Проект установки для виробництва А-амілцинамонатного альдегіду потужністю 150 т/рік

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Міністерство освіти,науки,молоді та спорту

Національний університет «Львівська політехніка»

Інститут хімії та хімічних технологій

Кафедра органічної хімії

Розрахунково-пояснювальна записка

до комплексного курсового проекту з курсу

"Технологія та проектування виробництва харчових добавок та косметичних засобів"

Тема: «Проект установки для виробництва

б-амілцинамонатного альдегіду потужністю 150 т/рік»

Виконав:

студент групи ТХД-41

Семанів Святослав

Керівник проекту:

доц. Дончак В.А.

Львів-2013



б-Амілцинамонатний альдегід

(жасмин-альдегід)

Амілцинамоновий альдегід являє собою жовтувату рідину зі специфічним запахом, який при сильному розведенні нагадує запах жасмину. D15 = 0,966-0,968; nd20 = 1,535-1,543. У парфюмерній промисловості він використовується, як віддушка для туалетного мила.

Схема перетворення:

Стадія 1. Конденсація.

з = 0,79

Хімізм процесу:

Основна реакція

Побічні реакції

У реакцію (1) вступає 79%, а в реакцію (2) 8% бензальдегіду.

Опис процесу:

В апарат, споряджений мішалкою, термометром, оболонкою для обігріву парою та охолодження водою, сполученений з холодильником-конденсатором, завантажують 2500 л 4 %-ного розчину їдкого натру і нагрівають до 70 оС. Окремо готують суміш 265 кг (2,5 кмоль) бензальдегіду та 285 кг (2,5 кмоль) гептаналю. Цю суміш протягом 1 години при постійному перемішуванні завантажують в апарат з розчином їдкого натру. В кінці завантаження піднімають температуру до 95-100 оС і перемішують ще 2,5-3 год. Після закінчення процесу конденсації реакційну масу охолоджують до 35-40 оС, вимикають привід мішалки і залишають суміш розшаровуватись протягом 30-40 хв. Нижній водяний шар зливають, а верхній - органічний промивають водою.

Стадія 2. Промивання органічного шару водою.

з= 0,96

Опис процесу:

На одне промивання беруть 300 л знесоленої води з температурою 45-50 оС. Промивання ведуть до рН промивної води 7-7,5. Як правило кількість промивань - 2.

Стадія 3. Відгон легкої фракції та перегонка жасмин-альдегіду.

з= 0,89

Опис процесу:

Промиту органічну фазу завантажують у вакуум-перегонний аппарат і відганяють спочатку легку фракцію до температури 140 оС при 5 мм.рт.ст., а потім переганяють товарний жасмин-альдегід при 140-145 оС. Маса легкої фракції, як правило 80-90 кг. Вона складається, переважно, з суміші бензальдегіду, бензилового спирту, гептаналю, продукту реакції (3) і води. В легку фракцію потрапляє приблизно 5 % жасмин-альдегіду. В ході перегонки 6 % частина жасмин-альдегіду осмолюється і залишається в перегінному апараті у вигляді кубового залишку.

Одержаний жасмин-альдегід зливають у збірник готового продукту.



Зміст

Вступ

1. Характеристика вихідної сировини і готової продукції

2. Матеріальні розрахунки

2.2 Розрахунок витрати вихідного продукту

2.3 Постадійні матеріальні розрахунки

3. Технологічні розрахунки

3.1 Умовні позначення при технологічних розрахунках

3.2 Норми технологічного режиму

3.3 Розрахунок обладнання

4. Технологічна схема ти її опис

Висновки

Список літератури



1. Характеристика вихідної сировини

Бензальдегід

Структурна формула:

Емпірична формула C6H5CHO

Молярна маса 106,12 г/моль

Ттопл = -26,00°С; Ткип = 179°С;

Густина 1049 кг/м3

Зовнішній вигляд: прозора безбарвна рідина з характерним запахом гіркого мигдалю, при зберіганні на світлі і повітрі жовтіє.

Розчинність: Розчинність у воді за нормальних умов 0,3 %. Добре розчинний у етанолі, діетиловому етері,бензолі, ацетоні та інших органічних розчинниках.

Згідно ГОСТ-157-78 технічний бензальдегід містить:

Масова частка бензальдегіду не менше…...……………………..98,5%

Масова частка залишку після прокалювання в вигляді сульфатів…………………………………………………………...0,02%

Масова частка хлору в перерахунку на хлориди не більше……0,2%

Масова частка бензойної кислоти не більше……………………..1,0%

Теплота утворення -46,19 кДж/моль

Теплоємність 35,6 Дж/(моль·К) - газ; 80,75 Дж/(моль·К) - рідина.

Гептаналь

Емпірична формула С6H14CHO

Молярна маса 114,19 г/моль

Ттопл = -45°С; Ткип = 153°С

Густина 817 кг/м3

Зовнішній вигляд: рідина з різким неприємним запахом, при розбавленні набуває квіткового запаху.

Розчинність: погано розчинний у воді; розчинний в етанолі, діетиловому етері, бензолі,ацетоні.

4%-й розчин NaOH

Емпірична формула NaOH

Молярна маса 39,99 г/моль

Ттопл = -114,2°С; Ткип = -85,08°С; Ткрист = 51,4°С

Густина 1043 кг/м3

Зовнішній вигляд: прозора безбарвна або жовтувата рідина

Розчинність:

Теплота утворення кДж/моль

ТеплоємністьДж/(моль·К)

б-Амілцинамонатний альдегід

Структурна формула:

Емпірична формула С13H17CHO

Молярна маса 202,29 г/моль

Ттопл =; Ткип = 153-154°С

Густина 972 кг/м3

Зовнішній вигляд: зеленувато-жовта рідина із сильним квітковим запахом який нагадує жасмин. Жасмин альдегід на повітрі легко окиснюється. Має здатність до самозагорання.

Розчинність: малорозчинний у воді.

Бензиловий спирт

Структурна формула:

Емпірична формула С6Н5СH2OH

Молярна маса 108,14 г/моль

Ттопл = -15°С; Ткип = 205°С

Густина 1045 кг/м3

Зовнішній вигляд: безбарвна рідина зі слабким приємним запахом.

Розчинність: розчинність у воді становить 4г/100г; розчинний в органічних розчинниках а також рідкому SO2 NH3.

Бензоат натрію

Структурна формула:

Емпірична формула С6Н5СO2Na

Молярна маса 144,11 г/моль

Ттопл = 71°С; Ткип = 126°С

Густина 1440 кг/м3

Зовнішній вигляд: білий порошок без запаху або з незначним запахом бензальдегіду.

Розчинність: розчинність у воді становить 66г/100г.



2. Матеріальні розрахунки

2.1 Розрахунок витрати вихідного продукту

бензальдегіду на 1 т 100% б-амілцинамонатного альдегіду

Утворення б-амілцинамонатного альдегіду з бензальдегіду відповідає такому стехіометричному співвідношенню:

M = 106 M = 202

Витрата 100%-ного бензальдегіду для одержання 1т 100%-го жасмин-альдегіду складе:

кг

Витрата 100%-ного бензальдегіду з урахуванням загального коефіцієнта виходу (ззаг=67,49%):

кг

Витрата технічного 98,5%-ного бензальдегіду складає:

кг



Згідно ГОСТ 157-78 технічний бензальдегід має такий склад:

а) Бензальдегід.................................................................................98,5 %

б) Органічні домішки............................................................................1,5 %

Таким чином у технічному бензальдегіді міститься:

а) 100%-ного бензальдегіду............................................................777,52 кг

б) Органічні домішки..................................789,36·0,015 = 11,84 кг

Згідно з регламентними даними операційне завантаження технічного бензальдегіду складає 265 кг.

Перерахунковий коефіцієнт від операційного завантаження до завантаження на 1т готового продукту:

.

2.2 Постадійні матеріальні розрахунки

Стадія 1.Конденсація.Одержання б-амілцинамонатного альдегіду

з1 = 0,79

Основна реакція:

106 114 202 18

Побічні реакції:



2*106 40 108 144

Згідно з регламентними даними операційні завантаження на даній стадії такі:

а) технічний бензальдегід....................................................265,0 кг

б) гептаналь..............................................................................285,0 кг

в) 4%-ний розчин NaOH……………………………………2607,5 кг

Завантажено

1.Технічний 98,5%-ний бензальдегід.........265·К=265·2,978=789,36 кг

в тому числі:

а) 100%-ний бензальдегід........................789,36·0,985 = 777,52 кг

б) Органічні домішки....................................789,36·0,015 = 11,84 кг

2. Технічний 98%-ний гептаналь............285·К = 285·2,978=848,73 кг

в тому числі:

а) 100%-ний гептаналь...................................848,73·0,98 = 831,76 кг

б) Органічні домішки...............................848,73 - 831,76 = 16,97 кг

3. 4%-ний NaOH………………………...…2607,5·2,978 =7765,13 кг

в тому числі:

а) 100%-ний NaOH ……………………...7765,13·0,04 =310,61 кг

б) Вода……………………………………..7765,13-310,61 = 7454,52 кг

Одержано

1. б-амілцинамонатний альдегід…………...... кг

2. Бензиловий спирт……...…….......……….. кг

3. Бензоат натрію……............................... кг

4. Вода……………………………. кг

5.Непрореагований гептаналь………….….. кг

так як:

а) витрачено за реакцією (1)……… ………. кг

6. Непрореагований NaOH…………………..… кг

так як:

а) витрачено за реакцією (2)…… ………...…кг

б) внесено води з NaOH…………………………………кг

7. Непрореагований бензальдегід… кг

8. Внесені органічні домішки……………… кг:

а) з бензальдегідом……………………………………кг

б) з гептаналем……………………………….......кг

Всього води....................................... кг

Матеріальний баланс стадії одержання б-амілцинамонатного альдегіду

Таблиця 2.1

Завантажено

№ п/п	Назва продукту	Маса технічного продукту, кг	Вміст, %	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
1.	Бензальдегід	789,36	98,5	777,52	1049	0,752
2.	Гептаналь	848,73	98	831,76	817	1,038
3.	4%-ний NaOH	7765,13	4	310,61	1043	7,445
	Всього	9403,22			1018,2	9,235



Таблиця 2.2

Одержано

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1170,53	972
2.	Бензиловий спирт	31,69
3.	Бензоат натрію	42,25
4.	Бензальдегід	101,07
5.	Гептаналь	171,17
6.	NaOH	298,88
7.	Вода	7558,82
8.	Органічні домішки	28,81
	Всього	9403,22	983,87	9,557

Стадія 2. Відділення водної фази

з2 = 0,99

Приймаємо що 2% органічної фази витрачається за рахунок розчинення в водній фазі, а 2% водної фази розчиняється в органічній фазі.

Завантажено

Суміш органічної і водної фази в кількості 9403,22 кг (див. табл. 2.2).

Одержано

Таблиця 2.3

Маса органічної фази до відділення

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1170,53
2.	Бензиловий спирт	31,69
3.	Бензоат натрію	42,25
4.	Бензальдегід	101,07
5.	Гептаналь	171,17
6.	Органічні домішки	28,81
	Всього	1545,52

Таблиця 2.4

Маса водної фази до відділення

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
1.	Вода	7558,82
2.	NaOH	298,88
	Всього	7857,7

Таблиця 2.5

Маса органічної фази після відділення

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
І.	Органічна фаза
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1170,53·0,99 = 1158,82
2.	Бензиловий спирт	31,69·0,98 = 31,05
3.	Бензоат натрію	42,25·0,98 = 41,40
4.	Бензальдегід	101,07·0,98 = 99,05
5.	Гептаналь	171,17·0,98 = 167,75
6.	Органічні домішки	28,81·0,98 = 28,23
	Всього	1526,30
ІІ.	Водна фаза
1.	Вода	7558,82·0,02 = 151,17
2.	NaOH	298,88·0,02 = 5,98
	Всього	157,15
	Разом	1683,45

Таблиця 2.6

Маса водної фази після відділення

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
І.	Водна фаза
1.	Вода	7558,82-151,17 = 7407,65
2.	NaOH	298,88-5,98 = 292,90
	Всього	7700,55
ІІ.	Органічна фаза
3.	б-амілцинамонатний альдегід	1170,53-1158,82 = 11,71
4.	Бензиловий спирт	31,69-31,05 = 0,64
5.	Бензоат натрію	42,25-41,40 = 0,85
6.	Бензальдегід	101,07-99,05 = 2,02
7.	Гептаналь	171,17-167,75 = 3,42
8.	Органічні домішки	28,81-28,23 = 0,58
	Всього	19,22
	Разом	7719,77

Матеріальний баланс стадії відділення водної фази

Таблиця 2.7

Завантажено

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1170,53
2.	Бензиловий спирт	31,69
3.	Бензоат натрію	42,25
4.	Бензальдегід	101,07
5.	Гептаналь	171,17
6.	NaOH	298,88
7.	Вода	7558,82
8.	Органічні домішки	28,81
	Всього	9403,22	983,87	9,557

Таблиця 2.8

Одержано

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
І.	Органічна фаза:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1158,82
2.	Бензиловий спирт	31,05
3.	Бензоат натрію	41,40
4.	Бензальдегід	99,05
5.	Гептаналь	167,75
6.	Органічні домішки	28,23
7.	Вода	151,17
8.	NaOH	5,98
	Всього	1683,45	901,78	1,866
ІІ.	Водна фаза:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	11,71
2.	Бензиловий спирт	0,64
3.	Бензоат натрію	0,85
4.	Бензальдегід	2,02
5.	Гептаналь	3,42
6.	Органічні домішки	0,58
7.	Вода	7407,65
8.	NaOH	292,90
	Всього	7719,77	999,02	7,727
	Разом	9403,22	980,21	9,593

Стадія 3. Промивання органічного шару водою

з3 = 0,97

Згідно з регламентними даними операційне завантаження води на одне промивання рівне 300 л (300 кг). Кількість промивань - 2.

Приймаємо, що 2% органічної фази витрачається за рахунок розчинення в водній фазі, а 2% водної фази розчиняється в органічній фазі.

Завантажено:

1. Органічна фаза зі стадії відділення в кількості……..1683,45 кг

2. Вода на промивання в кількості ............. 300·2·2,978 = 1786,8 кг

Одержано:

1.Маса б-амілцинамонатного альдегіду з урахуванням коефіцієнта виходу…1158,82·0,97 = 1124,05 кг

2. Загальна кількість води……….151,17+1786,8 = 1937,97 кг

Таблиця 2.9

Маса органічної фази після промивання

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
І.	Органічна фаза
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1124,05
2.	Бензиловий спирт	31,05·0,98 = 30,42
3.	Бензоат натрію	41,40·0,98 = 40,57
4.	Бензальдегід	99,05·0,98 = 97,06
5.	Гептаналь	167,75·0,98 = 164,39
6.	Органічні домішки	28,23·0,98 = 27,66
	Всього	1484,15
ІІ.	Водна фаза
1.	Вода	1937,97·0,02 = 38,75
2.	NaOH	5,98·0,02 = 0,12
	Всього	38,87
	Разом	1523,02

Таблиця 2.10

Маса водної фази після промивання

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
І.	Водна фаза
1.	Вода	1937,97-38,75 = 1899,22
2.	NaOH	5,98-0,12 = 5,86
	Всього	1905,08
ІІ.	Органічна фаза
3.	б-амілцинамонатний альдегід	1158,82-1124,05 = 34,77
4.	Бензиловий спирт	31,05-30,42 = 0,63
5.	Бензоат натрію	41,40-40,57 = 0,83
6.	Бензальдегід	99,05-97,06 = 1,99
7.	Гептаналь	167,75-164,39 = 3,36
8.	Органічні домішки	28,23-27,66 = 0,57
	Всього	42,15
	Разом	1941,37

Матеріальний баланс стадії промивання органічного шару водою

Таблиця 2.11

Завантажено

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1158,82
2.	Бензиловий спирт	31,05
3.	Бензоат натрію	41,40
4.	Бензальдегід	99,05
5.	Гептаналь	167,75
6.	Органічні домішки	28,23
7.	Вода	151,17
8.	NaOH	5,98
	Всього	1683,45	901,78	1,866
ІІ.	Вода на промивання	1786,8	1000	1,786
	Разом	3470,25	952,3	3,64

Таблиця 2.12

Одержано

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
І.	Органічна фаза:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1124,05
2.	Бензиловий спирт	30,42
3.	Бензоат натрію	40,57
4.	Бензальдегід	97,06
5.	Гептаналь	164,39
6.	Органічні домішки	26,66
7.	Вода	38,75
8.	NaOH	0,12
	Всього	1522,02	919,17	1,655
ІІ.	Водна фаза:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	34,77
2.	Бензиловий спирт	0,63
3.	Бензоат натрію	0,83
4.	Бензальдегід	1,99
5.	Гептаналь	3,36
6.	Органічні домішки	1,57
7.	Вода	1899,22
8.	NaOH	5,86
	Всього	1948,23	992,1	1,963
	Разом	3470,25	959,16	3,618

Стадія 4. Відгон легкої фракції та перегонка жасмин-альдегіду

з4 = 0,89

Приймаємо що згідно ДСТУ товарний жасмин-альдегід має такий склад:

1.б-амілцинамонатний альдегід……………………….98,5%

2.Органічні домішки………………………………….1,5%



Таблиця 2.13

Відсотковий склад домішок в суміші

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Відсотковий вміст продукту, мас. ч.
1.	Бензиловий спирт	30,42	0,0955
2.	Бензальдегід	97,06	0,3047
3.	Гептаналь	164,39	0,5161
4.	Органічні домішки	26,66	0,0837
	Всього	318,53	1

Завантажено:

1.Органічна фаза після стадії промивання в кількості(див. табл. 2.12)… 1523,02 кг

Одержано:

1.Товарний жасмин-альдегід………...1124,05·0,89 = 1000,4 кг

2.Органічні домішки………(1000,4·1,5)/100 = 15 кг

Таблиця 2.14

Масовий склад домішок в товарному жасмин-альдегіді:

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
1.	Бензиловий спирт	15·0,0955 = 1,43
2.	Бензальдегід	15·0,3047 = 4,57
3.	Гептаналь	15·0,5161 = 7,74
4.	Органічні домішки	15·0,0837 = 1,26
	Всього	15

Таблиця 2.15

Масовий склад легкої фракції:

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1124,05·0,05 = 56,21
2.	Бензиловий спирт	30,42-1,43 = 28,99
3.	Бензальдегід	97,06-4,57 = 92,49
4.	Гептаналь	164,39-7,74 = 156,65
5.	Вода	38,75
	Всього	373,09



Таблиця 2.16

Масовий склад кубового залишку:

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1124,05·0,06 = 67,44
2.	Бензоат натрію	40,57
3.	NaOH	0,12
4.	Органічні домішки	26,66-1,26 = 25,40
	Всього	133,53

Матеріальний баланс стадії відгону легкої фракції та перегонки жасмин-альдегіду

Таблиця 2.17

Завантажено:

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
І.	Органічна фаза:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1124,05
2.	Бензиловий спирт	30,42
3.	Бензоат натрію	40,57
4.	Бензальдегід	97,06
5.	Гептаналь	164,39
6.	Органічні домішки	26,66
7.	Вода	38,75
8.	NaOH	0,12
	Всього	1522,02	919,17	1,656

Таблиця 2.18

Одержано:

№ п/п	Назва продукту	Маса 100%-го продукту, кг	Густина, кг/м3	Об'єм, м3
І.	Товарний жасмин-альдегід:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	1000,4
2.	Бензиловий спирт	1,43
3.	Бензальдегід	4,57
4.	Гептаналь	7,74
5.	Органічні домішки	1,26
	Всього	1015,4	970	1,046
ІІ.	Легка фракція:
1.	б-амілцинамонатний альдегід	56,21
2.	Бензиловий спирт	28,99
3.	Бензальдегід	92,49
4.	Гептаналь	156,65
5.	Вода	38,75
	Всього	373,09	934,4	0,399
ІІІ.	Кубовий залишок
1.	б-амілцинамонатний альдегід	67,44
2.	Бензоат натрію	40,57
3.	NaOH	0,12
4.	Органічні домішки	25,40
	Всього	133,53	1101,73	0,121
	Разом	1522,02	971,9	1,566

Таблиця 2.19

Витратні коефіцієнти на вихідну сировину і матеріали

№ п/п	Назва продукту	Витрата технічного продукту на 1 т готового продукту, кг	Витрата технічного продукту на 1 кг готового продукту,кг	Річна витрата,кг
1.	Бензальдегід	789,36	0,789	118404
2.	Гептаналь	848,73	0,848	127310
3.	4% р-н натрію гідроксиду	7765,13	7,765	1164770
4.	Вода	1786,8	1,786	268020



3.Технологічні розрахунки

3.1 Умовні позначення при технологічних розрахунках

N - потужність виробництва, т/рік;

n - ресурс робочого часу, діб/рік;

k - перерахунковий коефіцієнт від завантаження на 1 т готового продукту до добового завантаження;

Vт - об'єм матеріалів, які переробляють на 1 т готового продукту, м3;

Vд - об'єм матеріалів, які переробляють на даній стадії за добу;

Vа - повний об'єм апарату, м3;

ц - прийнятий коефіцієнт заповнення апарату;

- повний розрахунковий об'єм апарату, м3;

Vр- робочий об'єм апарату, м3;

ф - час роботи апарату, год;

б - кількість операцій, які проводяться на даній стадії за добу, оп/добу;

в - кількість операцій, які проводяться за добу в одному апараті, оп/добу;

mр - розрахункова кількість апаратів, шт.;

m - кількість апаратів, які встановлюються, шт.;

у - запас потужності апаратів на даній стадії, %;

Z - запас рідкого продукту в добах;

n - кількість сховищ, шт.



3.2 Норми технологічного режиму

Таблиця 3.1

Реактор Р1

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-10
2.	Завантаження розчину NaOH 4-%	0-20
3.	Нагрівання розчину NaOH 4-% до 70°С	1-10
4.	Завантаження суміші бензальдегіду і гептаналю	1-00
5.	Нагрів реакційної маси до 95-100°С	1-10
6.	Перемішування і витримка	2-30
7.	Охолодження реакційної маси	0-40
8.	Розшарування суміші	0-30
9.	Розділення суміші	0-10
10.	Перекачування	0-10
	Всього	7-50

Таблиця 3.2

Реактор Р2

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-10
2.	Завантаження бензальдегіду	0-15
3.	Завантаження гептаналю	0-15
4.	Перемішування суміші	0-30
5.	Перекачування	1-00
	Всього	2-10

Таблиця 3.3

Реактор Р3

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-10
2.	Завантаження органічної фази	0-10
3.	Завантаження і нагрівання води	0-30
4.	Перемішування і розшарування	1-00
5.	Злив неорганічної фази	0-10
6.	Завантаження і нагрівання води	0-30
7.	Перемішування і розшарування	1-00
8.	Злив неорганічної фази	0-10
9.	Перекачування	0-20
	Всього	4-00

Таблиця 3.4

Реактор Р4

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-10
2.	Завантаження органічної фази	0-20
3.	Відгонка легкої фракції	4-00
4.	Перегонка основної фракції	3-20
5.	Злив кубового залишку	0-20
	Всього	8-10

Таблиця 3.5

Мірник М1

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження розчину NaOH 4-%	0-15
3.	Вивантаження розчину NaOH 4-%	0-20
	Всього	0-40

Таблиця 3.6

Мірник М2

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження бензальдегіду	0-10
3.	Вивантаження бензальдегіду	0-10
	Всього	0-25



Таблиця 3.7

Мірник М3

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження гептаналю	0-10
3.	Вивантаження гептаналю	0-10
	Всього	0-25

Таблиця 3.8

Мірник М4

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження води на промивання	0-15
3.	Вивантаження води на промивання	0-30
	Всього	0-50

Таблиця 3.9

Збірник Зб1

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження неорганічної фази	0-25
3.	Вивантаження неорганічної фази	0-20
	Всього	0-50

Таблиця 3.10

Збірник Зб2

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження неорганічної фази	0-15
3.	Вивантаження неорганічної фази	0-20
	Всього	0-40



Таблиця 3.11

Збірник Зб3

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження легкої фракції	4-00
3.	Вивантаження легкої фракції	0-15
	Всього	4-20

Таблиця 3.12

Збірник Зб4

№ п/п	Найменування операції	Час, год-хв
1.	Огляд апарату	0-05
2.	Завантаження основної фракції	3-20
3.	Вивантаження основної фракції	0-15
	Всього	3-40

3.3 Розрахунок обладнання

Реактор Р1

Виходячи з річної продуктивності визначаємо добову продуктивність:

,

де N - продуктивність виробництва, т/рік;

n - ресурс робочого часу, діб/рік ();

т/добу.

Перерахунковий коефіцієнт К від завантаження на 1 т готового продукту до добового завантаження дорівнює:



.

Визначаємо об'єм матеріалів, які переробляють на даній стадії за добу:

,

де - об'єм реакційної маси на 1 тонну готового продукту, м3;

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Приймаємо, що повний об'єм реактора Vа = 1 м3, коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,8 , тоді робочий об'єм реактора дорівнюватиме:

м3.

Число операцій, які проводяться на даній стадії впродовж доби:

оп/добу.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному реакторі впродовж доби:

,

де - час роботи реактора, год;



оп/добу.

Розрахункова кількість реакторів визначається із співвідношення:

шт.

Кількість реакторів, які встановлюються, шт.

Розраховуємо запас потужності реактора на даній стадії:

.

Оскільки запас потужності реактора знаходиться в межах 10-25%, то розрахунки проведено правильно і можна переходити до розрахунку наступних апаратів.

Реактор Р1: м3, мм, мм.

Реактор Р2

Ректор для змішування бензальдегіду і гептаналю.

Визначаємо об'єм матеріалів, які переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм реактора:



м3.

Маючи робочий об'єм реактора і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,75 визначаємо повний розрахунковий об'єм реактора:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм реактора м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному реакторі впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість реакторів:

шт.

Кількість реакторів, які встановлюються, шт.

Розраховуємо запас потужності реактора на даній стадії:



.

Запас потужності реактора є дуже великим але в даному випадку він не має значення оскільки апарат не працює на повну потужність.

Реактор Р2: м3, мм, мм.

Реактор Р3

Визначаємо об'єм матеріалів, які переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.11)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм реактора:

м3.

Маючи робочий об'єм реактора і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,75 визначаємо повний розрахунковий об'єм реактора:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм реактора м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному реакторі впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість реакторів:

шт.

Кількість реакторів, які встановлюються, шт.

Розраховуємо запас потужності реактора на даній стадії:

.

Оскільки запас потужності реактора знаходиться в межах 10-25%, то розрахунки проведено правильно і можна переходити до розрахунку наступних апаратів.

Реактор Р3: м3, мм, мм.

Реактор Р4

Визначаємо об'єм матеріалів, які переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.17)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм реактора:

м3.

Маючи робочий об'єм реактора і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,75 визначаємо повний розрахунковий об'єм реактора:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм реактора м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному реакторі впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість реакторів:

шт.



Кількість реакторів, які встановлюються, шт.

Розраховуємо запас потужності реактора на даній стадії:

.

Оскільки запас потужності реактора знаходиться в межах 10-25%, то розрахунки проведено правильно і можна переходити до розрахунку наступних апаратів.

Реактор Р4: м3, мм, мм.

Мірник розчину NaOH 4-% (М1)

Визначаємо об'єм 4-%-го розчину NaOH, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм мірника:

м3.

Маючи робочий об'єм мірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,85 визначаємо повний розрахунковий об'єм мірника:

м3.



З каталога вибираємо стандартний повний об'єм мірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному мірнику впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість мірників:

шт.

Кількість мірників, які встановлюються, шт.

Мірник М1: м3, мм, мм.

Мірник бензальдегіду (М2)

Визначаємо об'єм бензальдегіду, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм мірника:

м3.

Маючи робочий об'єм мірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,85 визначаємо повний розрахунковий об'єм мірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм мірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному апараті впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість мірників:

шт.

Кількість мірників, які встановлюються, шт.

Мірник М2: м3, мм, мм.

Мірник гептаналю (М3)

Визначаємо об'єм гептаналю, яка витрачається на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм апарату:

м3.

Маючи робочий об'єм мірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,85 визначаємо повний розрахунковий об'єм мірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм мірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному мірнику впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість мірників:

шт.

Кількість мірників, які встановлюються, шт.

Мірник М3: м3, мм, мм.

Мірник води на промивання (М4)

Визначаємо об'єм води, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.11)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм мірника:

м3.

Маючи робочий об'єм мірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,9 визначаємо повний розрахунковий об'єм мірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм мірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.



Число операцій, які можуть бути проведені в одному мірнику впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість мірників:

шт.

Кількість мірників, які встановлюються, шт.

Мірник М4: м3, мм, мм.

Сховище розчину NaOH 4-% (Сх1)

Визначаємо об'єм 4-%-го розчину NaOH, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Повний розрахунковий об'єм сховища визначається за такою формулою:

,

де Z - запас продукту в добах;

n - кількість сховищ, шт.

Прийнявши шт, доба, , знаходимо повний розрахунковий об'єм сховища:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм сховища м3.

Сховище Сх1: м3, мм, мм, матеріал Ст3.

Сховище бензальдегіду (Сх2)

Визначаємо об'єм бензальдегіду, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.

Прийнявши шт, доба, , знаходимо повний розрахунковий об'єм сховища:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм сховища м3.

Сховище Сх2: м3, мм, мм, матеріал Ст3

Сховище гептаналю (Сх3)

Визначаємо об'єм гептаналю, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.1)

м3.



Прийнявши шт, доба, , знаходимо повний розрахунковий об'єм сховища:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм сховища м3.

Сховище Сх3: м3, мм, мм, матеріал Ст3.

Сховище води для промивання (Сх4)

Визначаємо об'єм води, який переробляють на даній стадії за добу:

м3 (таблиця 2.11)

м3.

Прийнявши шт, доба, , знаходимо повний розрахунковий об'єм сховища:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм сховища м3.

Сховище Сх4: м3, мм, мм, матеріал Ст3.

Збірник неорганічної фази Зб1

Визначаємо об'єм неорганічної фази, який утворюється на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.7)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм збірника:

м3.

Маючи робочий об'єм збірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,9 визначаємо повний розрахунковий об'єм збірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм збірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному збірнику впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість збірників:

шт.

Кількість збірників, які встановлюються, шт.

Збірник Зб1: м3, мм, мм.

Збірник неорганічної фази після промивання Зб2

Визначаємо об'єм неорганічної фази, яка утворюється на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.12)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм збірника:

м3.

Маючи робочий об'єм збірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,9, визначаємо повний розрахунковий об'єм збірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм збірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному збірнику впродовж доби:



оп/добу.

Розрахункова кількість збірників:

шт.

Кількість збірників, які встановлюються, шт.

Збірник Зб2: м3, мм, мм.

Збірник легкої фракції Зб3

Визначаємо об'єм легкої фракції, який утворюється на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.18)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм збірника:

м3.

Маючи робочий об'єм збірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,85 визначаємо повний розрахунковий об'єм збірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм збірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному збірнику впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість збірників:

шт.

Кількість збірників, які встановлюються, шт.

Збірник Зб1: м3, мм, мм.

Збірник основної фракції Зб4

Визначаємо об'єм основної фракції, який утворюється на даній стадії за добу:

м3 (див. табл. 2.18)

м3.

Розраховуємо робочий об'єм збірника:



м3.

Маючи робочий об'єм збірника і прийнявши коефіцієнт заповнення апарату ц = 0,85 визначаємо повний розрахунковий об'єм збірника:

м3.

З каталога вибираємо стандартний повний об'єм збірника м3, який відповідає розрахунковому об'єму, і визначаємо реальний коефіцієнт заповнення:

.

Число операцій, які можуть бути проведені в одному збірнику впродовж доби:

оп/добу.

Розрахункова кількість збірників:

шт.

Кількість збірників, які встановлюються, шт.

Збірник Зб1: м3, мм, мм.



Специфікація обладнання

№ п/п	Номер за схемою	Назва апарату	К-ть, шт	Об'єм, м3	Матеріал	Основні розміри	Примітка
						D, мм	H, мм
1.	Р1	Реактор	2	1,0	Ст3	800	2150	Оболонка, турбінна мішалка, покриття з нержавіючої сталі, ізоляція з пінополістиролу
2.	Р2	Реактор	1	0,25	Ст3	600	1000	Оболонка, турбінна мішалка, покриття з нержавіючої сталі, ізоляція з пінополістиролу
3.	Р3	Реактор	1	0,5	Ст3	600	1850	турбінна мішалка, покриття з нержавіючої сталі, ізоляція з пінополістиролу
4.	Р4	Реактор	2	0,2	Ст3	600	650	Оболонка, ізоляція з пінополістиролу
3.	М1	Мірник	1	0,8	Ст3	800	1933	поліетиленове покриття
4.	М2	Мірник	1	0,2	Ст3	550	1101	поліетиленове покриття
5.	М3	Мірник	1	0,2	Ст3	550	1101	поліпропіленове покриття
6.	М4	Мірник	1	0,2	Ст3	550	1101	поліпропіленове покриття
7.	Сх1	Сховище	1	4	Ст3	1500		горизонтальне, L = 2500м
9.	Сх2	Сховище	1	1,0	Ст3	1000		горизонтальне, L = 1450м
10.	Сх3	Сховище	1	1,0	Ст3	1000		горизонтальне, L = 1450м
11.	Сх4	Сховище	1	1,0	Ст2	1000		горизонтальне, L = 1450м
12.	Зб1	Збірник	1	0,8	Ст3	1000	1150	поліпропіленове покриття
13.	Зб2	Збірник	1	0,2	Ст3	600	800	поліпропіленове покриття
14.	Зб3	Збірник	1	0,063	Ст3	400	550	поліпропіленове покриття
15.	Зб4	Збірник	1	0,25	Ст3	600	1000	поліпропіленове покриття
16.	T1	Тепло-обмінник	3		Cт3	159	1200	F = 1м2, кожухотрубний
17.	T2	Тепло-обмінник	3		Cт3	159	1200	F = 1м2, кожухотрубний
18.	T3	Тепло-обмінник	3		Cт3	159	1200	F = 1м2, кожухотрубний
18.	Х1	Холодильник	1		Ст3	273	1350	F = 1,5м2, кожухотрубний
19.	Н1	Насос	1		Збірка(2X0-9)			потужність P=20 м3/год



4.Опис технологічної схеми

В апарат Р1 через мірник М1 за допомогою відцентрового насоса Н1 із сховища Сх1 завантажують 672,65 кг 4%-го розчину NaOH. Апарат Р1 герметизують, вмикають мішалку і пуском пари в оболонку апарату нагрівають розчин до температури 70? С. В апарат Р2 через мірник М2 за допомогою відцентрового насоса Н3 із сховища Сх2 завантажують 68,37 кг бензальдегіду, в цей же апарат через мірник М3 за допомогою відцентрового насоса Н4 із сховища Сх3 завантажують 73,52 кг гептаналю, і ретельно перемішують. Одержану суміш за допомогою відцентрового насоса Н7 протягом 1 години при постійному перемішуванні завантажують в апарат Р1, після чого нагрівають суміш до температури 95-100?С і перемішують протягом 2,5-3 годин. Пуском холодної води в міжтрубний простір трубчастого холодильника Х1 конденсують пари реакційної маси і повертають назад у апарат Р1. Після закінчення процесу конденсації, пуском холодної води в оболонку апарату, реакційну масу охолоджують до температури 35-40?С, вимикають привід мішалки і залишають суміш розшаровуватись протягом 30-40 хвилин. Неорганічний шар зливають у збірник Зб1 звідки далі він потрапляє на утилізацію. Органічну фазу за допомогою відцентрового насоса Н2 подають на промивання у апарат Р3.

Органічну фазу промивають знесоленою водою в кількості 154,78 кг яку подають за допомогою відцентрового насоса Н5 через теплообмінник Т1 де вона нагрівається до 45-50?С, далі через мірник М4 вода подається в апарат Р3.Промивання органічної фази проводять двічі. Водну фазу зливають у збірник Зб2 звідки вона потрапляю на утилізацію. Промиту органічну фазу за допомогою відцентрового насоса Н6 подають на стадію перегонки жасмин-альдегіду у вакуум-перегонний апарат ВПА1.

Органічну фазу подають у вакуум-перегонний апарат ВПА1, після чого апарат герметизують,вмикають вакуум-насос ВН1, пуском пари в оболонку апарату починають перегонку. Легка фракція до температури 140?С при тиску 5 мм. рт. ст. потрапляє в трубчастий холодильник Х3 в міжтрубний простір якого подається холодна вода, де вона конденсується і потрапляє у збірник Зб3 з якого подається на подальшу переробку. Основна фракція переганяється при температурі 140-145?С, вона проходить через холодильник Х3 в між трубний простір якого подається холодна вода, де конденсується і далі потрапляє у збірник готового продукту Зб4. Кубовий залишок потрапляє на утилізацію.



Висновки

Запроектовано відділення виробництва б-амілцинамонатного альдегіду потужністю 150т/рік.

Виконані матеріальні розрахунки усіх стадій процесу в перерахунку на 1 т готового 100%-го продукту.

Виконані технологічні розрахунки, згідно яких підібране обладнання для виробництва даного продукту.

Розроблена технологічна схема для виробництва б-амілцинамонатного альдегіду.



Список літератури

http://ru.wikipedia.org

http://gost.ruscable.ru

http://russgost.ru

http://www.xumuk.ru

http://chembd.org.ua

Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. - Москва: Издательство “Химия”, 1971 - 456 с.

Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. - Киев: Издательство “Наукова думка”, 1987 - 833с.

Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. - Ленинград: Издательство “Машиностроение” , 1970 - 752с.

Методичні вказівки до виконання комплексного курсового проекту з курсу “Проектування виробництв харчових добавок та косметичних засобів” для студентів спеціальності 7.091628 “Хімічна технологія харчових добавок та косметичних засобів”. Укл. Влязло Р.Й., Дончак В.А., Воронов С.А., Ріпак Л.М., Куйбіда О.О. - Львів: В-во НУ "Львівська політехніка", 2010 - 156с.

Размещено на www.allbest.