Выбор и расчет технологического оборудования производства ацетилсалициловой кислоты
Покупка
Авторы:
Князев Александр Валентинович, Гильманов Руслан Замильевич, Хайрутдинов Фарит Гарафутдинович
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 112
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7882-2845-7
Артикул: 792192.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Кратко изложена технология производства ацетилсалициловой кислоты, на примере процесса ее получения рассмотрены принципы расчета и выбора оборудования для химико-фармацевтических производств.
Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 18.03.01 «Химическая технология».
Подготовлено на кафедре химии и технологии органических соединений азота.
Тематика:
ББК:
УДК:
- 615: Лекарствоведение. Фармакология. Общая терапия. Токсикология
- 66: Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 18.03.01: Химическая технология
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» А. В. Князев, Р. З. Гильманов, Ф. Г. Хайрутдинов ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА АЦЕТИЛСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ Учебное пособие Казань Издательство КНИТУ 2020
УДК 661.7.02(075) ББК 35.50/78я7 К54 Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского национального исследовательского технологического университета Рецензенты: советник директора проектного института «Союзхимпромпроект» В. В. Кокуркин канд. хим. наук Ю. В. Филиппов К54 Князев А. В. Выбор и расчет технологического оборудования производства ацетилсалициловой кислоты : учебное пособие / А. В. Князев, Р. З. Гильманов, Ф. Г. Хайрутдинов; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. тех- нол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2020. – 112 с. ISBN 978-5-7882-2845-7 Кратко изложена технология производства ацетилсалициловой кислоты, на примере процесса ее получения рассмотрены принципы расчета и выбора оборудования для химико-фармацевтических производств. Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 18.03.01 «Химическая технология». Подготовлено на кафедре химии и технологии органических соединений азота. ISBN 978-5-7882-2845-7 © Князев А. В., Гильманов Р. З., Хайрутдинов Ф. Г., 2020 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2020 УДК 661.7.02(075) ББК 35.50/78я7
ВВЕДЕНИЕ Производство ацетилсалициловой кислоты занимает достаточно значимое место в химико-фармацевтической отрасли народного хозяйства. Механизм действия и профиль безопасности ацетилсалициловой кислоты хорошо изучены, ее эффективность клинически апробирована, в связи с чем данный препарат входит в список важнейших лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения, а также в перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных средств Российской Федерации. Существует целый ряд лекарственных препаратов, содержащих ацетилсалициловую кислоту (таблетки «Цитрамон», «Кофицил», «Асфен», «Аскофен», «Ацелизин», «Тасфир» и др.). Ацетилсалицило- вая кислота также широко известна под торговой маркой «Аспирин», запатентованной фирмой «Байер». Поэтому выполнение студентами курсовых и дипломных проектов, посвященных проектированию про- изводства ацетилсалициловой кислоты, является востребованным и актуальным. Но студенты обычно испытывают определенные трудности при выполнении соответствующих инженерных расчетов. С учетом этого в данном пособии рассмотрены принципы расчета и выбора оборудо- вания периодического и непрерывного действия. На примере процесса получения ацетилсалициловой кислоты в предлагаемой работе кратко изложены технология и материальный баланс всех стадий ее производства. Рассмотрены вопросы организа- ции планово-предупредительного ремонта оборудования, приведены расчеты ацетилятора, фильтровальных и сушильной установок, вибро- сита, а также мерников, сборников, циклонов и шнековых питателей. Рассчитаны определяющие параметры аппаратов, их геометрические размеры (объем, площадь поверхности, высота, диаметр) и потребное количество.
1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ Все оборудование химико-фармацевтических производств мож- но разделить на три класса: 1) аппараты; 2) машины; 3) транспортные средства. В зависимости от назначения химико-фармацевтическое обору- дование делится на универсальное, специализированное и специаль- ное. К универсальному относится оборудование общего назначения, или общезаводское. Оно может быть применено без каких-либо изме- нений в различных химических производствах. Сюда относятся насо- сы, компрессоры, вентиляторы, калориферы, а также центрифуги, су- шилки, экстракторы, сепараторы и транспортные средства. К специализированному относится оборудование для проведения одного типа процесса, но различных модификаций: теплообменники, колонны ректификационные, абсорберы и др. Например, теплообмен- ники могут быть разной модификации (нагреватели и холодильники). К специальному относится оборудование, предназначенное для проведения только одного процесса: нитраторы, грануляторы, хлора- торы, сублиматоры и др. Например, нитрование глицерина невозмож- но провести в грануляторе. Технологическое оборудование делится на основное и вспомо- гательное. К основному технологическому оборудованию относятся аппа- раты и машины, в которых осуществляется различные химические и физико-химические процессы по получению целевого продукта. Ос- новным признаком такого оборудования является невозможность по- лучения целевого продукта при отсутствии данного оборудования в технологической цепочке. Таким образом, к основному технологиче- скому оборудованию производства аспирина относятся: ацетилятор, реактор очистки, центрифуги, фильтры, кристаллизатор, пневмосу- шилка и др. К вспомогательному оборудованию относят оборудование, ко- торое помогает эффективно проводить процесс получения целевого продукта. По существу, выведение его из технологической схемы, не останавливает процесс. Для производства аспирина используют сле- дующее вспомогательное оборудование: аварийные и резервные емко- сти, резервуары и цистерны, мерники, дозаторы и др.
Химическую продукцию обычно получают на ряде установок, связанных между собой единым технологическим процессом. При этом физическое состояние или химический состав продукта, перера- батываемого в каждой из этих установок, соответственно изменится, поэтому аппараты и машины, входящие в состав технологической схемы, будут работать в различных рабочих условиях. Поэтому любой аппарат по своей конструкции – форме, размерам и внутреннему устройству – должен соответствовать свойствам обрабатываемых веществ, условиям и требованиям проводимого в нем процесса. В числе важнейших факторов, определяющих тип аппарата, можно выделить агрегатное состояние веществ, участвующих в процессе, их химические свойства, температуру, давление и тепловой эффект. При создании современного химико-фармацевтического оборудования общими направлениями в химическом машиностроении являются: 1) унификация; 2) интенсификация; 3) высокая чистота продукции; 4) повышение надежности; 5) эргономика; 6) укрупнение. 1.1. Режим работы оборудования Режим работы проектируемого оборудования по времени необходим для расчета не только его производительности, но и определения коэффициента его использования Кисп, значение которого часто применяется при технологических расчетах. Различают календарный, режимный и эффективный фонды времени работы оборудования. Годовой календарный фонд времени Ткал равен 365 сут, или Ткал = 365·24 = 8760 ч. Режимный (номинальный) фонд времени Треж определяется режимом производства, устанавливаемым для предприятия законодательством или вышестоящими органами. Если в условиях непрерывного производства предприятие работает в круглосуточном режиме, без остановок в выходные и праздничные дни, то режимный фонд времени совпадает с календарным, ч: Треж = Ткал = 365 сут = 365·24 = 8760.
В обычных условиях или для периодических процессов режимный фонд определяется из равенства (сут/год): Треж = Ткал – Тпр, где Тпр – количество праздничных и выходных дней в году, сут/год. Эффективный фонд времени Тэфф рассчитывается вычитанием из режимного фонда времени остановок оборудования на ремонт или других технологических остановок, предусмотренных планом производства: Тэфф = Треж – Тппр или Тэфф = Ткал – (Тпр + Тппр) где Тппр – время простоя оборудования при проведении ремонтных работ. Для того чтобы определить уровень сложности и продолжительность ремонтных работ Тппр, рассмотрим некоторые виды ремонтов химического оборудования. 1.2. Виды ремонтных работ В процессе эксплуатации химико-фармацевтическое оборудование изнашивается и может потерять работоспособность из-за механического износа отдельных деталей и поверхностных слоев, а также за счет коррозии под действием агрессивных сред. Это приведет к потере прочности, точности дозировки, качества, уменьшению мощности и производительности оборудования. Систематический надзор и уход за оборудованием во время его эксплуатации и проведение ремонтов предупреждают его преждевременный износ и поддерживает его в работоспособном состоянии. Грамотная эксплуатация химико-фармацевтического оборудования обеспечивает бесперебойную его работу в течение многих лет без аварий, простоев и дорогостоящих ремонтов, дает возможность увеличить выпуск продукции и повысить производительность труда. Для предприятий химико-фармацевтической отрасли основным методом системы планово-предупредительного ремонта оборудования является тот, при котором все виды ремонта выполняются в заранее установленной по- следовательности через определенное количество проработанных ма- шино-часов. При проведении ремонтов следует руководствоваться нормативным документом «Система планово-предупредительного ре- монта (ППР) оборудования и транспортных средств на предприятиях
химической, химико-фармацевтической и нефтехимической промыш- ленности». В нем приведены нормативы на межремонтные сроки ра- боты оборудования, простоев в ходе ремонта и затрат труда при его проведении. Система ППР отражает мероприятия, направленные на поддержание технологического оборудования стабильно в работоспо- собном состоянии, обеспечивающем заданную производительность и высокое качество изготовляемых продуктов, удлинение межремонт- ных сроков службы, снижение расходов на ремонт и эксплуатацию, а также повышение качества выполняемых ремонтных работ. Сущность системы заключается в том, что после отработки каждым оборудова- нием определенного количества часов производятся профилактиче- ские осмотры и различные виды плановых ремонтов (текущий, сред- ний и капитальный), чередование и периодичность которых, опреде- ляется назначением оборудования, его конструктивными и ремонтны- ми особенностями, размерами, условиями работы в различных произ- водственных и агрессивных средах. Система ППР охватывает ремонтными нормативами более 5000 наименований оборудования для основных химических и химико- фармацевтических производств, в том числе оборудование общего назначения: – компрессоры газовые, аммиачные и фреоновые; – турбокомпрессоры; – детандеры; – насосы центробежные, песковые, погружные, центробежно- вихревые, роторные (винтовые, шестеренные), вакуумные, поршне- вые; – тягодутьевые машины, в том числе вентиляторы, дымососы, газодувки, нагнетатели; – центрифуги и фильтры; – дробильно-размольное и пластификационное оборудование; – сушилки, блоки разделения воздуха; – транспортные средства, в том числе элеваторы, шнеки, кон- тейнеры; – специальное оборудование, в том числе нитраторы, сульфато- ры, ацетиляторы и др. Система планово-предупредительного ремонта включает сле- дующие виды ремонтов: текущий (Т), средний (С) и капитальный (К), а также межремонтное обслуживание, предшествующее этим видам ремонта.
1.3. Межремонтное обслуживание Рациональное и производительное использование оборудования возможно при условии правильной эксплуатации и бережном отноше- нии к нему обслуживающего персонала. В межремонтное обслужива- ние оборудования входят: – регулярный наружный осмотр оборудования; – выявление наружных дефектов; – своевременная смазка, обтирка, чистка; – наблюдение и проверка работы трущихся частей и состояния масляных и охлаждающих систем, контрольно-измерительных прибо- ров и автоматических устройств; – наблюдение за натяжением и состоянием тросов, ремней, це- пей, мест соединения гибких передач, а также за состоянием крепеж- ных деталей, клиновых соединений и за непрерывной работой всей машины или аппарата. В период межремонтного обслуживания осуществляется ис- правление мелких дефектов: подтяжка разлаженных креплений; устранение неполадок в приводах, транспортирующих устройствах и ограждениях; систематическая чистка и промывка оборудования. Вы- являются также дефекты при периодических осмотрах для их устране- ния во время предстоящего ремонта. Согласно нормативного доку- мента «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, рабо- тающих под давлением», ремонт таких аппаратов и его элементов во время работы не допускается. 1.4. Текущий ремонт Текущий ремонт представляет собой вид планового ремонта, при котором производится разборка только отдельных устройств ма- шины и аппарата. При текущем ремонте проверяются состояние и действие следующих деталей и устройств: – крепежных деталей, особенно несущих динамическую нагруз- ку (шатунных болтов, муфт, шпилек); – регулируемых деталей (клиньев, затяжных втулок, подшипни- ков) с проверкой зазоров в них; – пусковых приспособлений, трансмиссий, зубчатых зацепле- ний, передаточных ремней и цепей, фрикционов, сальников, различ- ных уплотнений, запорной арматуры;
– масляной и охлаждающей систем, картеров, масляных ванн и масленок; – поверхностей, подверженных коррозии и изоляции. Обнаруженные дефекты немедленно устраняются следующими видами работ: – заменой мелких, быстроизнашивающихся и срабатываемых деталей; – набивкой сальников и прокладок; – зачисткой поверхностей; – подтяжкой крепежных деталей и др. Например, в производстве ацетилсалициловой кислоты при те- кущем ремонте производят следующие работы: – наружный осмотр корпуса и крышки аппарата; – наружный осмотр корпуса приводной головки; – проверку состояния и крепления шкива, его центровка; – проверку состояния текстропных ремней, их регулировку и натяжение; – проверку подшипниковых узлов приводной головки, их смаз- ку; при необходимости добавляется смазка консталин УТ-2 (ГОСТ 1957-73) или ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267-74). Проверяются: – отсутствие масла в маслосборнике и крепление стакана гидро- затвора, при необходимости подтягивают стопорные болты; – состояние запорной арматуры, вентили на входе воды в змее- вики вскрываются, перебивается или добавляется сальниковая набив- ка, проверяется легкость открывания и закрывания, периодичность ре- визии запорной арматуры устанавливается перечнем-графиком; – фланцевые соединения, подтягиваются болты; – состояние сварных швов, газоходов, компонентных, паровых и водяных трубопроводов; при необходимости производится замена или подварка отдельных участков трубопроводов и газоходов, дефектные прокладки заменяются; – состояние и крепление ограждений и кожухов. Исправный аппарат сдается начальнику участка. 1.5. Средний ремонт Средний ремонт обычно производится на месте установки агре- гата, аппарат, машины. Он включает в себя все требования текущего
ремонта и заключается в более полной разборке аппарата. В пример- ный перечень основных работ, производимых при среднем ремонте, входят следующие: – ремонт отдельных сборочных единиц с заменой части деталей; – ремонт футеровок и антикоррозийных покрытий с полной или частичной заменой; – смена прокладок в аппаратах, уплотнений и крепежных дета- лей; – замена фрикционных тормозных лент, тросов, цепей; – перезаливка подшипников; – проточка клапанов с последующей притиркой их, проточка штоков и смена поршневых колец; – освидетельствование аппаратуры, работающей под давлением, и сдача ее инспекции Ростехнадзора; – регулировка предохранительных клапанов, замена или ис- правление износившейся запорной арматуры. Например, средний ремонт ацетилятора в производстве ацетил- салициловой кислоты включает следующие виды работ: – производится тщательное обследование крышки и корпуса аппарата, при необходимости производится ремонт; – проверяется исправность змеевиков или рубашки, при необходимости производится ремонт или их замена в соответствии с техническими условиями на их эксплуатацию; – проверяется исправность лопастей мешалки на отсутствие трещин, раковин и других дефектов, состояние шпоночных канавок, шпонок и стопорных болтов; – проверяется состояние вала мешалки, 1 раз в год при среднем ремонте производится проверка биения вала; биение должно соответ- ствать требованиям чертежа; – проверяется зазор между змеевиком и лопастями мешалки (зазор должен быть в пределах требований чертежа); – проверяются подшипники, при необходимости их меняют; – производится замена смазки с промывкой подшипника; – проверяются детали приводной головки; – проверяются шкивы и их посадка на валу, ремни согласно инструкции; – проверяется состояние гидравлического затвора с системой маслосборника с разборкой и промывкой, замеряется ее плотность; меняется сальниковая набивка;
Доступ онлайн
В корзину