массы заполняющего его смеси.n – число опор аппарата, примем равным 4.кгПлощадь подошвы лапы определяем из максимально допустимого давления на опроную конструкцию:где qуд – удельное давление, для бетона равное 2кПа. м2Определим удельное значение толщины ребра.где – поправочный коэффициент, обычно равный 0,6,z – число ребер, примем равным 8. - высота опоры, 0,2 м.м2Материал опоры выбирают в зависимости от температуры рабочей среды, емкости аппарата и других параметров.2.7.3 Расчёт и подбор патрубков для подвода и отвода потоковВнутренний диаметр штуцеров для подвода и отвода исходной смеси продуктов рассчитывается на основе уравнения массового расхода и округляется до ближайшего стандартного значения по уравнению[11, 16]:, принимаем ;Штуцер для входа воды:, .мОкругляя до стандартных значений, принимаем .Штуцер для входа этанола:, .Округляя до стандартных значений, принимаем .Штуцер для выхода меновазина:, .Округляя до стандартных значений, принимаем .Штуцер для входа и выхода теплоносителя (воды):, .Округляя до стандартных значений, принимаем .Присоединение к аппарату трубной арматуры, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода жидких и газообразных продуктов осуществляется с помощью штуцеров или вводных труб. На практике достаточно часто применяются фланцевые штуцера - разъемные соединения, имеющие высокий показатель надежности и работоспособности.Для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей химических аппаратов используются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. С помощью указанных соединений к аппаратам присоединяются трубы, арматура и т.д. В соответствии с проведенными расчетами, были подобраны следующие фланцевые штуцера (таблица 13).Согласно производственным данным, для ввода сырья в аппарате используются штуцеры диаметром 50 мм, для возможности загрузки реагентов с меньшей скоростью.Таблица 13. Размеры фланцевых штуцеров с внутреннем базовым давлением ОСТ 26-426-79 [10, с.659].НазначениеDy,ммDf,ммDb,ммD,ммdн,ммh,ммdб,мм12345678Вход воды25100756033812Вход этанола25100756033812Выход продукта5018010045551212Вход теплоносителя8020517097851416В аппарате используются болты М20 М10 из углеродистой стали класса прочности 10.9. Определим крутящие моменты затяжки болтов в зависимости от класса прочности с помощью данных таблицы 14.Таблица 14. Крутящие моменты затяжки болтов [9, 17]Резьба/шаг ммКласс прочности болтов10.910/1.562,420/2.5519,42.8 Расчет энергоснабжения цехаРасчет энергоснабжения цеха ведется в соответствии с количеством потребленной цехом электроэнергии. Расчет годового расхода электроэнергии производился по следующему алгоритму. Рассмотрим расчет расхода электроэнергии для реактора. Р.1. Номинальная мощность электрооборудования-мешалок (NНОМ.ОБЩ) [9, c.162]: NНОМ.ОБЩ = NНОМ.ЕД×n,где n-количество единиц оборудования, шт;NНОМ.ЕД - номинальная мощность единицы электрооборудования, кВт/ч;NНОМ.ОБЩ = 0,5 кВт/ч.Для определения величины заявленной мощности электрооборудования был учтен коэффициент спроса (КСП=0.9) и коэффициент увеличения заявленной мощности за счет потерь электроэнергии в сетях (КУВ=1.1). NЗАЯВЛ = NНОМ.ОБЩ×КСП×КУВ,NЗАЯВЛ = 0,5×0.9×1.1 = 0,495 кВт/ч.Годовой расход электроэнергии(WГОД):WГОД = NЗАЯВЛ×ТЭФФ, где ТЭФФ - эффективный фонд работы технологического оборудования, на котором установлено соответствующее электрооборудование, ч.WГОД = 0,495×3.3.350 = 1560 кВт.Аналогичным образом рассчитывалось и остальное электрооборудование, а также осветительные приборы в цехе. Полученные результаты сведены в итоговую таблицу 15.Таблица 15. Расчет годового расхода электроэнергии основного оборудования Наименование силового и технологического электрооборудованияНоминаль-ная паспортная мощность единицы оборудо-вания, кВт.Количество единиц оборудования,шт.Номинальная мощность всего установленного оборудования, кВт.Коэффициент спросаКоэффициент увеличения заявленной мощности за счет потерь электроэнергииЗаявленная мощность, кВт.Годовой фонд работы,час.Годовой расход энергии, кВт.Насосы:        АХ(0)-40-25-16015,001150,91,114,85315046777,5Электродвигатели:        Реактор0,510,50,91,10,49531501559,25Машина упаковочная5150,91,14,95315015592,5Конвейер ленточный5150,91,14,95315015592,5Прочее оборудование:        Вытяжной шкаф101100,91,19,9420041580Компьютер мастера0,0610,060,91,10,05944200249,48Освещение в цехе0,51050,91,14,95420020790Итого142141,23 ЗАКЛЮЧЕНИЕВ представленной курсовой работе были рассмотрены теоретические основы процесса получения меновазина спиртового раствора для наружного применения. Лекарственные препарат производится посредством смешения основных компонентов: рацемического ментола, анестезина и новокаина в водном растворе этилового спирта.Состав 40 мл препарата: 2,5 г ментола, 1,0 г новокаина, 1,0 г анестезина, а также 40 мл спирта этилового 70%.В данном проекте рассмотрена технологическая схема и произведен расчет материального баланса и основных характеристик производственного оборудования предприятия. Технологическая схема процесса производства спиртового раствора для наружного применения приведена на Листе 1 графической части.В результате проведенных расчетов была теоретически обоснована производительность по основному продукту, равная 374,22 т/год. Предложенная производительность была обоснована соответствующими расчетами материальных и тепловых балансов протекающего процесса.Характеристики основного и вспомогательного оборудования производства представлены в таблице 4 основной части работы. В технологической части был проведен расчет основного аппарата – реактора – смесителя емкостью 0,63 м3. Чертеж реактора-смесителя представлен на Листе 2 графической части проекта.Кроме того, в работе проведен механический расчет оборудования, в частности, опор, обечайки, теплообменника в рубашке реактора и штуцеров для потоков сырья и готовой продукции.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫГОСТ 9931-85 Корпусы цилиндрические стальных сварных сосудов и аппаратов. – Госстандарт СССР, 1985. – 32 с.Багров И. В., Шаханов В. Д., Чулкова Э. Н. Процессы и аппараты химической технологии. Тепловые и массообменные процессы / Под ред. проф. Л. Я. Терещенко. – СПб.: С.-Петерб. государственный университет технологии и дизайна, 1998. – 103 с.Воробьёва, Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. - М.: Химия, 1975. - 816 с.Глущенко Н.Н., Плетенева Т.В., Попков В.А. Фармацевтическая химия Под ред. Т.В. Плетеневой. Учебник. — М.: «Академия», 2004. — 382 с.Государственная фармакопея СССР X издание. – М.: «Медицина», 1968. - 1080 с.Грязнов И.А., Дигуров Н.Г., Кафаров В.В., Макаров М.Г. Проектирование и расчет аппаратов основного органического и нефтехимического синтеза. - М.: Химия, 1995. - 256 с.Дытнерский, Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. – М.: Химия, 1983. - 270 с.Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.1. Теоретические основы процессов химической технологии. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Химия, 1995. - 400с.Косинцев В. И., Миронов В.М., Сутягин В. М. Основы проектирования химических производств. 2-е изд. М.: Академкнига, 2010. – 371 с.Краткий справочник физико-химических величин» под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя, СПб.: Химия, 2008. – 200 с.Лащинский, А. А. Конструирование сварочных химических аппаратов. - Л.: Машиностроение, 1981. - 382 с.Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.Положение об обеспечении безопасности производственного оборудования. ПОТ РО - 14000 - 002 – 98. М., 1998. – 25 с.Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп. - Л.: Химия, 1978. - 420 с.Родионова Р.А., Якутович В.Г., Куликов В.А. Фармацевтическая химия. Курс лекций. — Витебск: ВГМУ, 2003. — 385 с.Сутягин В.М., Бочкарев В.В. Основы проектирования и оборудование производств органического синтеза: Учебное пособие /В.М. Сутягин, В.В. Бочкарев; Томский политехнический университет. – 2-еизд. –Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009.–188 с.Технологический регламент производства раствора меновазина спиртового для наружного применения ПР00480750-15-2006. – Казань.: ОАО «Татхимфармпрепараты». – 128 с.