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

Изготовитель: завод «Прибордеталь» г. Орехово-Зуево.

Продолжение таблицы 8.12 345КП.5Термометр газовый1Стекло.

Тип ТГП-16. Диапазон измерений от 0−100 0 СИзготовитель: «Теплоконтроль», г. Казань.ГФ.6Вытяжной шкаф1Дерево, сталь, стекло.

Габаритные размеры:

длина — 1000 мм, ширина — 800 ммвысота — 2150 мм. Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».ГФ.7Огнепреградитель3Сталь.

Ст.12Х18Н10ТКорпус цилиндрической формы. Габаритные размеры:

диаметр — 50 мм, высота — 120 мм. Наполнен кольцами Рашига. Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты"ГФ.8Промежуточная емкость1Бытовая тара.

Вместимость 15 л.ГФ.9Промежуточная емкость1Дюралюминий.

Вместимость 50 лЗагрузкавручную, выгрузка вакуумом.ГФ.10Воронка1Сталь.

Ст12Х18Н10ТВысота 800 мм. Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».РП.132Промежуточная емкость45Стекло.

Вместимость 20 л. В обрешетке.ГФ.12Пробоотборник1Сталь.

Ст12Х18Н10ТЦилиндр для отбора пробы. Вместимость 1л. Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты"ФЛ131,2Фильтр патронный ФП-3001.

Фторопласт-Ф4 — полиэтилен.

Элемент 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 Меновазина.

ФУ.14Универсально фасовочная машина1Сборный.

Тип 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 8.12 345ГФ.15Конвейер ленточный1Сборный.

Электродвигатель: 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 дляобандероливания1Дерево.

Габаритные размеры: длина -1340 мм, ширина — 900 мм, высота — 820 мм. Изготовитель: ОАО «Татхимфармпрепараты».КС.17Мерный цилиндр2Стекло.

Вместимость 50 мл. Цена деления 1 мл. Допускаемая погрешность 0,5 мл.

ТР.18Тележка1Сборный.

ТГВ 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: мм.

Рассчитываем номинальную мощность электродвигателя мешалки: N = Knxxn3xd5, 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. Knкритерий 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 20 000, 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 расчеты.

Рассматриваемый 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 = 0,15 223 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 обечайки.

Стандартным 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 0,7 мм; - 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 реактора.

Предполагается, 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.кг.

Площадь 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 потоков.

Внутренний 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, мм12 345 678.

Вход подсолнечного масла5 018 010 045 551 212.

Выход продукта5 018 010 045 551 212.

Вход/выход теплоносителя5 018 010 045 551 212.

Согласно производственным данным, для ввода сырья в аппарате используются штуцеры диаметром 50 мм, для возможности загрузки реагентов с меньшей скоростью.

2.8 Расчет энергоснабжения цеха.

Расчет 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 затрат.

Наименование энергозатрат.

Краткая характеристика.

Регламентные (проектные) нормы расхода123На 1000 упаковок Камфорного масла, раствора для наружного применения масляного 10% по 30 мл.Электроэнергия.

Напряжение 380 В, Частота 50 Гц12.

2 кВтч.

ПарТемпература 150 °СДавление 0,3 МПа17.

3 кДжПродолжение таблицы 10 123.

Сжатый воздух.

Давление 0,3 МПа8,1 м3Вода водопроводнаяр

Н от 6,5−8,50,3181 м3 В том численана приготовление водыочищенной.

Вода 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. ЕДxn, 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). N ЗАЯВЛ = NНОМ. ОБЩxКСПxКУВ, NЗАЯВЛ = 2,2×0.9×1.1 = 2,178 кВтч. Годовой расход электроэнергии (WГОД):WГОД = NЗАЯВЛxТЭФФ, 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). N ЗАЯВЛ = NНОМ. ОБЩxКСПxКУВ, NЗАЯВЛ = 3,78×0.9×1,3 = 4,42 кВтч. Годовой расход электроэнергии (WГОД):WГОД = NЗАЯВЛxТЭФФ, 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 25 725 000 упаковок лекарственного средства, то годовые затраты, согласно таблице 10, составят: Wгод= W1000xN/1000,где W1000- затраты электроэнергии на 1000 упаковок ЛС, 12,2 кВт;N — число производимых упаковок ЛС. Wгод= 12,2×25 725 000 /1000 = 313 845 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 480 750−52−2008 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 ЛИТЕРАТУРЫ

Воробьёва, 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% ПР480 750−52−2008. — 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.