Проект производства лидокаина гидрохлорида
Характеристика производства лидокаина гидрохлорида, его технико-экономический уровень и обоснование основных технических решений. Исходное сырье, материалы и полупродукты. Физико-химические основы технологического процесса. Нормы технологического режима.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.05.2014 |
| Размер файла | 3,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
х63 = х61 + х62 + х59; х63 = 7,5 кг
3.7.5 Определяем количество влажного осадка, влажность осадка 10%.
х64 = х63 0,9; х64 = 8,4 кг
4.7.6 Определяем количество влаги в осадке.
х65 = х64 - х63; х65 = 0,9 кг
4.7.7 Определяем количество воды на промывку углей. По регламенту на 766 кг заливают 53,0 литра воды.
76,6 - -------- - 53,0
64,73 - -------- - х66 х66 = 44,79
4.7.8 Определяем количество маточников
х67 = 770,32 + 44,79 - 8,4
х67 = 806,71
Таблица - 1.7 Материального баланса процесса фильтрации.
|
Приход |
Расход |
|||||
|
Наименование веществ |
кг/сут |
% |
Наименование веществ |
кг/сут |
% |
|
|
1.Р.М., в том числе. Лидокаин гидрохлорид. Потери. HCL. Вода. Активный уголь. 2. Вода на промывку. |
101,77 2,08 18,59 642,9 4,98 44,79 |
13,2 0,27 2,41 83,4 0,64 |
Влажный осадок, в том числе: Уголь и окрашенные примеси. Влага. Маточник, в том числе: Лидокаин гидрохлорид. Вода. |
7,5 0,9 100,75 705,96 |
89,3 10,7 12,5 87,5 |
|
|
Итого: |
815,11 |
100 |
Итого: |
815,11 |
100 |
4.8 Получение очищенного основания лидокаина = 0,97.
4.8.1 Определяем выход продукта на стадии с учетом выхода по стадии.
х68 = х60 0,97; х68 = 97,73 кг
4.8.2 Определяем потери продукта на стадии.
х69 = х60 - х68; х69 = 3,02 кг
4.8.3 Определяем количество NaОН загружаемой в аппарат. По регламенту на 76,6 кг загружают 30,6 кг NaОН.
76,6 - -------- - 306,64,73 - ---------х70 х70 = 25,86 кг
4.8.4 Определяем расход технической NaОН.44%
х71 = х70/0,44; х71 = 58,77 кг
4.8.5 Определяем количество воды поступившей с NaОН.
х72 = х71 - х70; х72 = 32,91 кг
Таблица - 1.8 Получение очищенного основания лидокаина.
4.9 Центрифугирование и промывка = 0,99.
4.9.1 Определяем выход продукта на стадии с учетом выхода по стадии.
х73 = х68 0,99; х73 = 96,75 кг.
4.9.2 Определяем потери продукта на стадии.
х74 = х68 - х73; х74 = 0,98 кг
4.9.3 Определяем массу влажного осадка.
По регламенту влажность осадка после фуговки составляет 20%.
х75 = х73/0,8; х75 = 120,94 кг
4.9.4 Определяем количество влаги в осадке.
х76 = х75 - х73; х76 = 24,19 кг
4.9.5 Определяем количество воды на промывку.
По регламенту заливают 200литров воды.
76,6 - -------- - 200
64,73 - --------- - х77 х77 = 169 л
4.9.6 Определяем количество маточников.
х78 = РМ + Н2О на промывку - влажный осадок; х78 = 913,54
Таблица - 1.9 Материального баланса процесса центрифугирования.
4.10 Сушка = 0,99.
4.10.1 определяем выход продукта на стадии.
х79 = х73 0,99; х79 = 95,78 кг
4.10.2 Потери продукта на стадии.
х80 = х73 - х79; х80 = 0,97 кг
4.10.3 Определяем массу высушенного вещества.
х81 = х79/0,99; х81 = 96,75 кг
4.10.4 Определяем количество влаги в высушенном осадке.
х82 = х81 - х79; х82 = 0,97
4.10.5 Количество испарившейся влаги.
х83 =120,94 - 0,97; х83 = 23,22 кг
Таблица - 1.10 Материального баланса процесса сушки очищенного основания лидокаина.
4.11 Растворение основного лидокаина = 0,99.
4.11.1 Определение выхода продукта на стадии с учетом выхода.
х84 = х79 0,99; х84 = 94,82 кг
4.11.2 Определяем потери продукта на стадии.
х85 = х79 - х84; х85 = 0,96 кг
4.11.3 Определяем теоретический расход 100% ацетона и ацетона (отг.) По регламенту.
76,6 - -------- - 50,9
64,73 - ----------х86 х86 = 43,01 кг
76,6 - -------- - 232,5 отгон
64,73 - -------- - х87 х87 =196,47 кг
4.11.4 определяем расход технического ацетона и ацетона (отг.)
х88 = х86/0,995; х88 = 43,23 кг
х89 = х87/0,995 отгон; х89 = 197,46 кг
4.11.5 Определяем количество примесей.
х90 = х88 - х86; х90 = 0,22 кг
х91 = х89 - х87; х91 = 0,99 кг
4.11.6 определяем расход активированного угля.
76,6 - -------- - 5,3
64,73 - ------- - х92 х92 = 4,48 кг
Таблица - 1.11 Материального баланса процесса растворения основания лидокаина.
4.12 Фильтрация и промывка = 0,99.
4.12.1 Определяем выход продукта на стадии с учетом выхода по стадии.
х93 = х84 0,99; х84 = 93,87 кг
4.12.2 определяем потери продукта на стадии.
х94 = х84 - х93; х94 = 0,95 кг
4.12.3 Собираем сухую часть осадка.
76,6 - ------- - 5,3
64,73 - ----------х95 х95 = 4,48 кг
4.12.4 Определяем окрашенные примеси.
х96 = х950,3; х96 = 1,35 кг
4.12.5 Определяем потери основного вещества.
х97 = х94 + х96 + х95; х97 = 6,774 кг.
4.12.6 Определяем количество влажного осадка.
х98 = х97/0,9; х98 = 7,53 кг
4.12.7 определяем количество лаги в осадке.
х99 = х98 - х97; х99 = 0,76 кг
4.12.8 Определяем количество ацетона на промывку.
По регламенту на 76,6 кг 100 % -го 2,6 - ксилидина загружают 78,6 кг 100 % ацетона.
76,6 - ------- - 78,6
64,73 - -------- - х100 х100 = 66,42 кг
4.12.9 Определяем расход 99,5% ацетона.
х101 = х100/0,995; х101 = 66,75 кг
4.12.10 Определяем количество примесей с ацетоном
х102 = х101 - х100; х102 = 0,33 кг
4.12.11 Определяем количество маточников.
х103 = 341,92 + 66,75 - 7,53; х103 = 401,14
Таблица - 1.12 Материального баланса процесса фильтрации.
4.13 Получение лидокаина гидрохлорида моногидрата = 0,98.
4.13.1 Определяем теоретический расход 100% соляной кислоты.
По регламенту на 76,6 кг 100% - го 2,6 - ксилидин загружают 16,6 кг 100% соляной кислоты.
76,6 - -------- - 16,6
64,73 - ------- - х105 х104 = 14,03 кг
4.13.2 Определяем расход 100% соляной кислоты.
234,34 - ------ - 36,5
93,87 - ------- - х104 х105 = 14,62 кг
4.13.3 Определяем практический расход 36% соляной кислоты.
х106 = х105/0,36; х106 = 38,97 кг
4.13.4 Определяем количество воды поступающей с соляной кислотой.
х107 = х106 - х105; х107 = 38,97 - 14,62; х107 = 24,35
4.13.5 Определяем количество воды загружаемой в аппарат.
234,34 - ------- - 18,0
93,87 - ------- - х108 х108 = 7,21 кг
4.13.6 Определяем количество веществ, вступивших в реакцию.
4.13.6.1 Основание лидокаина.
93,87 - ------- - 100 %
х109 - ------- - 98 % х109 = 91,99 кг
4.13.6.2 Соляной кислоты.
234,34 - ------- - 36
91,99 - ------- - х110 х110 = 14,13 кг
4.13.6.3 Воды.
234,34 - ------- - 18
91,99 - ------- - х111 х111 = 7,07 кг
4.13.7 Определяем количество веществ не вступивших в реакцию.
4.13.7.1 Основание лидокаина.
х112 = х98 - х109; х112 = 1,88 кг
3.13.7.2 Соляной кислоты.
х113 = х105 - х110; х113 = 0,49 кг
4.13.7.3 Воды.
х114 = х108 - х111; х114 = 0,14 кг
4.13.8 Определяем количество веществ получившихся в результате реакции.
4.13.8.1 Лидокаин гидрохлорид моногидрат.
234,34 - ------- - 288,82
91,99 - ------- - х115 х115 = 113,38 кг
Таблица - 1.13 Материального баланса процесса получения лидокаина гидрохлорида моногидрата.
4.14 Центрифугирование и промывка. = 0,99.
4.14.1 Определяем выход продукта на стадии с учетом выхода по стадии.
х116 = х1150,99; х116 = 112,24 кг
4.14.2 Определяем количество потерь продукта на стадии.
х117 = х115 - х116; х117 = 1,14 кг
4.14.3 Определяем массу влажного осадка. По регламенту содержание влаги в осадке 20 %.;
х118 = х115/0,8; х118 = 140,3 кг
4.14.4 Определяем количество влаги в осадке.
х119 = х118 - х115; х119 = 28,06 кг
4.14.5 Определяем количество ацетона на промывку.
76,6 - ------- - 45,9
64,73 - ------ - х120 х120 = 98,79
4.14.6 Определяем количество маточников и промывных вод.
х121 = Р. М +Ацетон на промывку - вл. осадок.; х121 = 345,81 кг
Таблица - 1.14 Материального баланса процесса центрифугирования.
4.15 Сушка. = 0,994.
4.15.1 Определяем выход продукта на стадии с учетом выхода по стадии.
х122 = х116 0,994; х122 = 111,55
4.15.2 Определяем потери продукта на стадии.
х123 = х116 - х122; х123 = 0,69 кг
4.15.3 Определяем массу высушенного вещества.
х124 = х122/0,994; х124 = 111,7 кг
415.4 Определяем количество влаги в осадке.
х125 = х124 - х122; х125 = 0,59 кг
Таблица - 1.15 Материального баланса процесса сушки лидокаина гидрохлорида моногидрата.
Вывод: По итогам расчетов получаем, лидокаина гидрохлорида моногидрата (фармакопейный) = 111,55 кг, с влажностью 0.6 %.
15.2 Тепловой баланс
Все химические процессы проводятся при строго определенных температурных условиях и в большинстве случаев требуют подвода или отвода строго заданного количества тепла. Расчет теплового баланса необходим для определения величин подводимого или отводимого тепла для каждого аппарата, в котором происходит изменение, теплосодержание материальных потоков, составляем тепловой баланс, который в наиболее общей форме может быть представлен следующим образом:
Q прихода = Q расхода. [2.]
1. Аппарат получения 2 - хлор - 2,6 - ацетксилидида.
АВ - Загрузка уксусного ангидрида и монохлоруксусной кислоты;
ВС - Нагревание до температуры 95 - 97 ос;
СД - Выдержка при температуре 95 - 97 ос;
ДЕ - Нагрев до температуры 98 - 100 ос;
ЕЖ - Отгонка образовавшейся в процессе реакции кислоты уксусной, уксусного ангидрида, монохлоруксусной кислоты;
ЖЗ - Охлаждение до температуры 40 - 42 ос;
ЗК - Загрузка 2,6 - ксилидина;
КИ - В результате экзотермической реакции наблюдается повышение температуры до 70 ос.
Уравнение теплового баланса процесса нагревания от 20 до 95 - 97 ос. АД.
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6; [2.]
где
Q1 - тепло, вносимое в аппарат с перерабатываемыми веществами, кДж;
Q2 - тепло, отдаваемое теплоносителем реакционной массе, кДж;
Q3 - тепловой эффект процесса, проходимого в аппарате, кДж;
Q4 - тепло, уносимое из аппарата продуктами реакции, кДж;
Q5 - тепло, расходуемое на нагрев деталей аппарата, кДж;
Q6 - тепло, теряемое в окружающую среду, кДж.
Определяем количество тепла вносимого в аппарат.
Q1 = ?m ?c t1, [2.]
где: ?m - сумма массы веществ, 196,09 кг; [Материальный баланс.]
?c - сумма удельных теплоемкостей веществ, кДж/кг ос;
t1 - начальная температура,20 ос. [1.]
С = 1,2 ( (?c1 n) / молекулярный вес); [2.]
где:
?c1 - атомарная теплоемкость вещества, кДж / кг ос;
n - количество одноименных атомов.
С монохлоруксусной кислоты = 1,32 кДж / кг ос. [1.]
С уксусного ангидрида = 3,3 кДж / кг ос. [1.]
С 2,6 - ксилидина = 2,67 кДж / кг ос. [1.]
Q1 = 196,094,6220; Q1 = 18118,72 кДж.
Определяем тепловой эффект химической реакции.
Q3 = Qхим Qфиз; [2.]
Qфиз = 0, так как физический процесс отсутствует.
Qхим = N qм, [2.]
где:
N - количество основного вещества вступившего в химическую реакцию, кг / моль.
N = (m 103) / (б М. М); [2.]
где: m - масса основного вещества вступившего в реакцию, 171,79 кг;
[Материальный баланс.]
- количество операций в сутки, 1,3; [Технологический расчет.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 94,492. [1.]
N = (171,79 103) / (1,3 (94,492)); N = 699,26 кг / моль;
qм = ?qпрод - ?qисх
?qпрод - теплота образования продуктов, кДж/ моль; [2.]
?qисх - теплота образования исходных веществ, кДж/ моль; [2.]
?q = ?qаn-qсгор; [2.]
где:
qа - теплота образования вещества, кДж/ моль; [Таблица 2.2]
qсгор - теплота сгорания элемента, кДж/ моль;
n - число одноименных атомов;
qсгор = (-1/n (?Lпрод - ?Lисход)); [2.]
где:
?L - энергия разрыва химической связи, кДж/моль; [Таблица 2.1]
Таблица - 2.1 Разрыва энергий химических связей
|
Связь |
Энергия связи кДж/моль |
Связь |
Энергия связи кДж/моль |
Связь |
Энергия связи кДж/моль |
|
|
Н - Н Н - О Н - ОН О - О О = О С - О С = О СО - О N = O N - CL CL - CL |
430 460 494 146,5 494 374 10,7 526 452,6 161 293,8 |
S - Н С - С С = С С С С - Н Н2С = С - N С = N C N P - CL S - CL P - Br |
344 323 475 536 409 350 224 352 625 263,2 277 206 |
C - S C = S С - СL C - Br N - N N = N N N N - H N - O S - S S - O |
225 493 393.2 238.8 113 335 713 350 255,6 267,2 146,5 |
Таблица - 2.2 Теплота образования веществ
|
Элементы |
qа кДж/гатом |
|
|
Углерод; Водород; Бром, Хлор, Йод; Азот, Кислород; Фтор; Сера; |
395,0 143,0 0 0 173,0 290,0 |
Определяем ?qпрод;
Уксусный ангидрид;
2 (СН3СО2) 2О + 2О2 4СО2 + 6Н2О
L c-c = 646; L CO2 = 2248;
L c-o = 2244; LH2O = 3193;
L C-H = 2454; ?Lпрод = 5441,2 кДж/моль;
L O2 = 988;
?Lисход = 6332 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (5441,2 - 6332); qсгор = 445,4 кДж/моль
q а = (3958) + (1436); q а = 4018 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 4018 - 445,4; q = 3572,6 кДж/моль.
Монохлоруксусной кислоты;
2 CLCH2COOH + 4,5 O2 4CO2 + 3H2O + CL2
L c-c = 646; L CO2 = 2248;
L c-o = 748; LH2O = 1596,6;
L C-H = 1636; LCL2 = 387,9;
LC=O= 21,4; ?Lпрод = 4232,5 кДж/моль;
L C-CL = 786,4; L O2 = 2223;
?Lисход = 6980,8 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (4232,5 - 6980,8); qсгор = 1374,15 кДж/моль
q а = (3954) + (1433); q а = 2010 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 2010 - 1374,15; q = 635,85 кДж/моль.
?qпрод = 3572,6 + 635,85; ?qпрод = 4208,45 кДж/моль.
Определяем ?qисх;
Монохлоруксусный ангидрид;
2 (CLCH2CO) 2O + 9O2 8CO2 + 8H2O + CL2
L c-c = 1292; L CO2 = 4496;
L c-o = 1496; LH2O = 4257,6;
L C-H = 3272; LCL2 = 387,9;
LC=O= 42,8; ?Lпрод = 9141,5 кДж/моль;
L C-CL = 1572,8;
L O2 = 4446;
?Lисход = 12121,6 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (9141,5 - 12121,6); qсгор = 1490,05 кДж/моль
q а = (3954) + (1434); q а = 2157 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 2157 - 1490,05; q = 666,95 кДж/моль.
Уксусной кислоты;
CH3COOH + 2O2 2CO2 + 2H2O
L c-c = 323; L CO2 = 1124;
L c-o = 374; LH2O = 1064,4;
L C-H = 1227; ?Lпрод = 2188,4 кДж/моль;
L O2 = 988;
L O-H =460;
L C=O = 10,7;
?Lисход = 3382,7 кДж/моль;
qсгор = - 1 (2188,4 - 3382,7); qсгор = 1194,3 кДж/моль
q а = 1580 + 1148; q а = 2728 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 2728 - 1194,3; q = 1533,7 кДж/моль.
?qисх = 1533,7 + 6669,5; ?qисх = 8203,2 кДж/моль.
qм = 6669,5 + 1533,7 - 3572,6 - 420845; qм = 422,15 кДж/моль.
Qхим = 699,26422,15; Qхим = 29519,26 кДж.
Q3 = 29519,26 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2, [2.]
где:
t2 - конечная температура, 79 ос. [1.]
Q4 = 118202,41 КДж.
Определяем тепло пошедшее на нагрев аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1033 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос. [2.]
tн - начальная температура,20 ос. [1.]
tк - конечная температура, ос;
tк = (tпара + tрежима) /2; tк = (119,6+79) /2; tк =99,3 ос;
Q5 = 10330,5 (99,3 - 20); Q5 = 40958,45 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = 4095,845 кДж.
Определяем количество тепла, отдаваемого теплоносителем реакционной массе.
Q2 = 118202,41 + 40958,45 + 4095,845 - 18118,72 - 29519,26;
Q2 = 11400,54 кДж.
Определяем расход теплоносителя для АД.
Д = Q2/r; [2.]
где: r - удельная теплота парообразования, 2210 кДж / кг ос.
Д = 11400,54/2210; Д = 52 кг ос.
Уравнение теплового баланса процесса нагревания от 79 до 110 ос. ДЖ.
Q1 = Q4 процесса нагрева АД.
Q1 = 118202,41 кДж.
Q3 = Qхим + Qфиз; [2.]
Qхим = 0. т.к. отсутствует химический процесс.
Qфиз = mg; [2.]
где: m - масса вещества, 255 кг; [Материальный расчет]
g - удельная теплоемкость физического процесса, кДж/моль; [2.]
g = (КТ / М. м.) 4, 19;
где:
К - коэффициент пропорциональности, равный 13-3; [2.]
Т - температура кипения вещества, 108,1 ос; [2.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 60,05. [1.]
g = (108,112/60,05) 4, 19; g = 90,51 кДж/моль.
Qфиз = 25590,51; Qфиз = 23080,05 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2, [2.]
где:
t2 - конечная температура, 110 ос. [1.]
Q4 = 164585,63 кДж.
Определяем тепло пошедшее на нагрев аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1033 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос.
[2.]
tн - начальная температура, 79 ос. [1.]
tк - конечная температура, ос; [2.]
tк = (tпара + tрежима) /2; tк = (119,6+110) /2; tк =114,8 ос;
Q5 = 10330,5 (1148 - 79); Q5 = 18409,7 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = 1840,97 кДж.
Определяем количество тепла, отдаваемого теплоносителем реакционной массе.
Q2 = 164585,63 + 18490,7 + 1849,07 - 118202,41 - 23080,05;
Q2 = 43642,94 кДж.
Определяем расход теплоносителя для ДЖ.
Д = Q2/r; [2.]
где:
r - удельная теплота парообразования, 2210 кДж / кг ос.
Д = 43642,94/2210; Д = 20 кг ос.
Уравнение теплового баланса процесса охлаждения от 110 до 40 ос. ЖЗ.
Q1 = Q4 процесса нагревания ДЖ; Q1 = 164585,63 кДж.
Q3 = Qхим + Qфиз; [2.]
Qхим = 0. т.к. отсутствует химический процесс.
Qфиз = mg; [2.]
где:
m - масса вещества, 270 кг; [Материальный расчет]
g - удельная теплоемкость физического процесса, кДж/моль; [2.]
g = (КТ / М. м.) 4, 19;
где: К - коэффициент пропорциональности, равный 13+3; [2.]
Т - температура кипения вещества, 61,2 ос; [2.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 170,96. [1.]
g = (61,210/170,96) 4, 19; g = 15 кДж/моль.
Qфиз = 27015; Qфиз = 4050 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2, [2.]
где:
t2 - конечная температура, 40 ос. [1.]
Q4 = 2701,840; Q4 = 19440 кДж.
Определяем тепло пошедшее на охлаждение аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1033 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос. [2.]
tн - начальная температура, 110 ос. [1.]
tк - конечная температура, 40 ос. [1.]
Q5 = 10330,5 (40 - 110); Q5 = - 36155 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = - 3615,5 кДж.
Определяем тепловую нагрузку на аппарат.
Q2 = 19440 - 36155 - 3615,5 - 164585,64 - 4050;
Q2 = - 188966,14 кДж.
Определяем количество теплоносителя необходимого для, охлаждения реакционной среды, для ЖЗ.
Wоп = Q2 / (С (tк - tн)); [2.]
где;
С - удельная теплоемкость теплоносителя, 4,19 кДж/кг ос; [2.]
tн - начальная температура теплоносителя, 16 ос. [1.]
tк - конечная температура теплоносителя, 50 ос. [1.]
Wоп = - 188966,14/ (4, 19 (16 - 50)); Wоп = 1326,45 кг.
Уравнение теплового баланса процесса ЗИ.
Q1 = Q4 процесса нагревания ЖЗ + Q2,6-ксилидина;
Q2,6-ксилидина = ?m ?c t1, [2.]
где:
?m - сумма массы веществ, 50,52 кг; [Материальный баланс.]
?c - сумма удельных теплоемкостей веществ, 2,67 кДж/кг ос; [2.]
t1 - начальная температура, 20 ос. [1.]
Q1 = (50,522,6720) + 19440; Q1 = 22137,77 кДж.
Определяем тепловой эффект химической реакции.
Q3 = Qхим Qфиз; [2.]
Qфиз = 0, так как физический процесс отсутствует.
Qхим = N qм, [2.]
где:
N - количество основного вещества вступившего в химическую реакцию, кг / моль.
N = (m 103) / (б М. М); [2.]
где: m - масса основного вещества вступившего в реакцию, 63,43 кг;
[Материальный баланс.]
- количество операций в сутки, 1,3; [Технологический расчет.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 121, 19. [1.]
N = (63,43 103) / (1,3 121, 19); N = 402,61 кг / моль;
qм = ?qпрод - ?qисх
?qпрод - теплота образования продуктов, кДж/ моль; [2.]
?qисх - теплота образования исходных веществ, кДж/ моль; [2.]
?q = ?qаn-qсгор; [2.]
где:
qа - теплота образования вещества, кДж/ моль; [Таблица 2.2]
qсгор - теплота сгорания элемента, кДж/ моль;
n - число одноименных атомов;
qсгор = (-1/n (?Lпрод - ?Lисход)); [2.]
где:
?L - энергия разрыва химической связи, кДж/моль; [Таблица 2.1]
2,6 - ксилидина;
L c-c = 2850; L CO2 = 8992;
L с=с = 3230; LH2O = 1064,4;
L C-H = 4908; L N2 = 842,7;
L C-N = 448; ?Lпрод = 10899,1 кДж/моль;
L O2 = 8398; L N-H =1403,2;
?Lисход = 21237,2 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (10899,1 - 21237,2); qсгор = 5169,05 кДж/моль
q а = 9468 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 9468 - 5169,05; q = 4298,95 кДж/моль.
Монохлоруксусный ангидрид;
2 (CLCH2CO) 2O + 9O2 8CO2 + 8H2O + CL2
L c-c = 1292; L CO2 = 4496;
L c-o = 1496; LH2O = 4257,6;
L C-H = 3272; LCL2 = 387,9;
LC=O= 42,8; ?Lпрод = 9141,5 кДж/моль;
L C-CL = 1572,8;
L O2 = 4446;
?Lисход = 12121,6 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (9141,5 - 12121,6); qсгор = 1490,05 кДж/моль
q а = (3954) + (1434); q а = 2157 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 2157 - 1490,05; q = 666,95 кДж/моль.
?qпрод = 666,95 + 4298,95; ?qпрод = 4965,9 кДж/моль.
2 - хлор - 2,6 - ацетксилидида;
L c-c = 2584; L CO2 = 8992;
L c-н = 6544; L H2O = 4257,6;
L c-о = 1496; L N2 = 387,9;
L C-N = 448; L CL2 = 842,7;
L C=C = 2850; ?Lпрод = 14480,2кДж/моль;
L N-H = 701,6;
L C-CL = 786,4;
L O2 = 9386;
?Lисход = 26088 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (14480,2 - 26088); qсгор = 5803,9 кДж/моль
q а = 8608 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 8608 - 5803,9; q = 2804,1 кДж/моль.
Монохлоруксусной кислоты;
2 CLCH2COOH + 4,5 O2 4CO2 + 3H2O + CL2
L c-c = 646; L CO2 = 2248;
L c-o = 748; LH2O = 1596,6;
L C-H = 1636; LCL2 = 387,9;
LC=O= 21,4; ?Lпрод = 4232,5 кДж/моль;
L C-CL = 786,4; L O2 = 2223; ?Lисход = 6980,8 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (4232,5 - 6980,8); qсгор = 1374,15 кДж/моль
q а = (3954) + (1433); q а = 2010 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 2010 - 1374,15; q = 635,85 кДж/моль.
?qисх = 635,85 + 2804,1; ?qисх = 3439,95 кДж/моль.
qм = 1525,95 кДж/моль.
Qхим = 402,611525,95; Qхим = 61436,3 кДж.
Q3 = 61436,3 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2, [2.]
где:
t2 - конечная температура, 70 ос. [1.]
Q4 = ( (79,582,8) + (381,32)) 70; Q4 = 19108,6 кДж.
Определяем тепло пошедшее на нагревание аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1033 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос.
[2.]
tн - начальная температура, 40 ос. [1.]
tк - конечная температура, 70 ос. [1.]
Q5 = 10330,5 (70 - 40); Q5 = 15495 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = 1549,5 кДж.
Определяем тепловую нагрузку на аппарат.
Q2 = 19108,6 + 15495 + 1549,5 - 61436,3 - 19440;
Q2 = - 44723,2 кДж.
Определяем поверхность теплообмена.
F = Q2/ (Дtср К ),
где: Дtср - средняя разность температур, средняя движущая сила, 68 ос.
Q2 - тепловая нагрузка на аппарат, 43642 кДж.
К - коэффициент теплоотдачи, 0,008 Вт/м2 [2.]
- время процесса, 39600 с. [1.]
F = 43642/ (396000,0086,8); F = 2 м2.
2. Аппарат кристаллизации 2 - хлор - 2,6 - ацетксилидида.
АБ - загрузка и нагрев воды до 70 ос.
БВ - загрузка и выдержка при перемешивании 2 - хлор - 2,6 - ацетксилидида, при температуре 70 ос.
ВГ - охлаждение Р.М. до температуры 20 ос.
ГД - передавливание Р.М. на центрифугу.
Нагрев воды в аппарате от 20 до 70 ос.
Q1 = Q4 предыдущей стадии, участка ЗИ. + Qводы;
Qводы = 168,564, 1920; Qводы = 14024,2 кДж.
Q1 = 19108,6 + 14024,2; Q1 = 33132,8 кДж.
Q3 = Qфиз т.к. Qхим = 0
в следствии того, что в аппарате отсутствует химический процесс. [2.]
Qфиз = mg; [2.]
где:
m - масса вещества, 168,56 кг; [Материальный расчет]
g - удельная теплоемкость физического процесса, кДж/моль; [2.]
g = (КТ / М. м.) 4, 19;
где:
К - коэффициент пропорциональности, равный 5-7; [2.]
Т - температура кипения вещества, 100 ос; [2.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 18. [1.]
g = (5100/18) 4, 19; g = 116,39 кДж/моль.
Qфиз = 168,56116,39; Qфиз = 19618,69 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2, [2.]
где: t2 - конечная температура, 70 ос. [1.]
Q4 = (439,29 (4, 19+2,8) 70; Q4 = 214944,6 кДж.
Определяем тепло пошедшее на нагревание аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1930 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос.
[2.]
tн - начальная температура,20 ос. [1.]
tк - конечная температура, ос. [2.]
tк = (tпара + tрежима) /2; tк = (119,6+70) /2; tк =95 ос;
Q5 = 19300,5 (95 - 20); Q5 = 72375 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = 7237,5 кДж.
Определяем тепловую нагрузку на аппарат.
Q2 = 241805,61 + 72375 + 7237,5 - 33132,8 - 19618,69;
Q2 = 241805,61 кДж.
Определяем расход теплоносителя для АВ.
Д = Q2/r; [2.]
где:
r - удельная теплота парообразования, 2210 кДж / кг ос.
Д = 241805,61/2210; Д = 109 кг ос.
Режим охлаждения ВГ, от 70 до 20 ос.
Q1 = Q4 участка АВ.
Q1 = 214944,6 кДж.
Q3 = Qфиз т.к. Qхим = 0 в следствии того, что в аппарате отсутствует химический процесс. [2.]
Qфиз = mg; [2.]
где:
m - масса вещества, 439,29 кг; [Материальный расчет]
g - удельная теплоемкость физического процесса, кДж/моль; [2.]
g = (КТ / М. м.) 4, 19;
где: К - коэффициент пропорциональности, равный 133; [2.]
Т - температура кипения вещества, 49,5 ос; [2.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 197,66. [1.]
g = (1049,5/197,66) 4, 19; g = 10,5 кДж/моль.
Qфиз = 439,2910,5; Qфиз = 4612,55 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2, [2.]
где:
t2 - конечная температура, 40 ос. [1.]
Q4 = 439,296,9920; Q4 = 61412,74 кДж.
Определяем тепло пошедшее на охлаждение аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1930 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос. [2.]
tн - начальная температура, 70 ос. [1.]
tк - конечная температура,20 ос. [1.]
Q5 = 19300,5 (20 - 70); Q5 = - 48250 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = - 4825,0 кДж.
Определяем тепловую нагрузку на аппарат.
Q2 = 61412,74 - 48250 - 4825,0 - 214944,6 - 4612,55;
Q2 = - 211219,41 кДж.
Определяем количество теплоносителя необходимого для, охлаждения реакционной среды, для ЖЗ.
Wоп = Q2 / (С (tк - tн)); [2.]
где;
С - удельная теплоемкость теплоносителя, 4,19 кДж/кг ос; [2.]
tн - начальная температура теплоносителя, 16 ос. [1.]
tк - конечная температура теплоносителя, 50 ос. [1.]
Wоп = - 211219,41/ (4, 19 (16 - 50)); Wоп = 1482,7 кг.
Определяем поверхность теплообмена.
F = Q2/ (Дtср К ),
где:
Дtср. - средняя разность температур, средняя движущая сила, 25 ос.
Q2 - тепловая нагрузка на аппарат, 241805,61 кДж.
К - коэффициент теплоотдачи, 0,32 Вт/м2 К. [2.]
- время процесса, 5400 с. [1.]
F = 241805,61/ (54000,3225); F = 5,5 м2.
3. Получение 2 - диэтиламино - 2,6 - ацетксилидида (основание лидокаина).
АВ - загрузка реагентов при перемешивании.
ВГ - загрузка диэтиламина.
ГД - нагрев реакционной среды до температуры 77 - 79 ос.
ДЕ - выдержка при перемешивании.
ЕЖ - охлаждение Р.М. до температуры 40 - 42 ос.
ЖЗ - передавливание Р. М.
Уравнение теплового баланса.
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6,где:
Q1 - тепло, вносимое в аппарат с перерабатываемыми веществами;
Q2 - тепло, отдаваемое теплоносителем реакционной массе;
Q3 - тепловой эффект процесса, проходимого в аппарате;
Q4 - тепло, уносимое из аппарата продуктами реакции;
Q5 - тепло, расходуемое на нагрев деталей аппарата;
Q6 - тепло, теряемое в окружающую среду.
Определяем количество тепла вносимого в аппарат.
Q1 = ?m ?c t1,где:
?m - сумма массы веществ, кг;
?c - сумма удельных теплоемкостей веществ, КДж/кг oc;
t1 - начальная температура, ос.
С = 1,2 ( (?c1 n) / молекулярный вес);
где:
?c1 - атомарная теплоемкость вещества, кДж / кг oc;
n - количество одноименных атомов.
С2-хлор-2,6-ацетксилидид = 2,8 кДж / кг oc. [1.]
Сдиэтиламина = 9,1 кДж / кг oc. [1.]
Соснования лидокаина = 3,2 кДж / кг oc [1.]
Q1 = ( (78,6528) + (19,674, 19) + (588,374,07) + (40,449,1) +1,7+293,5+59,3) 20 Q1 = 68396 кДж.
Определяем тепло пошедшее на нагревание аппарата.
Q5 = ma Ca (tk - tн), [2.]
где:
mа - масса аппарата, 1930 кг; [10.]
Са - теплоемкость вещества, из которого изготовлен аппарат, 0,5 кДж / кг ос.
[2.]
tн - начальная температура,20 ос. [1.]
tк - конечная температура, ос. [2.]
tк = (tпара + tрежима) /2; tк = (119,6+79) /2; tк =99 ос;
Q5 = 19300,5 (99 - 20); Q5 = 147066 кДж.
Определяем потери тепла в окружающую среду. [2.]
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = 14706,6 кДж.
Определяем тепловой эффект химической реакции.
Q3 = Qхим + Qфиз
Qфиз = 0, так как физический процесс отсутствует.
Qхим = N qм,
где:
N - количество основного вещества вступившего в химическую реакцию, кг / моль.
N = (78,65 103) / (1,25 197,66); N = 318,32 кг / моль;
qм = ?qпрод ?qисх
?qпрод - теплота образования продуктов, кДж/ моль; [2.]
?qисх - теплота образования исходных веществ, кДж/ моль; [2.]
?q = ?qаn-qсгор; [2.]
где: qа - теплота образования вещества, кДж/ моль; [Таблица 2.2]
qсгор - теплота сгорания элемента, кДж/ моль;
n - число одноименных атомов;
qсгор = (-1/n (?Lпрод - ?Lисход)); [2.]
где:
?L - энергия разрыва химической связи, кДж/моль; [Таблица 2.1]
2 - хлор - 2,6 - ацетксилидида;
L c-c = 2584; L CO2 = 8992;
L c-н = 6544; L H2O = 4257,6;
L c-о = 1496; L N2 = 387,9;
L C-N = 448; L CL2 = 842,7;
L C=C = 2850; ?Lпрод = 14480,2кДж/моль;
L N-H = 701,6;
L C-CL = 786,4;
L O2 = 9386;
?Lисход = 26088 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (14480,2 - 26088); qсгор = 5803,9 кДж/моль
q а = 8608 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 8608 - 5803,9; q = 2804,1 кДж/моль.
Диэтиламина;
2HN (C2H5) 2 + 19O2 8CO2 + 22H2O + N2
L c-c = 1292; L CO2 = 8992;
L c-н = 8180; L H2O = 4257,6;
L C-N = 896; L N2 = 387,9;
L N-H = 701,6; ?Lпрод = 16795,1 кДж/моль;
L O2 = 9386;
?Lисход =20455,6 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (16795,1 - 20455,6); qсгор = 1830,25 кДж/моль
q а = 8608 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 8608 - 1853,25; q = 6777,75 кДж/моль.
2 - диэтиламино - 2,6 - ацетксилидида;
L c-c = 2584; L CO2 = 7364;
L c-н = 8998; L H2O = 5854,2;
L c-о = 374; L N2 = 842,7;
L C-N = 1120; ?Lпрод = 14060,9 кДж/моль;
L C=C = 1425;
L N-H = 701,6;
L O2 = 9386;
?Lисход = 23887 кДж/моль;
qсгор = - 0,5 (14060,9 - 23887); qсгор = 4913,05 кДж/моль
q а = 8676 кДж/моль
q = ?qаn-qсгор; q = 8676 - 4913,05; q = 3762,95 кДж/моль.
Диэтиламингидрохлорид;
q = q амина + q кислоты + 33,5; [2.]
q кислоты = 91,8 кДж/моль; [2.]
q = 4459,75 + 91,8 + 33,5; q = 4585,05 кДж/моль.
q м = (3762,95+4585,05) - (4459,75+2804,1); q м = 1048,15 кДж/моль.
Qхим = N qм; Qхим = 318,321084,15; Qхим = 345106,63 кДж.
Определяем тепло выносимое из аппарата с продуктами реакции.
Q4 = ?m ?c t2,
где:
t2 - конечная температура, 79 ос. [1.]
Q4 = (268,5+388,18+22,0+184,76+82,39+2465,2+17+59,3) 79;
Q4 = 274290,37 КДж.
Определяем количество тепла, отдаваемого теплоносителем реакционной массе.
Q2 = 274290,37+147066+14706,6 - 68396 - 345106,63;
Q2 = 22560,34 кДж.
Определяем расход теплоносителя необходимого для нагревания АЕ.
Д = Q2/r; [2.]
где:
r - удельная теплота парообразования, 2210 кДж / кг ос. [2.]
Д = 22560,34/2210; Д = 11 кг.
Проверяем правильность теплового баланса.
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6; [2.]
68396 + 345106,63 + 22560,34 = 274290,37 + 147066 + 14706,6
436062,97 = 436062,97
Режим охлаждения от 79 до 40 ос ЕЖ.
Q1 = Q4 процесса АЕ.
Q1 = 274290,37 кДж.
Q3 = Qфиз т.к. Qхим = 0 в следствии того, что в аппарате отсутствует химический процесс. [2.]
Qфиз = mg; [2.]
где:
m - масса вещества, 967,41 кг; [Материальный расчет]
g - удельная теплоемкость физического процесса, кДж/моль;
g = (КТ / М. м.) 4, 19; [2.]
где:
К - коэффициент пропорциональности, равный 13 - 3; [2.]
Т - температура плавления вещества, 50,1 ос; [1.]
М. м. - молекулярный вес вещества, 234,34. [1.]
g = (1350,1/234,34) 4, 19; g = 3 кДж/моль.
Qфиз = 967,413; Qфиз = 2902,23 кДж.
Q4 = ?m ?c t2; Q4 = 3472,0340; Q4 = 138881,2 кДж.
Q5 = ma Ca (tk - tн); Q5 = 19300,5 (40 - 79); Q5 = - 52110 кДж.
Q6 = 10 % от Q5; Q6 = - 5211 кДж. [2.]
Определяем тепловую нагрузку на аппарат.
Q2 = 138881,2 - 52110 - 5211 - 2902,23 - 274290,37;
Q2 = - 195632,4 кДж.
Определяем количество теплоносителя необходимого для, охлаждения реакционной среды режима ЕЖ.
Wоп = Q2 / (С (tк - tн)); Wоп = - 195632,4/ (4, 19 (16 - 50)); Wоп = 1373,24 кг.
Проверяем правильность теплового баланса.
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6; [2.]
274290,37 - 192730,17 = 138881,2 - 52110 - 5211
Определяем поверхность теплообмена.
F = Q2/ (Дtср К ), [2.]
где:
Дtср - средняя разность температур, средняя движущая сила ос.
Q2 - тепловая нагрузка на аппарат, кДж.
К - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 К. [2.]
- время процесса, 8400 с. [1.]
Находим отношение
Если, Дtб/ Дtм2 то, Дtср = (Дtб - Дtм) / (2,3 Lg (Дtб / Дtм)); [2.]
Дtср = (100 - 41) / (2,3 Lg2,4); Дtср = 29,5 ос.
К = (1/ (1/1) + (/) + (1/2)); [2.]
где:
1 и 2 - коэффициенты теплоотдачи для горячего и холодного теплоносителя, Вт/ (м2К); [2.]
/ = rзагр - сумма термических сопротивлений всех слоев, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений, м2К/Вт. [2.]
К = (1/ (1/5000) +45+ (1/1600)); К = 0,022 Вт/ (м2К);
F = Q2/ (Дtср К ); F = 22560,34 / (29,5 0,022 8400); F = 4,13 м2.
15.3 Технологический расчет основного аппарата
В химическом аппаратостроении ведущее место занимает сварная аппаратура из черных, цветных металлов и сплавов. К этой группе относится аппаратура емкостного типа с внутренними устройствами и без них самого различного химико - технологического назначения (резервуары, мерники, реакторы, и т.д.), а также сварные аппараты из углеродистой стали, футерованные химически стойкими неметаллическими материалами (керамическими, углеграфитовыми, стеклянными плитками, полиизобутеленом, полистиролом, полиэтиленом), гуммированные и эмалированные. Типы, параметры и основные размеры цилиндрических сварных емкостных аппаратов регламентированы ГОСТ 9931 - 69, которым нужно руководствоваться при конструировании емкостей. Существует большое многообразие реакционных устройств, применяемых в химической промышленности. Во многих реакторах возникают физические процессы (тепловые, диффузионные, гидродинамические), с помощью которых создаются оптимальные условия для проведения химического превращения веществ. Для осуществления физических процессов реакторы имеют конструктивные типовые элементы (мешалки, контактные устройства, теплообменные устройства и т.д.), поэтому их можно рассматривать как комплексные аппараты. При выборе конструктивного типа реактора к важнейшим факторам относятся: состояние исходных веществ и готового продукта, их химические свойства, температура и давление в процессе, тепловой эффект и скорость теплообмена, интенсивность перемешивания, непрерывность перемешивания, непрерывность или периодичность действия, удобство монтажа и ремонта, простота изготовления, доступность конструкционных материалов и т.д.
Наибольшее распространение получили реакторы с перемешивающими устройствами. Они предназначены для работы с агрессивными средами, изготовляются из стали или чугуна и защищаются от коррозии эмалью, футеруются плитками или гуммируются.
Основные размеры реакторов выбирают из каталога эмалированной аппаратуры. Рассмотрим основные конструктивные элементы реакторов - перемешивающие и теплопередающие устройства.
Перемешивание в жидких средах широко применяется в химической и смежных с ней отраслях промышленности, с целью интенсификации физико - химических процессов и при приготовлении различных смесей (растворов, суспензий, эмульсий и др.). Перемешивают механическим, циркуляционным, пневматическим и вибрационным методами. Механический способ осуществляется с помощью специальных перемешивающих устройств, устанавливаемых в химических аппаратах (реакторах, смесителях, отстойниках и т.д.), которые в зависимости от конструктивной формы подразделяются на лопастные, якорные, рамные, турбинные и специальные. Механические перемешивающие устройства состоят из трех основных частей: мешалки (лопасти); вала, на котором закреплена мешалка; привода, с помощью которого вал приводится в движение.
Теплопередающие устройства являются важнейшим элементом реакционного аппарата, так как большинство реакторов работают с нагревом или охлаждением реагирующих веществ. Выбор способа теплообмена зависит от температурного режима, физических свойств реакционной массы и теплоносителя. Различают прямой или косвенный методы охлаждения или нагрева в реакторе. При косвенном обогреве теплоноситель и реакционная среда разделены поверхностью (стенкой), через которую происходит теплообмен. Поверхность теплообмена имеет различные геометрические формы и располагается как внутри, так и снаружи реактора. Обогрев или охлаждение снаружи осуществляется через рубашку, получившую самое широкое распространение в реакционной аппаратуре химической технологии.
Реактор (поз. Р - 10). Получение основания лидокаина технического.
Эскиз аппарата для получения основания лидокаина технического представлен на рисунке 3.1
Рисунок 3.1 Эскиз реактора поз. Р-10
Задача: определить объем аппарата, его диаметр, высоты единичного аппарата, их количество.
Данные для расчета:
m - Масса вещества, 320,59 кг. [Материальный расчет.]
- Плотность вещества, 226 кг/м3. [1.]
ц - Время цикла, 16 часов. [Тепловой расчет.]
- Коэффициент заполнения, = 0,70,9.
Расчет аппарата:
Формула для расчета:
Vр = G фц /24 , [2.]
где m - Масса вещества
- Плотность вещества
ц - Время цикла
- Коэффициент заполнения
Подставляем соответствующие величины в формулу:
Vр = 320.5916/242260.8=1.18 м3.
Подбираем аппарат с рубашкой по ГОСТ 20680-69 объем, которого равен 1.25 м 3.
Техническая характеристика реактора.
1. Назначение - аппарат получения основания лидокаина технического.
2. Объем аппарата - 1,25 м3.
3. Диаметр аппарата - 1200 мм.
4. Диаметр рубашки - 1300 мм.
5. Высота аппарата - 3330 мм.
6. Поверхность теплообмена - 4,17 м2.
7. Рабочее давление: а) в корпусе - 3 кг / см2.
б) в рубашке - 6 кг / см2.
8. Вес аппарата - 1930 кг.
9. Производитель - Фастовский завод химического машиностроения "Красный Октябрь".
Заключение: В ходе технологического расчета основного аппарата расчитали основные параметры реактора и по каталогу подобрали стандартный
При выборе конструктивного типа реактора к важнейшим факторам относятся: состояние исходных веществ и готового продукта, их химические свойства, температура и давление в процессе, тепловой эффект и скорость теплообмена, интенсивность перемешивания, непрерывность перемешивания, непрерывность или периодичность действия, удобство монтажа и ремонта, простота изготовления, доступность конструкционных материалов и т.д. Наибольшее распространение получили реакторы с перемешивающими устройствами. Поэтому можно сделать вывод о том, что данный аппарат справиться с заданной нагрузкой.
15.4 Гидравлический расчет основного аппарата
1. Определяем потери давления на гидравлическое сопротивление:
? Р = ? Рск +? Ртр+? Рмс +? Рпод, [7]
где ? Рск - затрата давления на создание скорости потока на входе;
? Ртр - потери давления на сопротивление трения;
? Рмс - потери давления на преодоление местных сопротивлений;
? Рпод - затрата давления на подъем жидкости.
1.1 Затраты давления на создание скорости потока на входе:
? Рск= щ2 с /2 [7]
где щ - скорость потока в трубе, м/с
с - плотность жидкости, кг/м3.
? Рск=0,12 1250/2=6,25 Па
1.2 Рассчитываем потери давления местных сопротивлений:
Рмс=ж щ2 с/2 [7]
где ж - коэффициент местного сопротивления
вход в трубу (острые края) 0,5
вентиль 0,88
колено 4 шт.1,1 4= 4,4
выход из трубы 1
итого 6,78
Рмс=6,780,121250/2= 42,4 Па
1.3 Рассчитываем давление на преодоление сопротивления трения:
Ртр = л L/dэ щ2 с/2 [7]
где л-коэффициент трения
dэ - эквивалентный диаметр, м (для труб круглого сечения dэ=d)
L - длина трубы, м
щ - скорость потока, м/с
с - плотность жидкости, кг/м3
Для труб круглого сечения:
Re = щ с d / м [7]
где
м - вязкость жидкости Па с
Re = 0,10,06 1250/1,92 10-3 =3906,25
При турбулентном движении (Re >2300) коэффициент трения рассчитываем по формуле для гладких труб
Л =0,316 /Re0.25 [7]
Л=0,316/3906,250,25 =0,04
? Ртр =0,042/0,060,121250/2 =8,3 Па
1.4 Рассчитываем затраты давления на подъем жидкости по формуле:
? Р под = сqh под
где с - плотность жидкости, кг/м3
q - ускорение свободного падения, м/с2
h - высота подъема жидкости, м
? Р под =1250 9,8 1,5 =18375 Па
? Р =6,25+8,3+42,4+18375 =8431,95 Па
1. Расчет вакуум насоса для вакуум - линии.
Рисунок 4.1 Эскиз вакуум - насоса.
Расчитываем объем воздуха необходимого для работы аппаратов работающих под вакуумом.
2.1 Аппарат для получения основания лидокаина.
Vвозд = Vаппар n p [9]
где Vаппар - объем аппарата, м3
n - количество операций в сутки
Р - давление воздуха, атм
Vвозд=1,533=11,25 м3/сут.
2.2 Аппарат для кристаллизации основания лидокаина.
Vвозд=1,5 3 3 =11,25 м3/сут
2.3 Мерник товарного диэтиламина.
Vвозд = Vаппар n p Vвозд =0,1 3 3 =0,9 м3/сут.
2.4 Мерник диэтиламина отгона.
2.5
Vвозд = Vаппар n p
Vвозд = 0,1 3 3=0,9 м3/сут
Тогда:
11,25+11,25+0,9+0,9=24,3 м3/сут. =24,3/2460=0,018 м3/мин.
Зная объемную производительность Vвозд =0,018 м3/мин. И остаточное давление Рбк=110мм. рт. ст. по каталогу подбираем вакуум - насос типа ВВН-0,75
Мощность на валу 1,3 Квт.
Насос работает с запасом мощности и в состоянии преодолеть давления в данном узле.
15.6 Механический расчет основного аппарата
Целью расчета является, определить прочность отдельных узлов и деталей с целью определения их размеров.
Подобные документы
Технологический процесс изготовления ступенчатого вала жесткой конструкции с минимальными затратами труда и издержками производства. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки. Разработка маршрута технологического процесса механической обработки.
курсовая работа [101,2 K], добавлен 11.01.2010Разработка технологического процесса производства изделия. Раскрой плит на заготовки изделия. Расчет количества материалов, количества отходов, нормы расхода клея, инженерно-технических ресурсов. Обеспечение безопасности и экологичности производства.
дипломная работа [644,0 K], добавлен 27.01.2011Требования ГОСТ к заданному изделию. Выбор схемы технологического процесса производства, типа оборудования и его основных параметров. Ориентировочный расчет деформационного и скоростного режимов прокатки. Технологический процесс производства.
курсовая работа [19,5 K], добавлен 14.02.2007Организация технологического процесса производства эмали ПФ-115: выбор способа производства; характеристика сырья, материалов и полупродуктов. Расчёт оборудования, автоматизация процесса. Охрана труда и экология. Технико-экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 06.12.2012Проект технологического процесса изготовления вала. Содержание операций с указанием режима резания, нормы времени, оборудования и оснастки. Проект станочного приспорсобления для сверлильной операции. Разработка карты наладки на токарную операцию.
курсовая работа [92,3 K], добавлен 22.11.2010Физико-химические свойства сульфоаммофоса. Выбор и обоснование технологических параметров, подлежащих контролю и регулированию. Разработка схемы автоматизации процесса производства сульфоаммофоса. Расчет настроек регулятора методом Циглера–Никольса.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 19.06.2015Подбор оборудования, насосов и компрессоров. Разработка установки получения технического углерода полуактивных марок производительностью 24000 кг/ч по сырью. Материальный баланс установки. Нормы технологического режима. Расчёт основных аппаратов.
дипломная работа [277,3 K], добавлен 25.06.2015Обоснование ассортимента и способа производства сыра. Разработка схемы технологического процесса переработки сырья. Подбор и расчет технологического оборудования. Компоновочное решение производственного корпуса. Нормализация и пастеризация молока.
курсовая работа [198,8 K], добавлен 19.11.2014Получение поликапроамида. Структурная формула капролактама. Свойства полиамидных нитей и волокон. Нормы технологического режима. Расчет количества прядильных машин, расхода замасливателя. Обоснование и выбор технологического процесса и оборудования.
дипломная работа [503,4 K], добавлен 26.05.2015Характеристика исходных материалов продукции для технологического процесса производства мебели. Индивидуальный заказ: корпус, раздвижные двери, сопутствующие. Процесс изготовления и технологический процесса распила листа. Затраты труда и энергии.
практическая работа [22,7 K], добавлен 26.07.2008
