Производство сульфата магния фармакопейного

Химический завод им. Л. Я. Карпова основан в 1868 г. и по праву считается старейшим предприятием химической индустрии России. Благодаря ему Россия смогла отказаться от ввоза дорогостоящих реактивов из-за границы. Сегодня предприятие выпускает около 40 видов химической продукции: технической, реактивной, фармакопейной квалификации. В том числе сульфит натрия тиосульфат натрия, магний сернокислый, хлорид кальция, пиросульфит натрия, сульфат натрия, сульфат бария, силикагель. Потребителями продукции акционерного общества являются предприятия нефтяной, нефтехимической, медицинской, химико-фармацевтической, пищевой, металлургической, электротехнической, керамической промышленности, строительной индустрии, машиностроения, сельского хозяйства. Продукция используется в текстильном, кожевенном, стрекольном и целлюлозно-бумажном производствах. Так же отгружаем речным транспортом щебень известняковый.

Открытое Акционерное Общество «Химический завод им. Л.Я. Карпова» производит неорганическую и органическую химическую продукцию самого разного назначения, которая используется во многих отраслях промышленности и народном хозяйстве. В настоящее время завод изготавливает химикалии для лабораторий, фармацевтики, медицины и ветеринарии, микроэлектроники, кожевенного, стекольного, текстильного и кино-фото-производства; для производства кислотных аккумуляторов и высококачественной бумаги, а также для использования в виде микроудобрений в огородничестве.

В 1980;1990;е гг. введено в эксплуатацию новое производство технического и индикаторного силикагелей; проведена реконструкция и переоборудование производства магния сернокислого, гипосульфита и сульфита натрия, хлористого бария. Организованы и введены в эксплуатацию цех по производству товаров народного потребления, по производству полипропиленовых мешков, производство пиросульфита натрия.

В 2006 году на ОАО «Химзавод им. Л.Я. Карпова» освоен выпуск экструдированных пенополистирольных плит ТИМПЛЭКС марки 45 — высококачественный теплоизоляционный материал нового поколения, соответствующий всем требованиям дорожных строителей.

За последние три года стабильно растет объем реализации продукции. В 1999 г. при плане 199 млн руб. выполнение составило 214 млн руб., что составляет 107,5%. Объем товарной продукции при плане 192 млн руб. составил 199 млн руб., или 104%. За 4 месяца 2000 г. объем реализации при плане 96,5 млн руб. составил 83,3 млн руб. Объем выпуска товарной продукции при плане 95,3 млн руб. составил 95,6 млн руб., или 100,3%. К уровню 1999 г. это 147,5%.

1. Основное проектное решение

1.1 Выбор и обоснование метода производства

В 1928 году организуется производство сернокислого натрия реактивного, было использовано помещение, где раньше была котельная для этих производств.

С этой даты начинается история цеха — цеха производства реактивных солей.

Цех реактивных солей вырабатывает магний сульфат фармакопейный. В 1932 году в цехе Реактивных солей осваивается производство гранулированного хлористого кальция, которое в дальнейшем, в связи с ростом производства, переведено во вновь отстроенный корпус в цехе хлористого кальция. В этом же году осваивается и производство хлористого бария реактивного. Оно просуществовало здесь до 1956 года. За долгие годы эксплуатации в цехе неоднократно проводилась реконструкция с увеличением мощности и улучшением качества продукции. Одну из основных номенклатур производимой на заводе продукции составляют сульфат магния фармакопейного.

Сульфат магния фармокопейного находят широкое применение в металлургии; при производстве огнеупоров; в лабораторной практике; в текстильной промышленности — в качестве утяжелителя хлопка, шелка, протравы при крашении тканей; в бумажной промышленности — как наполнитель при изготовлении бумаги; в медицине — как успокаивающее, спазмалитическое, слабительное, желчегонное средство; в фармакологической промышленности — при производстве антибиотиков; в кожевенной промышленности — для повышения прочности и износостойкости выделанной кожи; в сельском хозяйстве — как микроудобрение; в биохимии — при производстве хлебопекарных дрожжей; в химической промышленности — при производстве пербората натрия, перкарбоната натрия, пяти окиси ванадия, органических пероксидов и другой продукции. При производстве мыла и синтетических моющих средств. Магния сульфат упаковывают в пленочные мешки-вкладыши или полиэтиленовые мешки, изготовленные из полиэтиленовой пленки, допущенной к применению Министерством здравоохранения, вложенные в полипропиленовые мешки.

Масса продукта не более 35 кг. Допустимое отклонение по массе ±0,088 кг.

Пленочные мешки — вкладыши или полиэтиленовые мешки заваривают или завязывают двойным узлом: для чего верхнюю часть наполненного мешка собирают в пучок, перегибают и плотно завязывают шпагатом.

Полипропиленовый мешок прошивают машинным способом.

Фасовка магния сульфата в мелкую тару производят массой по 0,5±0,002 кг в полиэтиленовую пленку, допущенную к применению Министерством здравоохранения, толщиной 0,06−0,08 мм. Пакеты с продуктом помещают в полипропиленовые или бумажные мешки или формируют в пачки из плотной бумаги марок В-70, В-78; П-20. В каждый мешок, пачку укладывают по 20 или 24 пакета.

Мешок или пачку обвязывают шпагатом или другим шпагатом, обеспечивающим сохранность упаковки при транспортировании.

Допускаются другие виды фасовки магния сульфата массой 10 г. до 10 кг в полиэтиленовую пленку, ламинированную бумагу или другие виды упаковочных материалов, допущенных к применению Министерством здравоохранения.

Метод производства сульфата магния фармокопейного основан на взаимодействии магнезита каустического с серной кислотой технической. Основным методом получения сульфата магния фармакопейного является нейтрозный метод производства. Производство состоит из одной технологической линии и из одиннадцати последовательных стадий.

Производительность сульфата магния фармакопейного в год составляет 550 тонн в год.

2. Технологическая часть

2.1 Теоретические основы процессов

В данном разделе изложено влияние основных параметров на выход и качество конечного продукта, которая представлена в виде условной графической схемы химических превращений при положении сульфата магния семиводного на рис. 2.1.

Рис. 2.1 — Химическая схема производства сульфата магния фармакопейного

2.2 Характеристика сырья и готовой продукции

В разделе рассмотрим физико-химические свойства сырья и готовой продукции, требования межгосударственных (ГОСТ) стандартов на изготовляемое вещество, которое представлено в таблице 2.2

Таблица 2.2 Характеристика сырья вспомогательных материалов и готовой продукции

2.3 Операционное описание технологического процесса

Технологический процесс производства магния сульфата состоит из следующих стадий:

— подготовка воды очищенной;

— санитарная подготовка производства;

— получение раствора магния сульфата;

— фильтрация раствора магния сульфата;

— очистка раствора магния сульфата от примесей железа и марнанца;

— упарка раствора магния сульфата;

— охлаждение раствора магния сульфата;

— кристаллизация магния сульфата;

— центрифугирование;

— сушка магния сульфата;

— фасовка и упаковка готово продукции;

Сущность процесса получения магния сульфата заключается во взаимодействии каустического магнезита с серной кислотой:

(2.3.1)

Наряду с основными реакциями протекают следующие побочные реакции:

(2.3.2)

(2.3.3)

(2.3.4)

Содержания каждой стадии технологического процесса, представлена в виде блок схемы на рис. 2.3.

3. Расчетная часть

3.1 Материальные расчеты

Порошок магнезитовый каустический

I. Теоретический расход МgО 100% на 1 т 99,5% МgSО₄. 7Н₂О МgО + Н₂SО₄ + 6Н₂О = МgSО₄^. 7Н₂О (3.1.1)

40,31 98 246,46

40,31^. 99,5. 1000 ₌ 162,74 кг,

246,46^. 100

где: 40,31 — молекулярная масса МgО_;

246,46 — молекулярная масса МgSО₄. 7Н₂О;

99,5 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в готовом продукте, %.

II. Потери:

1. Со шламом после чистки осадителей:

а) в виде МgSО₄^. 7Н₂О в пересчете на МgО:

40,31^. 60. 5 ₌ 0,49 кг,

246,46^. 100

где: 60 — количество шлама на 1 т продукта, кг;

5 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %;

б) в виде МgО:

60. 12 ₌ 7,2 кг

где: 12 — массовая доля МgО в шламе, %.

Всего: 0,49 + 7,2 = 7,69 кг

2. Со шламом с фильтра ЛГ-40 после холодильников в виде МgSО₄. 7Н₂О в пересчете на МgО:

40,31^. 40. 20 ₌ 1,31 кг,

246,46^. 100

где: 40 — количество шлама на 1 т продукта, кг;

20 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %;

3. Со шламом при чистке уварителей в виде МgSО₄. 7Н₂О в пересчете на МgО:

40,31^. 60. 15 ₌ 1,47 кг,

246,46^. 100

где: 60 — количество шлама на 1 т продукта, кг;

— массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %.

4. Со шламом с фильтра КМП-25

а) в виде МgSО₄. 7Н₂О в пересчете на МgО:

40,31^. 100. 10 ₌ 1,64 кг,

246,46^. 100

где: 100 — количество шлама на 1 т продукта, кг;

10 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %.

б) в виде МgО:

100. 6 ₌ 6 кг,

где: 6 — массовая доля МgО в шламе, %;

Всего: 1,64 + 6 = 7,64 кг

5. Со слабым маточным раствором в пересчете на МgО, откачиваемым в трехкаскадный отстойник:

20^. 1,65. 40,31 ₌ 5,40 кг,

246,46

где: 20 — массовая концентрация МgSО₄; 7Н₂О, г/дм³;

1,65 — объем маточного раствора, м³.

6. При транспортировке и растворении порошка магнезитового — 1,5%

162,74×0,015 = 2,48 кг

7. При транспортировке и упаковке готового продукта — 2%, что в пересчете на МgО составит:

1000. 0,02. 40,31 ₌ 3,27 кг

246,46

Показатели по порошку магнезитовому каустическому магния на 1 т сульфата магния фармакопейного приведена в таблице 3.1.1

Таблица 3.1.1 Материальный баланс порошка магнезитового каустического магния

Кислота серная техническая

I. Теоретический расход Н₂SО₄ 100% на 1 т 99,5 МgSО₄^. 7Н₂О

98^. 99,5. 1000 ₌ 395,64 кг,

246,46^. 100

где: 98 — молекулярная масса Н₂SО_4;

246,46 — молекулярная масса МgSО₄. 7Н₂О;

99,5 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в готовом продукте, %.

II. Потери:

1. На побочные реакции:

Fе₂О₃ + 3Н₂SО₄ = Fе₂(SО₄)₃ + 3Н₂О (3.1.2)

159,68 3. 98

СаО + Н₂SО₄ = СаSО₄ + Н₂О (3.1.3)

56,079 98

Массовая доля Fе₂О₃ в порошке магнезитовом каустическом 3%, массовая доля СаО 2,74%.

Количество Fе₂О₃ в 162,74 кг порошка магнезитового составит:

162,74^. 3 ₌ 4,88 кг

Расход серной кислоты:

4,88^. 294 ₌ 8,98 кг,

159,68

26.

Количество СаО в 162,74 кг порошка магнезитового составит:

162,74^. 2,74 ₌ 4,46 кг

Расход серной кислоты:

4,46^. 98 ₌ 2,73 кг

159,68

Всего на побочные реакции 11,71 кг Н₂SО₄ 100%.

2. Со шламом после чистки осадителей:

98^. 60. 5 ₌ 1,19 кг,

246,46^. 100

где: 60 — количество шлама на 1 т продукта, кг_;

5 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %;

3. Со шламом с фильтра ЛГ-40 после холодильников:

98^. 40. 20 ₌ 3,18 кг,

246,46^. 100

где: 40 — количество шлама на 1 т продукта, кг_;

— массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %.

4. Со шламом при чистке уварителей аппаратов:

98^. 60. 15 ₌ 3,58 кг,

246,46^. 100

где: 60 — количество шлама на 1 т продукта, кг_;

15 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %.

5. Со шламом с фильтра КМП-25:

98^. 100. 10 ₌ 3,98 кг,

246,46^. 100

где: 100 — количество шлама на 1 т продукта, кг_;

10 — массовая доля МgSО₄. 7Н₂О в шламе, %.

6. Со слабым маточным раствором, откачиваемым в трехкаскадный отстойник:

20^. 1,65. 98 ₌ 13,12 кг,

246,46

где: 20 — массовая концентрация МgSО₄. 7Н₂О, г/дм³_;

1,65 — объем маточного раствора, м.

7. При транспортировке и упаковке готового продукта — 2%, что в пересчете на Н₂SО₄ составят:

1000. 0,02. 98 ₌ 7,96 кг

246,46

8. При транспортировке, перекачке и хранении кислоты составляют 3,7%:

395,64. 3,7 ₌ 14,64 кг

Показатели материального баланса по серной кислоте технической 1 т сульфата магния фармакопейного приведены в таблице 3.1.2

Таблица 3.1.2 Материальный баланс серной кислоты технической

3.2 Тепловые расчеты

Исходные данные

С _MgO =1,031 / 9 /

С _H2SO4 = 1,34

С _H2O = 4,2

С _MgSO4 =1,78

С _CaSO4 = 0,62

С _FeSO4 = 0,46

_MgO = 601,7 / 9 /

_H2SO4 = 813,99

_H2O = 285,3

_MgSO4 = 88,11

_CaSO4 = 1434,5

_FeSO4 = 1117,13

_СаO = 635.09

_FeO = 264.84

Приход теплоты:

Теплота поступает, кДж

Общий приход тепла состоит из нескольких составляющих:

1. Тепло, вносимое с исходным раствором

MgO+H₂SO₄+6H₂O = MgSO₄ · 7 H₂O (3.2.1)

(3.2.2)

где — это вес исходного раствора в кгс;

С₁ — это средняя теплоемкость исходного раствора в; / 9 /

t₁ — это температура исходного раствора в град

=10 067,3 кДж (3.2.3)

=31 809,5Дж (3.2.4)

=18 320,4кДж (3.2.5)

2. Тепловой эффект реакции определяется:

(3.2.6)

(3.2.7)

MgO + H₂SO₄ + 6H₂O = MgSO₄ · 7 H₂O (3.2.8)

(3.2.9)

CaO+H₂SO₄=CaSO₄+ H₂O (3.2.10)

(3.2.11) FeO + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂O (3.2.12)

(3.2.13)

(3.2.14)

где ?Н — это энтальпия в кДж/моль

п — число молей / 9 /

Расход тепла состоит из следующих составляющих:

1. Тепло, уходящее с маточным раствором

(3.2.15)

где — это вес маточного раствора;

t_2к и t_2 м — это начальная и конечная температура

С₂ — это средняя теплоемкость маточного раствора; / 9 /

t⁰=(60−25)=35⁰

кДж (3.2.16)

кДж (3.2.17)

кДж (3.2.18)

2. Тепло потери окружающей среде

(3.2.19) кДж/моль (3.2.20)

?Н_пр. р. — это теплота продуктов реакции;

Q_исх.в. — это теплота исходных веществ; / 9 /

Показатели теплового баланса получения сульфата магния фармакопейного приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Тепловой баланс производства сульфата магния фармакопейного

3.3 Выбор основного оборудования

Рассмотрен основной аппарат-низкотемпературный кристаллизатор, который необходим на стадии кристаллизации магния сульфата, представленный на рис. 3.3.

Рис. 3.3 — Схема низкотемпературного кристаллизатора: 1 — раствор; 2 — кристалл; 3 — печь; 4 — термостат; 5 — мешалка; 6 — контактный термометр; 7 — терморегулятор.

Низкотемпературный кристаллизатор представляет собой сосуд с раствором 1, в котором создаётся пересыщение, необходимое для роста кристаллов 2 путём медленного снижения температуры, реже испарением растворителя.

После заполнения кристаллизатора в раствор при включенном мешальном устройстве задается мерной кружкой серная кислота реактив в количестве массовой концентрации H₂SO₄ 0,3−0,5 г/л.

Отбор пробы раствора из анализ проводится пробоотборником через смотровой люк. Массовая концентрация H₂SO₄ в растворе определяется аналитическим путем.

Кристаллизатор — вертикальный аппарат, изготовленный из нержавеющей стали. Снабжен рубашкой и якорной мешалкой, объемом 10 м³.

Кристаллизация магния сульфата происходит за счет понижения температуры раствора вследствие передачи тепла охлаждающей среде. В качестве охлаждающей среды в кристаллизаторах используется техническая вода. Раствор в кристаллизаторе охлаждается в течение 15−20 часов до температуры не более 25 ⁰С.

Температура раствора кристаллизаторе фиксируется прибором.

Подача воды в рубашку регулируется вентилем, установленным на трубопроводе поступления воды в кристаллизатор.

Применение мешалки с водяным охлаждением значительно уменьшает и даже полностью устраняет образование инкрустаций на стенках аппарата. Перемешивание раствора и водяное охлаждение позволяют увеличить скорость кристаллизации в этих аппаратах в 8−15 раз по сравнению со стационарными кристаллизаторами. Вообще следует отметить, что для кристаллизаторов периодического действия образование инкрустаций не представляет особенного больших эксплутационных неудобств, поскольку эти пристенные осадки при заполнение горячим, несколько ненасыщенным раствором полностью растворяются.

3.4 Расчет основного аппарата

Расчет кристаллизатора состоит из следующих условий:

1. Расход охлаждающей воды, начальная температура на входе в аппарат и общий коэффициент теплопередачи К в ходе процесса остаются постоянными;

2. начальная температура раствора и и конечная температура охлаждающей воды, отводимой из аппарат, предварительно заданы.

В кристаллизаторе с водяной рубашкой охлаждается V=2 м³ раствора МgSО₄; 7Н₂О от температуры =60⁰С до температуры =25⁰С. Начальная температура охлаждающей воды =15⁰С, коэффициент теплопередачи К=250 вт/(м² град). Концентрация раствора при 60⁰С =0,575 и при 25⁰С =0,480. Так как теплоемкость кристаллов С_кр.=1,105 кдж/(кг град) или 0,264 ккал/(кг град), то по правилу аддитивности определяем теплоемкость исходного раствора

кдж/(кг град) (3.4.1)

где с_в — теплоемкость воды, равная 4.19 кдж/(кг град)

Теплота кристаллизации q=254,1 кдж/кг (60 кккал/кг), плотность исходного раствора 1380 кг/м³.

Из уравнения теплового баланса определим количество тепла, которое необходимо отнять из растовра при его кристаллизации

(3.4.2)

Количество выпадающих кристаллов G_кр. Можно определить из уравнения материального баланса по сухому веществу:

(3.4.3)

Таким образом

Q= 2*1380*2,413 (60−25)*504*254,1=428 307 кдж (3.4.4)

3. Определим поверхность теплопередачи. Так как объем кристаллизуемого раствора задан, а тип и размеры аппарата известны, тогда полезный объем аппарата

(3.4.5)

а его теплопередающая поверхность

(3.4.6)

4. Приняв температуру воды, выходящей из рубашки в последней момент охлаждения t_2н, определим

и lnA=0.305 (3.4.7)

Отсюда средняя разность температур

= (3.4.8)

По найденным значениям F, A и из уравнения

(3.4.9)

определяем время кристаллизации

(3.4.10)

Из уравнения (3.4.11)

определяем расход воды

(3.4.12)

где теплоемкость воды с₂=4190 Дж/(кг град)

Общий расход воды за время кристаллизации

G_об.п.=G_вф=0,591*13 800=8155 кг (3.4.13)

3.5 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

Основным вспомогательным оборудованием является:

1. Рамный фильтр-пресс. Характеристика: сталь нержавеющая 12Х18Н10Т ФМП 2214−630/25 площадь фильтрации 25 м², электродвигатель N- 4 кВт, п — 1500 об/мин. Фильтр-пресс состоит из 29 пар чередующихся прямоугольных плит и полых рам размером 600×600 мм. Плиты и рамы за счет боковых рукояток опираются на опорные балки, закрепленные в упорной плите и стойке зажимного устройства. Под действием зажимного устройства плиты и рамы находятся в сжатом состоянии между упорной и нажимной плитами. На каждую плиту надевается фильтровальная ткань-бельтинг. Каждые две плиты, с заключенной между ними рамой образуют самостоятельно работающую фильтровальную камеру. Плиты фильтр-пресса снабжены дренажными канавками для отвода фильтрата в сборные каналы. Совпадающие по оси отверстия в верхней части плит и рам образуют один общий канал для выхода фильтрата, в нижней — для подачи суспензии и промывной воды. Раствор сульфата магния нагнетается насосом в центральный канал, распределяется по фильтрующим камерам, проходит через фильтровальную ткань, стекает в сборный канал и с плотностью 1,27−1,28 г./см³ направляется в сборник фильтрованного раствора.

2. Теплообменник кожухотрубный. Характеристика: сталь 3, диаметр — 1000 мм, высота — 2000 мм, поверхность теплообмена — 40 м²

3. Холодильник. Характеристика: Сталь 3, вертикальный цилиндрический реактор: диаметр — 1800 мм, высота — 2250 мм, V — 6,3 м³, с водяной рубашкой и мешальным устройством, электродвигатель N — 5,5 кВт, п — 1500 об/мин.

4. Фильтр ЛГ. Характеристика: Сталь нержавеющаяХ18Н10Т, аппарат прямоугольной формы размером 1400×800 мм, высота — 1200 мм, с днищем в форме трапеции и открывающейся крышкой. Он представляет собой горизонтальный аппарат с днищем овальной формы и откидывающейся крышкой, выполненный из нержавеющей стали, объемом 1,2 м³. Внутрь фильтра вставляются фильтрующие элементы, изготовленные в форме рам размером 720×720 мм, на которые надевается фильтровальная ткань-фильтродиагональ. Общая поверхность фильтрации 40 м².

При наполнении фильтра раствором жидкая фаза проходит через фильтровальную ткань и через трубки отвода фильтрата выводится в желоб-коллектор, откуда самотеком стекает в сборник фильтрованного раствора

5. Центрифуга ТВ -1200. Характеристика: Сталь нержавеющая 12Х18Н10Т ТВ-1200 центрифуга с верхней выгрузкой, Q — 250 кг/операцию, электродвигатель N — 11 кВт, п — 1500 об/мин. Маточный раствор в центрифуге под действием центробежных сил через фильтровальную сетку и отверстия в стенках ротора удаляется в сборник маточного, представляющий собой прямоугольную емкость из нержавеющей стали, вместимостью 2 м³, откуда центробежным насосом возвращается в осадитель.

6. Сушильный барабан. Характеристика: Сталь нержавеющаяХ18Н10Т, полый горизонтальный цилиндр: диаметр — 800 мм, длина — 5000 мм, поверхность сушки — 12,5 м²., электродвигатель N — 5,5 кВт, п — 1500 об/мин. Он представляет собой вращающийся цилиндрический аппарат из нержавеющей стали, установленный бандажами на приводных роликовых опорах с наклоном 1−4⁰. Привод осуществляется от электродвигателя через редуктор на валы роликовых опор. Внутри барабана по всей его длине приварены пластины, способствующие перемешиванию и перемещению кристалла из зоны загрузки к выходу. Сушка продукта происходит за счет тепла воздуха, подаваемого в зону выгрузки, противотоком по отношению к движению кристалла.

7. Центробежный насос. Характеристика: Чугун СЧ 15−32, Q-35 м³/ч, Н-25 м однодисковый, электродвигатель N — 7,5 кВт, п — 1500 об/мин.

8. Ресивер. Характеристика: Сталь нержавеющаяХ18Н10Т. Цилиндрическая вертикальная емкость с коническим днищем: диаметр — 1800 мм, высота — 2000 мм, V — 5 м³

9. Осадитель. Характеристика: Сталь нержавеющаяХ18Н10Т. Цилиндрическая вертикальная емкость с плоским днищем: диаметр — 2000 мм, высота — 2500 мм, V — 8 м³ с мешальным устройством. Электродвигатель N — 5,5 кВт, п — 1500 об/мин.

4. Производственный контроль

В данном разделе рассмотрены основные контролирующие параметры и методы контроля, которые представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Перечень важнейших контрольных параметров производства сульфата магния фармакопейного

5. Автоматизация и автоматизированные системы управления

В данном разделе рассмотрим выбранные средства контроля и автоматизации, которые приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Спецификация технических средств автоматизации Форма 1. Ведомость технического проекта

Форма 2. Спецификация

Форма 2а. Спецификация к чертежу основного аппарат

Форма 3. Перечень элементов схемы комбинированной общей

6. Строительно-монтажная часть

Предлагаемое место расположения Менделеевского завода им. Л. Я. Карпова было выбрано и по ряду причин:

1. Оно находится поблизости от городского центра, но на достаточном удалении, что позволяет свести к минимуму отрицательное воздействие.

Имеются потенциальные выгоды, связанные по максимальному расширению возможностей трудоустройства для местного населения и предприятий в рамках работ по проекту: доступ к местным вспомогательным службам; возможности трудоустройства местного населения, что не потребует от них перемены места жительства.

2. Место расположения находится в защищенной зоне, что сводит к минимуму риски аварий.

3. Место расположения лежит в естественной низине. Предлагаемое место расположения лежит в естественной низине, так что завод не будет доминирующей деталью ландшафта даже для большинства дач поблизости от объекта. Место расположения лежит в сравнительно благоприятных климатическими условиях с точки зрения ветра.

Площади участка в целом относятся к естественным сельскохозяйственным угодьям с низкой урожайностью. воздействия на использование дачных участков.

Организация на Бондюжской земле в конце девятнадцатого века русскими предпринимателями Ушковыми современного для своего времени химического производства — одна из ярких страниц в истории развития промышленности России. Касается это и железной дороги, которая при отдаленном расположении завода была очень важна. Перед заводом стояла острая проблема доставки сырья и топлива, отправки готовой продукции. Проблема удаленности завода от центральных магистралей и использования водного транспорта только сезонно — в навигационный период, привела в конце 30-х годов к принятию решения о строительстве железной дороги Бондюга — Сюгинск (Можга) протяженностью 78 км.

В 1986 году железнодорожный участок преобразован в железнодорожный цех, как самостоятельное структурное подразделение завода. Задача по своевременной доставке сырья и отгрузки готовой продукции на протяжение всего времени существования ЖДЦ всегда остается главной, совмещаемая с не менее важной — недопущением простоя железнодорожных вагонов, контейнеров, цистерн.

7. Охрана труда и экологическая оценка проекта

Необходимо получить сульфат магния фармокопейного с применением данного технологического процесса:

— подготовка воды очищенной;

— получение раствора магния сульфата;

— фильтрация раствора магния сульфата;

— очистка раствора магния сульфата от примесей железа и марганца;

— упарка раствора магния сульфата;

— охлаждение раствора магния сульфата;

— кристаллизация магния сульфата;

— центрифугирование;

— сушка магния сульфата;

— фасовка и упаковка готово продукции;

В процессе получения сульфата магния фармакопейного учитываются следующие параметры: плотность, температура, давление.

Основным оборудованием, которое применяется в процессе получения сульфата магния фармакопейного является: реактор, перемешивание которого происходит при температуре 60−65⁰С и плотность раствора в котором достигается 1,29−1,33 г./см³, объем его составляет 5 м³; выпарной аппарат, в котором поддерживается давление пара 0,4−0,5 МПа, объем которого составляет 9 м³; кристаллизатор, в котьром происходит кристаллизация вещества при температуре 25 ⁰С, объемом 6 м³.

Характеристика веществ, применяемых на объекте Характеристика веществ, применяемых на объекте, приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 Характеристика веществ

Вещества, используемые в работе являются взрывропожаробезопасными.

Взрывопожарная и пожарная опасность помещения Отделение кристаллизации сульфата магния по СП 12.13.130−09 относится к категории «Б».

Характеристика опасностей, имеющихся в производстве а) механические травмы — при прикосновении к неогражденным движущимся и вращающимся частям оборудования, при несоблюдении Правил охраны труда при выполнении погрузочно-разгрузочных работ;

б) электротравмы — поражение электрическим током при прикосновении к металлическим токоведущим частям машин, механизмов, оборудования, электродвигателей, оказавшихся под напряжением из-за повреждения электрооборудования, отсутствия и неисправности заземления оборудования, несоблюдения правил электробезопасности;

в) опасности, связанные с выполнением работ на высоте, в колодцах, закрытых сосудах;

г) термические ожоги, возникающие в результате попадания на тело человека высокотемпературных веществ (горячей воды, пара, горячих растворов магния сульфата, при соприкосновении с открытыми поверхностями горячих трубопроводов и оборудования);

д) химические ожоги — при попадании ядовитых и едких веществ на тело и в глаза человека при отсутствии или пользовании неисправными средствами индивидуальной защиты;

е) острые отравления при загазованности рабочей зоны токсическими веществами выше установленных ПДК, вследствие:

— нарушения технологического процесса;

— неэффективной работы вентиляционных установок;

— пролива и россыпи токсических химических веществ;

— отсутствия средств индивидуальной защиты.

Разработка защитных мероприятий.

Необходимо использовать для защиты: костюм хлопчатобумажный, куртка на утепленной прокладке, сапоги резиновые, фартук прорезиненный, перчатки резиновые, очки защитные, берет хлопчатобумажный.

Вентиляция Расчет кратности воздухообмена

(7.1)

где G — количество вредных;

L-количество подаваемого воздуха, м³/ч;

С_ПДК — ПДК вредных веществ в приточном воздухе, мг/м³.

L₁= (0,26· 10³)/0,05·0,01=6600 м³/ч H₂SO₄;

L₂= (0,0004· 10³)/0,05·0,0003=1333 м³/ч MgSO₄;

L₃= (0,22· 10³)/0,05·0,01=2200 м³/ч MgSO₄· 7H₂O;

L_об=6600+1333+2200=11 466 м³/ч Кратность воздухообмена

м³/ч, (7.2)

где V — объем помещения, м³

V= 80· 36· 18=51 840

K= 11 466/51840=0.221 м³/ч Защита от химических ожогов Необходимо использовать защитную спецодежду. Она должна быть изготовлена из хлопчатобумажной ткани с кислозащитной пропиткой. Также для защиты от химических ожогов необходимо использовать костюм хлопчатобумажный, сапоги резиновые, перчатки резиновые, очки защитные.

Рассмотрим расчет защитного заземления. Вид вертикального заземлителя круглый.

Грунт — глина.

Длина вертикального заземлителя L=3 м Диаметр заземлителя d=0,025 м Удельное объемное сопротивление грунта 115 ом· м Заглубление t=0,5 м Коэффициент сезонности ш =1,3

Повышающий коэффициент к=0,23

Рассчитываем сопротивление по растеканию тока одиночного вертикального заземлителя по формуле:

при расчёте значения с учитываем коэффициент сезонности ш=1.3

Определяем количество вертикальных заземлителей в заземляющем устройстве по формуле:

Первоначально принимаем з_в=0.63

Принимаем количество заземлителей равным 8

Уточняем коэффициент з_в

Определяем сопротивление растекания тока горизонтальных заземляющих соединительных проводников по формуле:

Находим сопротивление группового заземлите (R_гр) в Ом, по формуле:

Сравниваем сопротивление защитних заземляющих устройств:

R_гр=6.064 < R_доп=10

R_гр < R_доп

Таким образом, защитное заземление обеспечивает защиту от электричества.

Защита от шума и вибрации Допустимый уровень шума при среднегеометрических частотах октановых полос 63Гц не превышающих 70−94дБ, что соответствует допустимым санитарным нормам по шумам в производственных помещениях Для уменьшения шума системы вся механическая часть закрыта кожухом.

Освещенность объекта Для освещения рабочего места предпочтительно использовать естественное освещение, но в зимнее время, а также при пасмурной погоде, предусмотрено искусственное освещение, которое обеспечивает нормальные условия труда.

Для поддержания в помещении, где расположена установка, требуемой температуры используют устройства контроля климата.

Свет обеспечивает связь организма с внешней средой, обладает высоким биологическим и тонизирующим действием. Около 90% всей информации в внешнем мире человек получает через органы зрения.

Рациональное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомление, способствует повышению производительности труда, уменьшению брака, снижает производственный травматизм, уменьшая потенциальную опасность многих производственных факторов, оказывает положительное психологическое воздействие на работающих.

Плохая освещенность приводит к перенапряжению и быстрому утомлению органов зрения, плохо различаются производственные опасности, повышается производственный травматизм, действует угнетающе на организм и психическое состояние человека.

При освещении производственных помещений используют:

— естественное освещение, создаваемое светом небосвода;

— искусственное освещение, осуществляемое электрическими источниками света;

— совмещенное освещение, при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее благоприятным для органов зрения, оказывает оздоравливающее биологическое и тонизирующее воздействие на человека.

По конструктивным особенностям естественное освещение подразделяется на боковое, осуществляемое через окна в наружных стенах; верхнее, осуществляемое через аэрационное и зенитные фонари, проемы в покрытиях, а также через световые проемы в местах перепадов высот смежных пролетов зданий; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.

Расчет освещенности объекта Искусственное освещение применяют в ночное время в любых условиях, а в производственных помещениях без фонарей и сплошных проемов оно является основным.

Расчет искусственного освещения является расчетом по световому потоку для определения требуемой мощности (в Вт) лампы F_л светотехнической установки, обеспечивающей заданную освещенность:

(7.9)

где Е — нормируемая освещенность (выбирается по СНИП) для данного типа искусственного освещения (от ламп накаливания или от люминесцентных ламп) s — площадь производственного помещения в м², k — коэффициент запаса, учитывающий старение ламп и загрязнение светильников; n — количество ламп в данной светотехнической установке одинаковой мощности; z — коэффициент неравномерности распределения фактической освещенности в данном производственном помещении. Расчет по методу светового потока производят при условии равномерной освещенности горизонтальной плоскости светильниками рассеянного и отраженного света в помещениях с высокими коэффициентами отражения стен и потолка, хорошей оптической прозрачностью воздушной среды и площадью помещения более 10 м².

Площадь помещения составляет 2880 м². Характеристика точности работ — точные (размер объектов (0,3−10 мм), разряд работы ІV, подразряд б (контакт объекта различения с фоном средний, фон светлый. Выбираем экономичные люминесцентные лампы ЛБ 80. Нормируемая освещенность составляет 200 лк. Коэффициент использования светового потока принимаем равным з=14, коэффициент запаса 1,15. Коэффициент неравномерности освещенности 0,08.

Естественное освещение

(7.10)

где S₀ — площадь окон, м²;

S_т — площадь пола, S_т=2880 м²;

Е_п=1,5-КЕО;

К_з — коэффициент запаса, К_з =1,15;

з — коэффициент использования светового потока, з=14;

К_зд — коэффициент неравномерности освещенности, К_зд=0,08;

ф₀ — общий коэффициент светопропускания ф₁=0,8 — коэффициент светопропускания материала;

ф₂=0,6 — коэффициент, учитывающий потери света в переплете светопроема ф₃=0,7 — коэффициент, учитывающий потери света в слое загрязнения остекленной поверхности;

ф₄=1 — коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях.

ф₀=0,34

r₁=1,5 — коэффициент, учитывающий отражение света от потолка, стен и отношение длины помещения к его глубине.

Воспользовавшись этими данными определяем необходимое количество ламп по формуле:

(7.11)

где Е =200 — нормированное освещение, лк;

к=1,15 — коэффициент запаса

S_п= 2880 — площадь помещения, м²;

Z=1,3 — поправочный коэффициент светильника

n=2 — число ламп в светильнике;

F=4320 — световой поток люминесцентной лампы, лм;

К=0,58-коэффициент использования светового потока;

Для освещения цеха площадью 2880 м² в вечернее время достаточно 171 люминесцентных ламп типа ЛБ -80.

При производстве фармакопейного сульфата магния не происходит загрязнение окружающей среды, так как соблюдаются требования экологической безопасности.

При производстве магния сульфата фармакопейного все виды загрязнений проходят очистку и не наносят вред окружающей среде. Образовавшие отходы утилизируются или вывозятся централизовано.

Газообразные выбросы проходят очистку на образовании по очистке и не являются опасными для атмосферы.

8. Экономическое обоснование проекта

Необходимо получить сульфат магния фармакопейного. Данный с технологический процесс производства магния сульфата состоит из следующих стадий:

— подготовка воды очищенной;

— получение раствора магния сульфата;

— фильтрация раствора магния сульфата;

— очистка раствора магния сульфата от примесей железа и марганца;

— упарка раствора магния сульфата;

— охлаждение раствора магния сульфата;

— кристаллизация магния сульфата;

— центрифугирование;

— сушка магния сульфата;

— фасовка и упаковка готово продукции;

Сущность процесса получения магния сульфата заключается во взаимодействии каустического магнезита с серной кислотой:

(8.1)

Процесс осуществляется в цехе реактивных солей «Химического завода им. Л.Я. Карпова» в городе Менднлеевск.

Проектируемая мощность производства составляет 550 тонн в год сульфата магния фармакопейного. За единицу продукции принята 1 тонна. Произведем расчет себестоимости единицы продукции.

Расчет капитальных вложений Объем капитальных вложений в основные фонды состоит из капитальных затрат на здания и сооружения, электросиловое и технологическое оборудование, КИПиА, трубопроводы и неучтенное оборудование. Расчет капитальных вложений изложено в таблице 8.1.

Таблица 8.1 Расчет капитальных затрат и амортизационных отчислений на здания и сооружения

Расчет нормы амортизации по оборудованию рассчитывается по формуле:

(8.2)

где, А м (год) — сумма амортизации, годовая, руб.;

К — суммарная сметная стоимость оборудования, руб.

Расчет капитальных затрат изложено в таблице 8.2.

Таблица 8.2 Расчет капитальных затрат на оборудование

Расчет численности работающих Исходные данные:

1) производство является непрерывным; режим работы — круглосуточный, без останова в выходные и праздничные дни;