Спроектировать производство камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10%

Изготовитель: завод «Прибордеталь» г. Орехово-ЗуевоПродолжение таблицы 8.12345КП.5Термометр газовый1СтеклоТип ТГП-16. Диапазон измерений от 0-100 0 СИзготовитель: «Теплоконтроль», г.Казань.ГФ.6Вытяжной шкаф1Дерево, сталь, стеклоГабаритные размеры:длина - 1000 мм, ширина - 800 ммвысота - 2150 мм.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».ГФ.7Огнепреградитель3СтальСт.12Х18Н10ТКорпус цилиндрической формы.Габаритные размеры:диаметр - 50 мм,высота - 120 мм.Наполнен кольцами Рашига.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты»ГФ.8Промежуточная емкость1Бытовая тараВместимость 15 л.ГФ.9Промежуточная емкость1ДюралюминийВместимость 50 лЗагрузка- вручную, выгрузка вакуумом.ГФ.10Воронка1СтальСт12Х18Н10ТВысота 800 мм.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».РП.132Промежуточная емкость45СтеклоВместимость 20 л. В обрешетке.ГФ.12Пробоотборник1СтальСт12Х18Н10ТЦилиндр для отбора пробы. Вместимость 1л.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты»ФЛ131,2Фильтр патронный ФП-3001Фторопласт-Ф4 - полиэтиленЭлемент фильтрующий ЭФП-Ф-4-10-250 (Ф.131) и ЭФП-Ф-4-1-250 (Ф.132) порог задержания частиц: 10 мкм для Ф.131 и 1 мкм для Ф.132.Производительность по воде при температуре +20°С и перепаде давления 0,1 МПа - 0,4 м3. Высота фильтрующего элемента 250 мм.Диаметр фильтрующего элемента 62 мм.Фильтродержатель ДФ-ПП-300.Высота фильтродержателя 400 мм.Внутренний диаметр корпуса фильтродержателя -70мм.Изготовитель: НПО «Экспресс-ЭКО» г.Обнинск.УМО.5. Фасовка МеновазинаФУ.14Универсально 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 .Продолжение таблицы 8.12345ГФ.15Конвейер 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.16Стол дляобандероливания1ДеревоГабаритные размеры: длина -1340 мм, ширина - 900 мм, высота - 820 мм.Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».КС.17Мерный цилиндр2СтеклоВместимость 50 мл. Цена деления 1 мл. Допускаемая погрешность 0,5 млТР.18Тележка1СборныйТГВ 1250, тип 14. Грузоподъемность -1250 кг. Изготовитель: Марийская АССР.Рассчитаем возможность использования стандартного оборудования в измененном производственном процессе. Согласно таблице материального баланса для стадии итогового смешения компонентов масса раствора составляет 415,71 кг. Согласно производственным данным, плотность камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% составляет 0,924 г/см3 = 924 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 для данного раствора 0,9. м3Ближайший стандартный объем реактора с округлением в большую сторону составляет 0,5 м3. Согласно производственным данным, объем установленного в цехе реактора составляет 0,5 м3.Потребность в аппаратах для данного цеха составляет [15, c.54]:где– объем установленного в цехе аппарата, м3шт.Следовательно, реальное значение полностью соответствует проведенным расчетам. К установке принимаем 1 аппарат [11].Рассчитаем основные геометрические размеры реактора Р.1, приняв, что аппарат имеет цилиндрическую форму при высоте аппарата с перемешивающим устройством, равной 2770 мм (по данным ПР) [11].Высоту цилиндрической части аппарата определим из формулы:где d– диаметр аппарата, равный 900 мм.= 0,786 м 0,8 м = 800 мм.Высота перемешивающего устройства (наружной части) составляет: ммРассчитываем номинальную мощность электродвигателя мешалки:N = Kn××n3×d5,где N-мощность электродвигателя мешалки, Вт; - плотность среды, 924 кг/м3;n - частота вращения вала мешалки, 3,333 об/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:Kn= N = 0,521×924×3,333×0,65= 1386,02 Вт Мощность двигателя с учётом потерь и КПД двигателя [4, c.27]:, где η – КПД двигателя, равный 0,8.k – коэффициент потерь мощности, принятый за 1,08.Nдвиг. = 1386,02×1,08/0,8 = 1871,1 ВтК установке примем электродвигатель мощностью не менее 2 кВт. Мощность электродвигателя 2В901LЧ25В3 перемешивающего устройства реактора, установленного на данном предприятии, составляет 2,2 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 растворения камфоры в растительном масле, согласно технологическому регламенту предприятия, протекает при температуре 40 оС. Основным тепловым устройством для данного процесса согласно таблице 12 является рубашка реактора со встроенным теплообменником [5, 11].В рассматриваемой технологической схеме протекают следующие физическо-химические процессы, сопровождающиеся тепловыми эффектами:1. Эндотермический нагревания подсолнечного масла с 20 до 40 оС;2. Эндотермический процесс растворения камфоры в подсолнечном масле;3. Экзотермический процесс остывания реактора до 20оС.Камфора легко растворяется в растительном масле. Определим теплоту, затраченную на нагревание подсолнечного масла и камфоры. Удельные теплоемкости веществ, согласно справочным данным:Подсолнечное масло рафинированное – 1700 Дж/(К.кг),Камфара - Cp =173,3 кДж/моль.К [9, 12].Так как М(камфара) = 152,23 г/моль = 0,15223 кг/моль, то:Дж/(К.кг)Рассчитаем теплоемкость раствора:Дж/(К.кг)Следовательно, на нагрев смеси до 40оС требуется затратить:кДж/3600 = 3785,78 ВтРассчитаем 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 раствора . - средняя теплоемкость смеси при 40оС: 1639,22 кг/(Дж.К); - средняя вязкость смеси, принятая равная вязкости масла Па.с; - средняя теплопроводность рафинированного масла – 0,172 Вт/(м.К)Находим критерий Прандтля:Re – критерий Рейнольдса для раствора:где n – частота вращения вала мешалки, 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.КТеперь 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 0,9 метр: мм.По расчётам, максимальная толщина обечайки составляет 2,39 мм, однако, согласно техническим требованиям, толщина стенки должна составлять не менее 10 миллиметров [1, 3]. 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 [14, c.152]:где - максимальный вес аппарата, складывающийся из массы аппарата по паспорту (m = 980 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 исходных веществ и продуктов рассчитывается на основе уравнения массового расхода и округляется до ближайшего стандартного значения по уравнению[8, 10]:, принимаем ;Штуцер для входа подсолнечного масла:, .мОкругляя до стандартных значений, принимаем .Штуцеры для входа и выхода теплоносителя (масла):, .Округляя до стандартных значений, принимаем .Штуцер выхода продукта:, .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 [10, c.176].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 9).Таблица 9. Размеры фланцевых штуцеров с внутреннем базовым давлением ОСТ 26-426-79 [10, с.659].НазначениеDy,ммDf,ммDb,ммD,ммdн,ммh,ммdб,мм12345678Вход подсолнечного масла5018010045551212Выход продукта5018010045551212Вход/выход теплоносителя5018010045551212Согласно производственным данным, для ввода сырья в аппарате используются штуцеры диаметром 50 мм, для возможности загрузки реагентов с меньшей скоростью.2.8 Расчет энергоснабжения цехаРасчет энергоснабжения цеха ведется в соответствии с количеством потребленной цехом электроэнергии. Нормы расхода на производство 1000 флаконов камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% приведены в таблице 10.Таблица 10. Нормы расхода пара, воды, сжатого воздуха, инертного газа, энергии и других видов энергетических затратНаименование энергозатратКраткая характеристикаРегламентные (проектные) нормы расхода123На 1000 упаковок Камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% по 30 мл.ЭлектроэнергияНапряжение 380 В,Частота 50 Гц12.2 кВтчПарТемпература 150 °СДавление 0,3 МПа17.3 кДжПродолжение таблицы 10123Сжатый воздухДавление 0,3 МПа8,1 м3Вода водопроводнаярН от 6,5-8,50,3181 м3в том численана приготовление водыочищеннойВода не должна содержать различимых невооруженным глазом водных организмов, не должна иметь на поверхности пленку.0,1281 м3на хозяйственно-бытовые нужды; 0,13 м3На подготовку оборудования, помещений, полов.0,06 м3На получение воды очищенной, втом числе:рН от 5,0-7,0Микробиологическая чистота не более 100 микроорганизмов в 1 мл, при отсутствии бактерий семейства Еnterobacteriacea и др. показатели по ФС 42-2619-970,0915 м3На приготовлениедезинфицирующихрастворов0,0015 м3на подготовку оборудования ипомещений0,04 м3флаконов.0,05 м3Расчет 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 =2,2 кВтч.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 = 2,2×0.9×1.1 = 2,178 кВтч.Годовой расход электроэнергии(WГОД):WГОД = NЗАЯВЛ×ТЭФФ, где ТЭФФ - эффективный фонд работы технологического оборудования, на котором установлено соответствующее электрооборудование, ч.WГОД = 2,178×5.350 = 3811,5Вт.На нагрев теплоносителя в рубашке реактора: NНОМ.ОБЩ =3,78 кВтч.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=1,3). NЗАЯВЛ = NНОМ.ОБЩ×КСП×КУВ,NЗАЯВЛ = 3,78×0.9×1,3 = 4,42 кВтч.Годовой расход электроэнергии(WГОД):WГОД = NЗАЯВЛ×ТЭФФ, где ТЭФФ - эффективный фонд работы технологического оборудования, на котором установлено соответствующее электрооборудование, ч.WГОД = 4,42×5.350 = 7735 кВт.Так как проектируемое производство в год производит 25725000 упаковок лекарственного средства, то годовые затраты, согласно таблице 10, составят:Wгод= W1000×N/1000,где W1000– затраты электроэнергии на 1000 упаковок ЛС, 12,2 кВт;N – число производимых упаковок ЛС.Wгод= 12,2×25725000 /1000 = 313845 кВт. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной курсовой работе былтеоретически рассмотрен и практически рассчитанпроцесс получения камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10%. Камфора представляет собой летучее кристаллическое вещество белого цвета с характерным запахом, широко применяющееся в медицине. В западной фитотерапии ее используют наружно в масляных растворах. В традиционной западной медицине используют натуральную и полусинтетическую камфору в масляных растворах для подкожного введения; порошках, таблетках, дражже для внутреннего употребления (только натуральная камфора), спиртовых, масляных растворах для наружного применения.Данный лекарственный препарат производится посредством смешения основных компонентов: рафинированного подсолнечного масла и натуральной, синтетической, либо рацемической камфоры. Препарат фасуется во флаконы емкостью 30 мл. В состав 100 мл препарата входят 100 млрафинированного подсолнечного масла и 10 г камфоры.В качестве основы взято производство камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10%, подробно описанное в техническом производственном регламенте ПР 00480750-52-2008 предприятия ОАО «Татхимфармпрепараты».Это объясняется тем, что препарат производится посредством смешения уже синтезированного лекарственного средства (порошка камфоры) в необходимых пропорциях с растворителем - маслом.При производстве камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% химические процессы не протекают. Химическая схема отсутствует Данное производство имеет достаточно простую технологическую схему, и единственным протекающим физико-химическим процессом является эндотермическое растворение порошка камфоры в масле.В данном проекте рассмотрена технологическая схема и произведен расчет материального баланса и основных характеристик производственного оборудования предприятия, в частности, реактора-смесителя, его мешалки и нагревательной рубашки. Технологическая схема процесса производства камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% приведена на Листе 1 графической части. Чертеж реактора-смесителя емкостью 0,5 м3, рассчитанного в техническом разделе работы, представлен на Листе 2 графической части проекта.В результате проведенных расчетов соответствующими расчетами материальных и тепловых балансов была теоретически обоснована производительность по основному продукту, равная 713,09 т/год.Характеристики основного и вспомогательного оборудования производства представлены в таблице 8 основной части работы. В технологической части был проведен расчет основного аппарата – реактора – смесителя емкостью 0,63 м3. 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 ЛИТЕРАТУРЫВоробьёва, Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. - М.: Химия, 1975. - 816 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.Закгейм А.Ю.Общая химическая технология: введение в моделирование химико-технологических процессов: учебное пособие. – М.: Логос, 2009. - 303 с.Камфора в народной медицине [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.narmedlek.info/09material/kamfora.phpКосинцев 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., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник. – Л.: Машгиз, 1970. – 753 с.Промышленный регламент производства камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% ПР00480750-52-2008. – Казань.: ОАО «Татхимфармпрепараты». – 120 с.Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. и доп. - Л.: Химия, 1978. - 420 с.Справочник фармацевта[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.medkurs.ru/pharmacy/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.Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Романков П.Г. Массообменные процессы химической технологии: Учебное пособие. – М.: Химиздат, 2011. - 439 с.